基于GWES的WinCE Display驱动开发介绍

  引言
   　　在WinCE中，Display驱动由GWES模块来管理。WinCE提供了两种架构的Display驱动模型，可以满足不同的硬件需求。一种是基于WinCE DDI的Display驱动模型，另一种是基于DirectDraw的Display驱动模型。下面将对两种架构作简单介绍。
   　　1 Display驱动模型
   　　WinCE下的Display驱动直接由GWES模块管理，它会直接被GWES模块管理和调用。Display驱动实际上也是分层的，其中包括GPE库，该库处理一些默认的绘图，相当于驱动的MDD层。用户只需要开发和硬件相关的PDD层驱动就可以了。在WinCE中，整个架构如图1：
   
图1
   　　如图，ApplicatiON为一个应用程序，该程序会调用图形设备接口函数（GDI），而GDI函数是由Coredll.dll模块导出的。Coredll.dll会将函数调用的参数打包，然后触发对另一个进程的本地过程调用（LPC），所有的绘图和开窗口的工作被传给内核中GWES模块。GWES模块被称为图形，窗口和事件子系统，专门处理图形输出和用户输入等事件及相关的所有交互。GWES模块会调用Display驱动完成对显示硬件的操作。Display驱动由GPE和DDL.dll组成，GPE完成基本的默认绘图工作，而DDI.dll实际上从GPE类上继承而来的，并实现了相关的显示硬件的操作。
   　　2 DirectDraw Display驱动模型
   　　DirectDraw提供了独立于硬件的直接访问显示设备的能力。它可以通过直接访问硬件抽象层（HAL）中的一些函数来达到直接操作显示设备的目的，在这个过程中，不再需要图形设备接口（GDI）的转换。这种直接的方法可以使图像更加连贯，也提高了显示的性能。为了实现这样的功能，需要在显示驱动上扩展能够直接访问相关硬件的函数。这些函数会被DirectDraw模块调用，并形成DirectDraw的硬件抽象层（DDHAL）。DirectDraw显示驱动架构如图2：
   
   　　如图，DirectDraw的真正实现代码都驻在gwes.dll模块中，应用程序只是连接了一个小的客户端，被称为DDRAW.dll代理，该代理主要负责用户进程与系统之间的远程DirectDraw COM接口连接。这样，用户请求会被传送到内核的GWES模块中。针对DirectDraw，WinCE提供了一个名为DirectDraw的GPE库（DDGPE），它是从GPE类上面继承而来的。实际上，DirectDraw显示驱动是由DDGPE和DDHAL组成，而DDGPE中已经包含了DDHAL的功能。用户需要从DDGPE类继承并实现相关函数即可。GWES.dll模块中包含GDI和DDRAW两个组件，这两个组件会调用驱动中的DDGPE的相关接口完成对硬件的操作。
   　　在上述两种架构中，用户可以根据自己的硬件情况选择相应的架构。第一种架构是基于GPE类继承来实现的，第二种架构是基于DDGPE类继承来实现的，而第二种架构的DDGPE类又是从第一种架构的GPE类继承而来。关于两种类的具体定义，可参见” \WINCE600\PUBLIC\COMMON\OAK\INC”路径下的gpe.h和ddgpe.h文件。
   　　本Blog将基于Display驱动模型来介绍，DirectDraw Display驱动模型不在这里介绍。
   　　WinCE下的Display驱动是基于GPE类来实现的，其中GPE中已经实现了基本的绘制工作，相当于MDD层。用户需要继承该类，并实现里面的其他一些函数，所以用户实现的相当于PDD层。
   　　GPE类是一个抽象类，其中包含很多纯虚函数，只能用于继承。用户在继承了GPE类以后，要对GPE类中的纯虚函数做相应的实现。开发Display驱动的大致步骤如下：
   　　（1）    继承GPE类并定义一个该类的实例。
   　　（2）    实现GetGPE（）函数，把该类的实例返回给上层的DDI接口。
   　　（3）    实现DrvEnabLEDriver（）和DisplayInit（）函数并导出这两个接口。
   　　（4）    实现GPE类中的函数。
   　　下面将具体介绍实现的步骤：
   　　2.1 继承GPE类
   　　首先，基于GPE类进行继承，如果想在Display驱动支持Rotation可以从GPERotate类上面继承。实际上，在”gpe.h”中有如下定义：
   　　typedef GPE     GPERotate;
   　　可以看出GPERotate类就是GPE类。在这里，用户从GPE类上面继承就可以了，举个例子如下：
   　　class NewGPE: public GPE
   　　{
   　　private:
   　　GPEMode           m_ModeInfo;
   　　DWORD             m_colorDepth;
   　　DWORD             m_VirtualFrameBuffer;
   　　DWORD             m_FrameBufferSize;
   　　BOOL              m_CursorDisabled;
   　　BOOL              m_CursorVisible;
   　　…
   　　public:
   　　NewGPE（void）；
