奥索科技公司 董磊 周金明 杨磊

摘 要 论述VxWorks上WindML对多字节码的显示支持,着重论述其存储结构和意义,并给出汉字显示的实现方法。

关键词 VxWorks操作系统 WindML组件 汉字点阵 国标编码

一. VxWorks操作系统图形显示方案

VxWorks作为嵌入式实时操作系统的龙头老大,在国内应用已非常广泛,其中包括工业控制、医疗设备、家庭视听、车载电子等许多需要本地显示的行业。作为国内的显示应用,汉字显示是必不可少的,而vxWorks原厂商没有直接提供完备的汉字显示解决方案,本文就这个热点论题,通过对VxWorks显示组件的分析,具体给出一种汉字显示的方案。

VxWorks的汉字显示首先需要一种图形解决方案,只有工作在图形模式下才可能显示汉字。vxWorks有三种显示的方案可供选择:

1. WindML + Zinc:

WindML是wind river mutli-media library 的简称,其中包含UGL(universal graphics library)。该组件直接控制显示硬件,主要提供显示模式设置、标准输入输出控制、点线面作图等函数,编程接口很类似于Torbo C,Borland C里的图形库。Zinc基于WindML,提供了类Windows风格的接口,有各种控件被封装于内,编程接口很类似于windows编程。

2.WindML + Jworks:

Jworks 提供Java的支持,在VxWorks上启动Java 虚拟机来解释Java语言,图形开发编程接口是Java语言,Java虚拟机的图形实现基于WindML。

3.web server + WindML + Jworks + browser:

web server 使显示编程接口成为编写网页,可以通过远程的browser来访问而使设备具有远程显示接口,也可以在本机做browser使设备具有本机显示接口,该browser的实现需要WindML或Jworks的支持。

上述方案内,纯web server的方案不需要本地汉字显示,只要在网页上放国标码或unicode码等,由远程的browser去实现显示;其它方案基本上都需要WindML的支持,这是因为VxWorks系统里所有底层的显示操作都是通过WindML实现。

二.汉字显示方案

内容摘要:VxWorks5.5 采用点阵字库实现字体显示,这种字库设计简洁,应用广泛,但一个字库只能对应一种字体的一种大小,在不确定使用何种字体的情况下,这种传统的字体显示方式便不能够满足需求。通过使用TrueType字库和FreeType 字体引擎相结合的方式,能实现多种字体、任意大小的显示功能。主要介绍了TrueType、FreeType技术的基本原理,以及在VxWorks5.5 下如何将WindML、FreeType 和TrueType 三者相结合实现矢量字体显示的方法。

1 VxWorks5.5点阵字库的局限性

VxWorks5.5 是美国风河公司开发的嵌入式操作系统,图形系统采用WindML3.0,支持点阵字显示,不支持矢量字体显示。点阵字采用内存模式加载,使用前需要将字体库先加载到内存,再通过WindML 图形接口实现点阵字显示。点阵字库采用。c 文件方式储存信息,每个字信息都包含在一个数据结构中,其中包含了字体的所有点信息,字体显示时只要根据字的宽高将点信息直接送入显存显示。这种方式的字体实现简单、显示速度快,但是一个字体文件只包含一种字体、一个大小的信息,使用具有一定的局限性。

随着嵌入式软件的不断发展,在设计象嵌入式浏览器这样的人机界面的软件时,发现点阵字库已经远远不能满足设计要求,嵌入式浏览器对字体的需求是根据网页内容来决定的,在网页上任何类型,任何大小的字体都可能出现,点阵字库要将所有字体类型,每种字体的所有大小都包括是不可能的,这种局限性大大降低了浏览器的显示效果。TrueType 字库引入到VxWorks5.5 系统下,有效的解决了字体的问题,所有Windows 下的TrueType 字库都可以在VxWorks5.5 系统直接使用,资源非常丰富,能满足嵌入式系统对字库的新需求。

2 TrueType字库原理及FreeType字体引擎

TrueType 是Apple 公司和MICroSOFt 公司合作开发的页面描述语言(简称TTF),采用了直线和二次贝赛尔曲线来描述字符的轮廓,结合了光栅技术和矢量技术的优点,克服了以往所有点阵字体、矢量字体和向量轮廓字体的缺点,字体可以任意放大、缩小、旋转和变形而不会影响输出质量,提供了真正的设备无关性,二次贝赛尔曲线既能保证轮廓曲线的光滑性,又有利于提高字形还原的速度。如下图1 所示。

VxWorks WindML Truetype

图1 TrueType 字体轮廓图

FreeType 是一个完全免费的、高品质的可移植的字体引擎,它提供同一的接口访问多种字体格式,包括TrueType,openType,CID,CFF 等。支持单色位图,反走样位图的渲染,FreeType 库是高度模块化的程序库,它使用ANSI C 开发,但采用面向对象的思想,FreeType 用户可以灵活地对它进行裁剪。

3 VxWorks5.5下矢量字库的实现

1. WindML的安装

VxWorks WindML install

2. WindML的配置

(1) D:\Tornado2.2\target\config\pcPentium\config.h

打开config.h文件,查找#include "pc.h", 在这之后添加

#define INCLUDE_WINDML
#define INCLUDE_WINDML_PS2_POINTER
#define INCLUDE_WINDML_PS2_KEYBOARD

重新建立bootrom。

(2) 配置WindML

重新打开Tornado,将加载WindML控件。

Tools---WindML --- WindML Configuration (Pentium_VGA_INDEXED4_640*480)

