WinCE Display驱动开发介绍

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:

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:

如图，DirectDraw的真正实现代码都驻留在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" WINCE600PUBLICCOMMONOAKINC"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：

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 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。

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'rn"), 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。

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：

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

4.2 virtual int NumModes(void)

获得当前驱动支持的显示模式的个数

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

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

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

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

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

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

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。

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

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：

4.12 void CursorOn(void)

使能光标显示。

4.13 void CursorOff(void)

禁止光标显示。

4.14 void SetRotateParms(void)

设置屏幕翻转参数。

4.15 void DynRotate(int angel)

支持动态翻转。
angel：翻转角度

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。

4.17 PowerHandler(BOOL bOff)

电源控制。
bOff：TRUE表示关闭电源，FALSE表示打开电源

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