   　　virtual INT NumModes（void）；
   　　virtual SCODE SetMode（INT modeId,    HPALETTE *palette）；
   　　virtual INT InVBlank（void）；
   　　virtual SCODE SetPalette（conST PALETTEENTRY *source, USHORT firstEntry, USHORT numEntries）；
   　　virtual SCODE GetModeInfo（GPEMode *pMode, INT modeNumber）；
   　　virtual SCODE SetPointerShape（GPESurf *mask, GPESurf *colorSurface, INT xHot, INT yHot, INT cX, INT cY）；
   　　virtual SCODE MovePointer（INT xPosition, INT yPosition）；
   　　virtual void  WaitForNotBusy（void）；
   　　virtual INT   IsBusy（void）；
   　　virtual void      GetPhysicalVideoMemory（unsigned long *physicalMemoryBase, unsigned long *videoMemorySize）；
   　　virtual SCODE AllocSurface（GPESurf **surface, INT width, INT height, EGPEFormat format, INT surfaceFlags）；
   　　virtual SCODE     Line（GPELinePARMs *lineParameters, EGPEPhase phase）；
   　　virtual SCODE     BltPrepare（GPEBltParms *blitParameters）；
   　　virtual SCODE BltComplete（GPEBltParms *blitParameters）；
   　　virtual ULONG GetGraphicsCaps（）；
   　　virtual ULONG DrvEscape（
   　　SURFOBJ *pso,
   　　ULONG    iEsc,
   　　ULONG    cjIn,
   　　PVOID    pvIn,
   　　ULONG    cjOut,
   　　PVOID    pvOut）；
   　　SCODE WrappedEmulatedLine （GPELineParms *lineParameters）；
   　　void  CursorOn（void）；
   　　void  CursorOff（void）；
   　　#ifdef ROTATE
   　　void SetRotateParms（）；
   　　LONG DynRotate（int angle）；
   　　#endif
   　　};
   　　类NewGPE从GPE类上面继承，其中包括一些属性，如下：
   　　m_ModeInfo：显示模式，结构如下
   　　struct GPEMode {
   　　int modeId;                             //开发者定义的显示模式的索引号
   　　int width;                                //显示宽度
   　　int height;                                //显示高度
   　　int Bpp;                                  //显示深度
   　　int frequency;                          //显示频率
   　　EGPEFormat format;              // RGB格式，各占多少bit
   　　};
   　　m_colorDepth：显示深度
   　　m_VirtualFrameBuffer：FrameBuffer的地址
   　　m_FrameBufferSize：FrameBuffer的大小
   　　m_CursorDisabled：光标使能标记
   　　m_CursorVisible：光标可视标记
   　　用户可以根据需要定义相应的属性，在NewGPE类中，需要定义并实现基类中的纯虚函数，上面的NewGPE类中已经包含了这些函数的定义，还包括了其他一些函数，将在下面介绍。
   　　2.2 实现GetGPE函数
   　　在定义了NewGPE类之后，我们需要实现一个实例，首先定义一个该类的指针：
   　　static GPE    *gGPE = （GPE*）NULL;
   　　然后实现GetGPE函数，如下：
   　　GPE *GetGPE（void）
   　　{
   　　if （！gGPE）
   　　{
   　　gGPE = new NewGPE（）；
   　　}
   　　return gGPE;
   　　}
   　　在该函数中，创建了一个NewGPE的实例。在这个时候NewGPE构造函数会被调用，一般我们会在这里面作一些与显示相关的初始化的工作。该函数返回gGPE指针给上层接口。
