可移植的256色圖形用戶界面的設計

摘 要 該文從軟件可移植性的角度指出設計256色圖形用戶界面時應當注意的問題，在對SuperVGA產(chǎn)品進行分析的基礎上，提出了基于表格驅(qū)動的程序設計思想，并給出了范例。

隨著各種超級VGA的出現(xiàn)，同時具有高分辨率和豐富色彩的圖形用戶界面已經(jīng)成為程序員和用戶共同追求的目標。然而由于各制造商提供的VGA產(chǎn)品之間的差異，使得高分辨率256色圖形界面的兼容性受到影響，常常會出現(xiàn)這樣的情況:在一個顯示系統(tǒng)下運行良好的程序，在另一種顯示系統(tǒng)下變得面目全非，甚至根本不顯示。這表明程序員對程序的可移植性重視不夠，或?qū)Ω鞣N顯示設備缺乏足夠的了解。

軟件的可移植性是指軟件產(chǎn)品從一個硬件/軟件環(huán)境轉(zhuǎn)移到另一個硬件/軟件環(huán)境的難易與繁簡程度。它從軟件對新環(huán)境的適應性這一方面，反映了軟件的質(zhì)量。為了提高軟件的可移植性，應盡量使軟件與具體的設備無關，即提高軟件的設備獨立性。對于256色圖形界面而言，就是要使程序不依賴于某種特定的顯示器。例如，程序員沒有任何理由假定用戶使用的是TVGA。為此，程序員必須提供顯示卡的常規(guī)檢測例程，并能根據(jù)檢測的結果決定圖形算法的具體實現(xiàn)。

提高軟件設備獨立性的方法有很多，表格驅(qū)動就是其中一種。所謂表格，就是根據(jù)需要設計的數(shù)據(jù)結構。表格中的數(shù)據(jù)由檢測例程填寫。表格中包含哪些欄目，應在對各制造商提供的SuperVGA產(chǎn)品足夠了解的基礎上取舍，欄目應體現(xiàn)各產(chǎn)品之間的差異。

一、SuperVGA編程綜述

SuperVGA產(chǎn)品在體系結構上和標準的IBM VGA有所不同。但編程思想基本上是一樣的，這些編程方法已有許多文章介紹，這里不再重復。

不同分辨率之間的區(qū)別，體現(xiàn)在編程上就是同一屏幕坐標映射到顯存的地址不同，但映射機理卻是一樣的。具體地說，坐標(x,y)對應顯存的偏移地址(相對于A000)為Addr=-vga-width*y+x

2.分頁機制不同。SuperVGA使用256K、512K或1M

的顯示存儲器結構。為了使處理器可通過一個64K主窗口來存取這樣大的顯示存儲器，SuperVGA有一個存儲器分頁機制，使得只將顯示存儲器的一部分映射到處理器的地址空間。值得注意的是，不同的VGA產(chǎn)品，其頁的大小不同，頁起始地址的粒度也是可變的。具體的頁選擇算法請查閱制造商提供的資料。

不同的顯示模式，顯示一屏圖像所需的頁數(shù)是不同的。

除了可移植性外，效率也是一個不可忽視的因素。圖形系統(tǒng)的核心部分應使用匯編語言編程。這不僅是因為匯編語言的效率高，而且還因為匯編語言子程序的可再用性和可協(xié)用性也很好。核心部分應十分重視下面幾點:(1)減少不必要的頁邊界檢查次數(shù)；(2)只有在必要時才進行頁選擇；(3)選擇高效的機器指令?，F(xiàn)舉例說明。程序1是圖像顯示系統(tǒng)中常用的函數(shù)，其功能是將解包后的圖像數(shù)據(jù)送到顯存。為便于閱讀同時給出了C語言調(diào)用原型。程序在傳送每一行數(shù)據(jù)時，提前預測是否會遇到頁邊界，如果沒有，直接傳送；如果有，則將數(shù)據(jù)分成兩部分，分別傳送，中間插入頁選擇。所有的傳送均用字操作代替字節(jié)操作。頁邊界檢查只有一次，分頁操作只有在必要時才發(fā)生，圖像的顯示用最高效的指令REP MOVSW。

程度1:

；原型:void LineDump(int x,int y, int num, char far*ptr)

;參數(shù):

； x,y-屏幕坐標

； num-本行的像素個數(shù)

； ptr-指向像素數(shù)據(jù)的遠指針

LineDump proc far

push bp

mov bp,sp

sub sp,2;WORD Reserved for local var.

push ds

push es

push si

push di

reserved equ [bp-2];Local var.save seg(DGROUP)

x equ [bp+6];Large Model

y equ [bp+8]

num equ [bp+10]

offs equ [bp+12]

pseg equ [bp+14]

mov reserved,ds

mov ds,pseg

mov si,offs ;DS:SI圖像數(shù)據(jù)所在源地址

mov ax,0a000h;顯存段址

mov es,ax ;ES:DI顯存目的地址

mov ax,y

push ds

mov ds,reserved

mul word ptr DGROUP:-vga-width

pop ds

add ax,x

adc dx,0

mov di,ax ;DI=-vga-width*y+x

mov ah,dl ;進位部分(DL)=頁號

call dword ptr cs:-PageSelect

mov cx, num ;本行要傳送字節(jié)數(shù)

mov bx, cx

add bx,di ;檢測傳送是否在一個頁內(nèi)

jnc Dump-In-One-Page

sub cx,bx ;CX=本頁字節(jié)數(shù)，BX=下頁字節(jié)數(shù)

shr cx,1 ;CX/2=字數(shù)

rep movsw ;本頁內(nèi)的傳送

adc cx,0

rep movsb ;處理可能的奇數(shù)字節(jié)數(shù)

inc ah ;調(diào)整頁號

call dword ptr cs:-PageSelect

mov cx,bx ;新頁內(nèi)要寫的字節(jié)數(shù)

jcxz Dump-Done

Dump-In-One-Page:

shr cx,1 ;CX/2=字數(shù)

rep movsw ;圖像傳送

adc cx,0

rep movsb ;處理可能的奇數(shù)字節(jié)數(shù)

Dump-Done:

pop di

pop si

pop es

pop ds

mov sp,bp

pop bp

ret

LineDump endp

二、表格驅(qū)動的基本思想

根據(jù)上面的分析，用以驅(qū)動顯示系統(tǒng)的表格，至少應當包含下列項目:

(1)實際顯示模式:vga-mode

(2)水平分辨率:vga-width

(3)垂直分辨率:vga-depth

(4)頁選擇例程的入口地址:PageSelect

(5)當前顯示方式所使用的最大頁號:vga-pages

這個表格由圖形初始化例程來填寫。圖形初始化例程接收的顯示模式是統(tǒng)一的模式號，這樣可以撇開具體的設備，如InitVGA(TVGA800×600)。該例程調(diào)用顯示設備檢測程序DetectVGA來判斷顯示器的類型，從而填寫表格中的各欄目，并初始化圖形系統(tǒng)為所需的圖形方式。所有圖形算法都要查此表。

除了用上述方法來實現(xiàn)兼容外，視頻電子學標準協(xié)會(VESA)為我們提供了另一種方法。

VESA

提供了一組附加的BIOS功能，這組功能以標準的方式訪問SuperVGA擴充的模式。VESA的附加功能都是通過BIOS中斷10H的4FH功能來實現(xiàn)的。VESA的子功能01能返回非常有用的SuperVGA模式信息，包括分頁例程的地址。

因此，程序員可以按照VESA的標準來編寫圖形系統(tǒng)，這樣的程序可以在所有支持VESA的顯示器上運行。由于VESA包括了世界上的主要VGA供應商，寫出來的程序可移植性是很好的。但是，其效率卻可能是最低的。所以最好采用一種折衷的辦法，對于熟悉的產(chǎn)品，可以不用VESA的功能，對于不熟悉(資料不全)或檢測不出來的顯示器嘗試用VESA提供的手段來編程，當然要檢測顯示設備是否支持VESA。

有時出于某種考慮，不希望支持所有顯示設備的代碼集中在一個程序中，可以為每個顯示設備分別提供驅(qū)動模塊，主程序根據(jù)檢測的結果選擇一個合適的模塊加載。Borland的C++就是這樣，它有一套BGI驅(qū)動程序，各驅(qū)動程序提供統(tǒng)一的圖形函數(shù)接口。筆者在實際工作中，為每一種顯示設備編寫了一個256色的BGI格式的驅(qū)動程序，這樣，在編寫圖形系統(tǒng)時，再也沒有必要考慮用戶的實際顯示設備了。