随着多媒体信息技术、互联网技术、通信技术产品智能化趋势的加强,嵌入式系统以其占用内存少、高性能、具有完全的可伸缩性、性能稳定等特点得到了越来越广泛的应用。其应用主要包括网络通信、航空航天、医疗仪器、状态监控以及消费电子产品等领域。是美国VxWorks WindRiver System Inc.公司推出的强实时嵌入式操作系统,它在高可靠、高实时性、高性能领域有独到的优势和广泛的应用,特别是因为成功应用于火星探路器而名声大噪。本文将主要围绕VxWorks操作系统的图形用户接口的实现机制进行分析,讨论WorldWind软件的移植。

1 WorldWind软件概述

NASA就是我们所熟知的美国航天宇航局,在美国的高调宣传之下与FBI一样如雷贯耳,能够使用NASA所开发的软件会不会有一种特殊的心情呢?WorldWind(简称WW)就是一款出身高贵的软件,拥有NASA的血统。同时它也是一款特殊的软件。华丽的界面,出彩的图象,完全自主的功能应用,完全可以和GoogleEarth(简称GE)软件相媲美。它与GoogleEarth最大的优势在于它的代码开源,这样便于我们更加深入的了解他。这也是WW比GE更受大家的青睐的最重要的原因。同时也为我们这些爱好者移植该软件提供了方便。

1.1 Add-On功能

WW是一款可以让用户通过从太空视角全面观察地球表面的软件,以他优秀的卫星图库与地形资料,通过3D技术的应用,让用户拥有身临其境的感觉。与同类型软件一样,亦可以使用图层功能来方便使用者更快的索取自己想要的信息。不过不同的是WW的图层更为强大。这一切都得益于他的一个名为Add-On 的功能。此功能让你不光可以享有官方所提供的图层数据,更为让人兴奋的是由于WW为开源软件,他允许其他第三方人员为它提供编写的成品图层功能。图层是做什么用的?简单的来说,如果WW给我们提供的模型球体是这款软件的骨架,那么图层则就是WW的血脉,肌肉。两者是相辅相成的关系,骨架固然重要,但是人与人的不同并不简单的体现在骨架上,更多的是依靠血脉,肌肉来体现。这个功能就是为了让软件更为丰满,给于其很高的增长潜力,而同类型的 GE 则较之逊色的多了。

1.2 DDS图片

WW默认设置中将下载到本地的图片(一般是jpg格式)转换为dds格式,这样本地的cache中都是dds文件,一般说来同样分辨率的dds文件比jpg文件大。我通过修改默认设置,不让WW转为dds格式,直接用jpg格式,发现WW中显示效果差不多,地形也能正确渲染。

DDS是DirectDraw Surface的缩写,它是DirectX纹理压缩(DirectX Texture Compression,简称DXTC)的产物。许多3D软件包括大部分游戏都用dds格式,又称“贴图”,许多fans通过修改dds文件可以生成特殊显示效果。

在WW中也用到了其它格式的图片:

JPEG:(文件扩展名为jpg或jpeg)应用最广泛的图片格式之一,它采用一种特殊的有损压缩算法,将不易被人眼察觉的图像颜色删除,从而达到较大的压缩比(可达到2:1甚至40:1),所以“身材娇小,容貌姣好”,特别适用于网络环境。

PNG:与JPEG格式类似,网页中有很多图片都是这种格式,压缩比高于GIF,支持图像透明,可以利用Alpha通道调节图像的透明度。

BMP:Windows系统下的标准位图格式,使用很普遍。其结构简单,未经过压缩,一般图像文件会比较大。它最大的好处就是能被大多数软件“接受”,可称为通用格式。

GIF:分为静态GIF和动画GIF两种,支持透明背景图像,适用于多种操作系统,“体型”很小,网上很多小动画都是GIF格式。其实GIF是将多幅图像保存为一个图像文件,从而形成动画,所以归根到底GIF仍然是图片文件格式。

首先,需要准备好minigui1.6.10的库文件,和一些示例文件,可以到minigui.org上下载.(可能我机器上的版本和下载的开源版本不一样,但是这个文章写出来就是为了备忘的。所以以我自己的版本为主介绍)

1. Cygwin环境安装

这个就不多说了,windows上很有名的模拟linux平台的工具软件。可以很方便的下载到。安装的时候注意安装make, vim两个东西即可。

2. 在cygwin上交叉编译minigui的产品

由于我这里的目标板是mips的核,那我就以mips为例:

minigui源代码中编译文件:

makefile.ng是用来vxworks的编译的文件.打开这个文件可以看到

include rules.make

打开rules.make文件,可以看到这个文件中做了一些相关的设置。注意第一句

TARGET_RULES=build/rules-mipse.vxworks

看来用的定义是放在这个build/rules-mipse.vxworks文件中的,那我再打开这个文件。

这个文件中有几个定义需要注意:

PREFIX:这个地方定义了编译好的minigui库文件和头文件放置的位置

TARGET_DIR:这个地方定义了tornado工具安装的路径,方便寻找vxworks的库文件和交叉编译链工具

CFLAGS:定义了minigui编译时候的参数,有类似下面的参数

-g -mips3 -EL -D__LITTLE_ENDIAN__ -Wall -DTOOL_FAMILY=gnu -DTOOL=gnu -D_WRS_KERNEL -DMIPSEL -DCPU=MIPS64 -D__mips__ -D__MIPSEL__

我们需要注意修改的地方有两个

-D__LITTLE_ENDIAN__ 大小端,根据不同的客户机有不同的要求,可能是__BIG__ENDIAN__ __LITTLE_ENDIAN__

-DCPU=MIPS64 cpu类型:也需要根据不同的客户机的要求,MIPS64 MIPS32等

上面的内容都设置好了之后,我们还需要根据板子不同需要做一些代码定制,如下:

关闭鼠标,关闭png,jpeg,commlcd(为了排除问题,只打开dummy 引擎);打开DUMMY引擎。