Android圖形系統的分析與移植–一、Android GUI系統簡介

文章目錄

• 1  綜述
• 2  libui庫                                                                                      
• 3  顯示輸出與硬體的介面

1  綜述

Android的GUI系統由C語言架構和JAVA語言架構組成。對下層，Android的GUI系統通過調用顯示輸出裝置和輸入裝置的驅動，從而將Android的軟體系統和底層的硬體聯絡起來。對上層，Android的GUI系統提供了Java層次的繪圖結構，Android的Java架構層調用這些繪圖介面來構建各種UI元素，這些繪圖介面也可以供Java應用程式層來調用。

Android的GUI系統架構圖1所示：

圖1    GUI系統架構圖

其中驅動包括FrameBuffer驅動，Event輸入驅動等。

由可知，libui是提供介面的架構庫，其他的庫大部分通過繼承並實現libui中定義的類來實現相應的功能。因此，理解libui的構造對於瞭解GUI的整體架構存在必然性。以下就來介紹一下該庫。

2  libui庫                                                                                      

libui是Android在本地層次一個架構性質的整合庫，它不僅是現實的中樞，也是整個AndroidGUI系統的中樞。

這個庫提供了一些介面，由其他的庫通過類繼承方式來實現，而調用者只需要調用libui庫的介面即可。libui庫包含了顏色格式，Egl視窗（使用者顯示），按鍵及事件處理，Surface（顯示介面），Overlay（顯示疊加層介面），Camera（照相機介面）等多個方面的定義。

libui庫中包含的內容如下：

1)       Format（顏色格式)）部分

這個部分本身定義色彩空間的枚舉類型和資料結構，它需要重用pixelflinger中的一些資料格式的定義。

2)       Native Windows（本地視窗）部分

本部分用於實現一個本地顯示的介面，也就是實現一個egl_native_window_t類，程式通過調用從而實現基本的顯示功能。

3)       Key/Event（按鍵和時間處理）部分

本部分是系統輸入的基礎，其中定義按鍵的映射，通過操作Event時間裝置來實現擷取系統的輸入。

4)       Surface（顯示介面）部分

本部分定義了顯示介面較高層次的介面，包含部分顯示介面的管理功能。

5)       Overlay（顯示部分的疊加層）部分

定義了一個疊加的顯示輸出層介面，覆蓋在主顯示層之上，常用於視頻輸出。

6)       Camera（照相機）部分

定義網路攝影機的架構和介面。

3  顯示輸出與硬體的介面

顯示輸出介面最終需要與硬體互動，對於Linux作業系統，就是要和驅動程式打交道。這兩部分原本也是屬於“硬體抽象層”的內容，由於Android中使用的是FrameBuffer的標準顯示驅動，因此本部分內容在libui庫中使用標準方式來實現。

對於Android的顯示部分，需要實現的介面是egl_native_window_t，它是一個OpenGL結構，也是給libEGL使用的。

Android使用標準的FrameBuffer作為驅動程式，同時也在本地架構中提供了系統和FrameBuffer驅動程式之間的適配層，即硬體抽象層。這個部分主要在Gralloc模組中實現調用標準的FrameBuffer驅動，它是系統和FrameBuffer裝置之間的介面，以硬體模組的形式存在。Gralloc被libui庫調用。

Gralloc模式是顯示模組的實現，其中，framebuffer.cpp用於基於FrameBuffer的顯示實現。其中定義了框架緩衝區為雙緩衝：

// numbers ofbuffers for page flipping

#defineNUM_BUFFERS 2

……

//使用FBIOGET_FSCREENINFO和FBIOGET_VSCREENINFO的ioctl()介面來擷取驅動程式的基本資料，並調用mmap()將驅動程式的記憶體映射到使用者空間

structfb_fix_screeninfo finfo;

    if (ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo) == -1)

        return -errno;

structfb_var_screeninfo info;

    if (ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO,&info) == -1)

        return -errno;

//RequestNUM_BUFFERS screens (at lest 2 for page flipping)

info.yres_virtual= info.yres * NUM_BUFFERS;

libui對gralloc模組實現了調用，在FrameBufferNativeWindow.cpp中開啟了gralloc裝置。

FramebufferNativeWindow::FramebufferNativeWindow()

      :BASE(),fbDev(0),grDev(0),mUpdateOnDemand(false)

{

hw_module_tconst* module;

if(hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID, &module) == 0) {

int stride;

int err;

err = framebuffer_open(module,&fbDev);

LOGE_IF(err,"couldn't open framebuffer HAL (%s)", strerror(-err));

err =gralloc_open(module, &grDev);

LOGE_IF(err,"couldn't open gralloc HAL (%s)", strerror(-err));

// ......

}