   　　2.3 实现DrvEnableDriver和DisplayInit函数
   　　Display驱动对上层的GWES模块提供了20多个函数接口，但是这些函数并不是直接提供出来的，实际上只是通过一个DrvEnableDriver（）函数来完成的。该函数在Display驱动的MDD层中没有实现，所以需要在PDD层中定义，如下：
   　　BOOL APIENTRY DrvEnableDriver（ULONG engineVersion, ULONG cj, DRVENABLEDATA *data, PENGCALLBACKS  engineCallbacks）
   　　{
   　　BOOL fOk = FALSE;
   　　// make sure we know where our registry configuration is
   　　if（gszBaseInstance[0] != 0） {
   　　fOk = GPEEnableDriver（engineVersion, cj, data, engineCallbacks）；
   　　}
   　　return fOk;
   　　}
   　　engineVersion：DDI版本号，目前为DDI_DRIVER_VERSION。
   　　cj：DRVENABLEDATA结构的大小。
   　　data：指向DRVENABLEDATA结构体。
   　　engineCallbacks：指向一个回调函数结构体，传入一些GDI函数到Display驱动中。
   　　其中，DRVENABLEDATA结构中包含了Display驱动中的设备接口函数的指针，在DrvEnableDriver函数中调用了GPEEnableDriver函数，该函数会导出GWES模块所需的所有Display驱动的接口函数。同时GWES模块通过第四个参数engineCallbacks提供回调函数供Display驱动调用。该函数在”ddi_if”中定义。
   　　另一个重要的函数是DisplayInit函数，它是第一个被执行的Display驱动中的函数，该函数主要用于读取注册表中的一些信息并作判断。该函数是可选的，也可以不在驱动中实现它。
   　　BOOL APIENTRY DisplayInit（LPCTSTR pszInstance, DWORD dwNumMonitors）
   　　{
   　　DWORD dwStatus;
   　　HKEY hkDisplay;
   　　BOOL fOk = FALSE;
   　　if（pszInstance != NULL） {
   　　_tcsncpy（gszBaseInstance, pszInstance, dim（gszBaseInstance））；
   　　}
   　　// sanity check the path by making sure it exists
   　　dwStatus = RegopenKeyEx（HKEY_LOCAL_MACHINE, gszBaseInstance, 0, 0, &hkDisplay）；
   　　if（dwStatus == ERROR_SUCCESS） {
   　　RegCloseKey（hkDisplay）；
   　　fOk = TRUE;
   　　}
   　　else
   　　{
   　　RETAILMSG（0, （_T（"SALCD2: DisplayInit: can't open '%s'\r\n"）， gszBaseInstance））；
   　　}
   　　return fOk;
   　　}
   　　pszInstance：注册表中显示驱动的相关注册表值
   　　dwNumMonitors：支持的Monitor的个数
   　　在该函数中主要通过读取注册表信息判断显示驱动的存在，如果返回错误，则GWES会停止Display驱动的初始化。当然，用户可以根据自己的要求灵活掌握，也可以在这里初始化显示设备或做其他的初始化工作。
   　　2.4 实现GPE类中的函数
   　　由于NewGPE继承于GPE类，所以必须实现GPE类中的所有纯虚函数，这些函数实际上就是PDD层驱动中需要实现的函数，如下：
   　　2.4.1 virtual SCODE GetModeInfo（GPEMode *pMode, INT modeNumber）
   　　获得显示模式。
   　　pMode：输出显示模式结构
   　　modeNumber：显示模式索引号
   　　2.4.2 virtual int NumModes（void）
   　　获得当前驱动支持的显示模式的个数
   　　2.4.3 virtual SCODE SetMode（INT modeId, HPALETTE *palette）
   　　设置显示模式。
   　　modeId：显示模式索引号
   　　palette：调色板指针，指向一个由EngCreatePalette函数创建的调色板
   　　2.4.4 virtual SCODE AllocSurface（GPESurf **surface, INT width, INT height, EGPEFormat format, INT surfaceFlags）
   　　在系统内存中创建一个绘图平面。
   　　surface：指向被分配的内存的指针