三、范 例

本文附有兩個圖形顯示的例子。ShowGif能顯示16/256色GIF格式圖像，能以任何256色模式啟動，支持多種顯示器。圖像可以漫游，并可隨時通過按鍵切換顯示方式。Main則是一個BGI驅(qū)動的鼠標/鍵盤控制的256色漢字圖形菜單。它自己會挑選一個合適的BGI，也可以從命令行指定一個BGI(比如指定VESA256給TVGA顯示器)。

限于篇幅，這里僅給出有關的數(shù)據(jù)結構和部分函數(shù)的說明(程序2)。然后給出一個初始化顯

示系統(tǒng)的C語言片斷(程序3)。

程序2(TVGA256.H):

/* 統(tǒng)一的模式集 */

enum TVGA-MODE

TVGA320x200=0,

TVGA640x400=1,

TVGA640x480=2,

TVGA800x600=3,

TVGA1024x768=4,

;

void TVGA256-driver(void);

void PVGA256-driver(void);

void AVGA256-driver(void);

...

void VESA256-driver(void);

extern int far-Cdecl TVGA256-driver-far[];

extern int far-Cdecl PVGA256-driver-far[];

extern int far-Cdecl AVGA256-driver-far[];

...

extern int far-Cdecl VESA256-driver-far[];

/* 支持的VGA集合 */

enum VGAs{

UnKnownVGA,

TridentVGA,

ParadiseVGA,

AheadVGA,

...

VesaVGA

};

/* 對應的BGI驅(qū)動程序名 */

unsigned char *Drivers[]={

TVGA256,

TVGA256,

AVGA256,

...

VESA256,

};

extern int DetectVGA(void);

/* 功 能:檢測顯示卡的型號

返回值:0-Unknowm1-Trident VGA2-Paradise VGA

...

x-不能檢測出的VGA，但支持VESA

返回值同時寫入全局變量vga-type */

extern int VesaFound(void);

/* 功 能:檢測VESA BIOS的存在性

返 回:0-不支持VESA；

其它-VESA版本號(0x0102即1.02版)；

返回值同時寫入全程變量vesa-found. */

extern void InitVesa(void);

/* 功 能:初始化VESA.根據(jù)-vga-mode模式號換算成VESA的標準模式號填寫頁粒度(WinGranularity)，頁大小(WinSize),

和分頁例程的入口地址(WinFuncPtr)

VESA的標準模式解釋如下:

100h-640x400 256

101h-640x480 256

102h-800x600 16

103h-800x600 256

104h-1024x768 16

105h-1024x768 256 etc.

InitVesa供給InitVGA調(diào)用 */

extern void InitVGA(int mode);

/* 功 能:初始化顯示系統(tǒng)(自動調(diào)用DetectVGA檢測顯示卡)

參 數(shù):mode=TVGA320x200(0)

TVGA640x400(1)

TVGA640x480(2)

TVGA800x600(3)

TVGA1024x768(4)

返 回:InitVGA沒有顯式的返回值，但它初始化下列全程變量:

vga-mode,vga-width,vga-depth,vga-pages,PageSelect

必要時自動調(diào)用InitVesa

*/

extern int vga-type;

extern int vga-mode;

extern int vga-width;

extern int vga-depth;

extern int vga-pages;

extern int vga-pages;

extern char page-number;

extern int vesa-found;

...

程序3(初始化顯示系統(tǒng)的程序片斷):

...

int GraphDriver, GraphMode;

unsigned char *bgiDriver=PVGA256;

bgiDriver=Drivers[DetectVGA()];

GraphDriver=installuserdriver(bgiDriver,NULL);

GraphMode=TVGA800x600;

initgraph(GraphDriver, GraphMode, );...

參考文獻

1 來文占等編譯.Super VGA高級編程指南.北京:北京科海培訓中心，1991.5.

2 張一波編譯.Super VGA與VESA編程指南.北京:海洋出版社，1992

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