DirectFB在嵌入式遠(yuǎn)程桌面控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

　　在“軟件變服務(wù)”的背景下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，即網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，占據(jù)了越來(lái)越重要的地位。這種模式的特點(diǎn)是：客戶端只進(jìn)行顯示和輸入，不進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)都運(yùn)行和存儲(chǔ)在服務(wù)器端。為了在有限的資源條件下，如手機(jī)，PDA等便攜終端上實(shí)現(xiàn)便捷的移動(dòng)桌面效果，本文提出一種基于嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程桌面控制方案，其基本思想是盡可能地減少終端資源占用，最大限度地增強(qiáng)其適用范圍，以此達(dá)到增強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值的目的。具體方案是通過(guò)Directvnc 的移植來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于Directvnc 與其它Unix 系統(tǒng)不同的是它通過(guò)輕量級(jí)圖形庫(kù)DirectFB 使用Linux 幀緩沖設(shè)備。DirectFB 在FrameBuffer 的基礎(chǔ)上提供了圖形加速等多種功能，顯示速度快，鏈接庫(kù)較小，可以在一定程度上節(jié)省系統(tǒng)資源，另外，directvnc工作在幀緩沖層，平臺(tái)獨(dú)立性好，摒棄了對(duì)龐大低效的X Window 等標(biāo)準(zhǔn)嵌入式系統(tǒng)圖形化用戶界面的依賴，這一功能對(duì)于資源有限的嵌入式系統(tǒng)和PDA 等環(huán)境下是非常有效的。

　　1 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式的實(shí)現(xiàn)

　　1.1 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式

　　系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式（virtual network computing，VNC），該模式由VNC 服務(wù)器、RFB（遠(yuǎn)程幀緩存） 協(xié)議和VNC 客戶端3 部分組成。Directvnc 作為客戶端，它使用圖形用戶界面顯示與進(jìn)行輸入輸出控制，通過(guò)互連網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)與控制服務(wù)器。RealVNC 作為服務(wù)器端，它進(jìn)行大量的計(jì)算并提供幀緩存變化到客戶端顯示設(shè)備，減輕了客戶端負(fù)荷。RealVNC 功能成熟，高效實(shí)用，完全跨平臺(tái)，兼容性好，可廣泛應(yīng)用于多種操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。系統(tǒng)通信通過(guò)RFB 協(xié)議來(lái)完成，RFB是一個(gè)架構(gòu)在TCP/IP上遠(yuǎn)程圖形用戶的簡(jiǎn)單協(xié)議，通過(guò)TCP/IP 協(xié)議簇連接，是基于字節(jié)流或消息的可靠傳輸。它是真正的瘦客戶協(xié)議。

　　1.2 基于RFB 的瘦客戶端實(shí)現(xiàn)

      因?yàn)镽FB 工作在幀緩存級(jí)別上，所以它可以應(yīng)用于所有的窗口系統(tǒng)，例如：X11，Windows 和Mac 系統(tǒng)，重要的是對(duì)客戶端硬件的需求少能支持更廣范圍的硬件環(huán)境。

　　在協(xié)議的設(shè)計(jì)上，對(duì)客戶端的任務(wù)實(shí)現(xiàn)也盡可能的簡(jiǎn)單，這體現(xiàn)在：

　?。?）顯示編碼源語(yǔ)。

　　顯示編碼源語(yǔ)有基于像素和基于圖形兩種繪圖源語(yǔ)。RFB 的顯示編碼方式基于像素，其顯示更新在服務(wù)器端處理，客戶端僅需要顯示像素?cái)?shù)據(jù)?？蛻舳擞?jì)算簡(jiǎn)單、平臺(tái)獨(dú)立性好。

　　（2）系統(tǒng)最初握手階段對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)格式和編碼類型協(xié)商的設(shè)計(jì)。

　　像素格式涉及如何通過(guò)像素值來(lái)實(shí)現(xiàn)不同顏色的重現(xiàn)，最常用的像素格式是24 位或16 位真彩色。像素格式描述了像素?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)所用的格式，定義了像素在內(nèi)存中的編碼方式。