   　　width：宽度
   　　height：高度
   　　format：绘图平面格式
   　　surfaceFlags：标记位，标明在哪分配内存
   　　2.4.5 virtual SCODE SetPointerShape（GPESurf *pMask, GPESurf *pColorSurface, INT xHot, INT yHot, INT cX, INT cY）；
   　　设置光标形状。
   　　pMask：指向一个包含光标形状的掩码
   　　pColorSurface：指向被光标使用的颜色绘图平面
   　　xHot：光标热点的X坐标
   　　yHot：光标热点的Y坐标
   　　cX：光标宽度
   　　cY：光标高度
   　　2.4.6 virtual SCODE MovePointer（int x, int y）
   　　移动光标到指定位置或者隐藏光标
   　　x：光标移动位置的x坐标，若为-1表示隐藏光标。
   　　y：光标移动位置的y坐标
   　　2.4.7 virtual SCODE BltPrepare（GPEBltParms *blitParameters）
   　　在做位块传输前会先执行该函数，用于确定执行BLT的函数
   　　blitParameters：指向一个GPE的位块传输参数的结构体
   　　2.4.8 virtual SCODE BltComplete（GPEBltParms *blitParameters）
   　　该函数用于释放在BltPrepare中申请的资源
   　　blitParameters：指向一个GPE的位块传输参数的结构体
   　　2.4.9 virtual SCODE Line（GPELineParms *lineParameters, EGPEPhase phase）
   　　画线函数
   　　lineParameters：指向一个GPE的Line结构体，描述所画的线
   　　phase：画线所处的阶段，具体描述如下
   　　gpeSingle：画单根线
   　　gpePrepare：准备画线
   　　gpeContinue：画线过程中
   　　gpeComplete：画线完成
   　　在这里要提一点，有时我们会看到在该函数中调用另一个函数WrappedEmulatedLine（），这个函数在WinCE的PUBLIC目录下的参考Display驱动中也可以找到，该函数是一个快速的画线函数，里面采用了Bresenham画线算法，通过采用运行速度快的加减和移位运算来完成画线。
   　　2.4.10 virtual SCODE SetPalette（const PALETTEENTRY *pSource, USHORT firstEntry, USHORT numEntries）
   　　设置调色板
   　　pSource：指向一个调色板入口信息的结构体
   　　firstEntry：第一个入口
   　　numEntries：入口的个数
   　　2.4.11 virtual int InVBlank（void）
   　　显示设备是否处于垂直消隐期间
   　　上述函数在GPE类中均被定义为纯虚函数，需要在继承类中实现，也就是在我们的驱动程序中实现。这些函数是必须实现的。根据显示的需求，还可以在显示驱动中添加其他的函数，比如对光标的支持，对旋转的支持等，如下：
   　　2.4.12 void CursorOn（void）
   　　使能光标显示。
   　　2.4.13 void CursorOff（void）
   　　禁止光标显示。
   　　2.4.14 void SetRotateParms（void）
   　　设置屏幕翻转参数。
   　　2.4.15 void DynRotate（int angel）
   　　支持动态翻转。
   　　angel：翻转角度
   　　2.4.16 ULONG *APIENTRY DrvGetMasks（DHPDEV dhpdev）
   　　获得显示模式的RGB掩码
   　　dhpdev：指向掩码信息，比如RGB565模式为（0xf800，0x07e0，0x001f）
   　　NOTE：该函数必须在驱动中被实现。
   　　2.4.17 PowerHandler（BOOL bOff）
   　　电源控制。
   　　bOff：TRUE表示关闭电源，FALSE表示打开电源
   　　2.4.18 ULONG DrvEscape（DHPDEV dhpdev, SURFOBJ* pso, ULONG iEsc, ULONG cjIn, PVOID pvIn, ULONG cjOut, PVOID pvOut）
   　　该函数提供给应用程序的一个直接访问显示驱动的接口，和流设备驱动中的IoCtls函数类似。应用程序通过调用ExtEscape函数传送操作码和数据给显示设备驱动，DrvEscape函数会接收到数据并进行处理，然后返回相应结果给EstEscape函数。用户也可以根据需要自己定义相应的操作码。
   　　dhpdev：设备句柄
   　　pso：指向一个绘图平面的结构
   　　iEsc：操作码
   　　cjIn：输入数据buffer的大小
   　　pvIn：指向输入数据buffer
   　　cjOut：输出数据buffer的大小
   　　pvOut：指向输出数据buffer