　　（3）編碼方式。

　　編碼是根據(jù)一定的協(xié)議或格式把模擬信息轉(zhuǎn)換成比特流的過(guò)程。在RFB 協(xié)議中，編碼就是將每一個(gè)矩形像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為包含該矩形像素點(diǎn)的位置、寬度和高度信息以及編碼類型的前綴，再加上經(jīng)過(guò)此編碼方式編碼的數(shù)據(jù)本身。RFB 協(xié)議主要采用的編碼方式是二維運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)編碼（2DRLE）的變種，如Raw、CopyRectangle、RRE（Rise-and-Run-Lengeh）、CoRRE（Compact RRE）和缺省時(shí)使用的Hextile。實(shí)際上常用的有2DRLE、Hextil 以及CopyRectangle 編碼，他們?yōu)樽烂嫣峁┳詈玫膲嚎s方法。在RFB 中壓縮編碼算法比不高，但由于算法簡(jiǎn)單，故對(duì)客戶端的圖形顯示引擎設(shè)計(jì)要求很低，客戶端程序也相對(duì)簡(jiǎn)單。

　?。?） 顯示更新機(jī)制。

　　RFB 的顯示協(xié)議是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的畫(huà)圖原理，即將每一個(gè)矩形像素點(diǎn)放在給定的位置（x,y）上。

　　幀緩存的更新通過(guò)一系列塊操作來(lái)完成，這種更新像素塊的操作效率較低，但是通過(guò)多種像素編碼壓縮方式的靈活選擇可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬、客戶端計(jì)算速度和服務(wù)器處理的速度之間的效率折中，從而實(shí)現(xiàn)高效率的圖形顯示。顯示更新機(jī)制包括更新時(shí)機(jī)及刷新模式。更新時(shí)機(jī)有客戶端拉動(dòng)和服務(wù)器端推動(dòng)兩種，每種更新時(shí)機(jī)又可采用懶惰更新和急切更新兩種刷新模式。RFB 更新請(qǐng)求是客戶端驅(qū)動(dòng)型的懶惰更新，只有在服務(wù)器端收到客戶端的請(qǐng)求時(shí)才會(huì)向其發(fā)送若干命令緩沖合并后的顯示更新。對(duì)于一些應(yīng)用，在相同區(qū)域上的更新往往非常頻繁，這樣如果網(wǎng)絡(luò)非常慢或者客戶端處理能力不強(qiáng)時(shí)，客戶端驅(qū)動(dòng)的更新機(jī)制使得客戶端的顯示質(zhì)量可以得到調(diào)整。

　　總之，在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式下，RFB協(xié)議盡可能地減少終端資源占用并提高網(wǎng)絡(luò)利用率，基本提供了一個(gè)比較瘦的客戶端。[!--empirenews.page--]

　　2 DirectFB 圖形系統(tǒng)

　　2.1 DirectFB 簡(jiǎn)介

　　DirectFB 項(xiàng)目是由德國(guó)Convergence 公司推動(dòng)的Opensource 計(jì)劃的一部分，是面向嵌入式設(shè)備專注于Linux Frame-Buffer 開(kāi)發(fā)的小巧、強(qiáng)大、靈活和易于使用的圖形系統(tǒng)，提供一些基本的圖形加速、輸入設(shè)備處理提取、透明窗口和多重顯示層的功能，以最低限度的資源使用和開(kāi)銷，提供最大的硬件加速度性能。

　　Linux 下有多種圖形子系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)可供選擇，如Xlib、SDL、Allegro、Mesa3D 和DirectFB 等。其中DirectFB 定位于中高階層的繪圖、游戲應(yīng)用、STB（Set-Top-Box）、MHP（multi-mediahome platform），支持dev/fb、osx、sdl、x11、/dev/men 等系統(tǒng)，它在嵌入式開(kāi)發(fā)中具有很多優(yōu)勢(shì)：

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