導語：微機UNI直接視頻圖形程序設計論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

UNIX操作系統提供了X-Window圖形窗口系統和OPENLOOK圖形用戶界面，這些系統不僅昂貴、龐大，而且不便于移植以前開發的DOS圖形應用程序。本文介紹利用微機內部硬件控制，針對EGA/VGA圖形適配器，進行直接視頻圖形程序設計。對于比較熟悉PC-AT體系結構和視頻程序設計知識的程序員來說，更喜歡后者，因為能有效地利用硬件特性，加快圖形處理速度。

進行圖形程序設計時，還須考慮視頻接口的一個重要特性——虛擬終端功能，因為它允許控制幾個獨立的圖形應用窗口，允許多個應用程序在同一個終端上進行切換。本文提供針對IBM標準終端對虛擬終端進行有效管理的手段。

微機uniX直接視頻圖形程序設計有兩種方法，一種是利用設備驅動程序(見參考文獻1)，另一種是針對IBM標準終端進行編程，本文介紹后者。

一、圖形程序設計

1.檢測視頻適配器

視頻顯示器是由視頻適配器硬件控制的，視頻適配器決定了圖形方式下顯示圖形的分辨率及可能的顏色[2]。利用系統調用ioctl中的CONS-CURRENT命令可以檢測到當前的視頻適配器，即：

ioctl(0,CONS-CURRENT,NULL)

返回-1時表示出錯，即沒有相應的視頻適配器硬件，如果檢測到VGA卡則返回值為VGA，如果檢測到EGA卡則返回值為EGA，……。

2.初始化圖形系統

初始化圖形必須完成下列任務。

(1)獲取當前的視頻顯示方式

ioctl的CONS-GET命令用來判斷當前適配器的顯示方式，即：

ioctl(0,CONS-GET,NULL)

它返回顯示方式的值，這些值在包含文件vtkd.h中均有定義，如：SW-VAG640x480C為VGA適配器設置成640x480分辨率彩色圖形模式。

(2)設置圖形模式

直接將圖形模式值放入ioctl中的命令項即可設置相應的圖形模式，如ioctl(0,SW-VGA640x480C,NULL)

將VGA適配器設置成640x480分辨率的彩色圖形模式。

(3)獲取圖形模式下視頻緩沖區物理地址

利用ioctl的MAPCONS命令可以實現此功能，即：

char*scrnmem;

scrnmem=(char*)ioctl(0,MAPCONS,NULL)

所有實現基本圖素的操作都將針對scrnmem進行，scrnmem就是EGA/VGA相應的四個位平面的重疊地址，有關EGA/VGA的結構可參閱[2]。

3.實現基本圖素

DOS操作系統下，對EGA/VGA的各種視頻I/O寄存器進行操作是很方便的，可以直接使用匯編語言in和out指令進行讀寫。然而，UNIX操作系統下，對物理硬件的訪問都是由UNIX系統核心和設備驅動程序管理的，要訪問EGA/VGA的各種I/O寄存器，必須獲得對其訪問的特權，為了實現這種功能要求，可以使用下列ioctl系統調用方式：

ioctl(0,VGA-IOPRIVL,1)獲取VGA的各種I/O寄存器的訪問特權

ioctl(0,EGA-IOPRIVL,1)獲取EGA的各種I/O寄存器的訪問特權

UNIX操作系統基本上是采用C語言編寫的，只是在低層的系統內核方面才使用低級的匯編語言，遵循這一原則，對EGA/VGA的I/O寄存器的訪問可以采用匯編語言，而實現圖形系統的基本圖素則采用C語言。

如果用戶的UNIX系統中已有inb()和outb()函數(嵌入在/usr/include/sys/inline.h中)，則可以直接使用它們完成對各種I/O寄存器的讀寫，否則，必須編寫下列低級匯編語言例程：

/*向一端口輸出一字節*/

/*從一端口輸入一字節*/

voidoutb(intport,ucharvalue)

{

-asmpushedx

-asmmovedx,port

-asmmoval,value

-asmoutdx,al

-asmpopedx

}

ucharinb(intport)

{

-asmpushedx

-asmmovedx,port

-asminal,dx

-asmpopedx

}

基本圖素一般包括：設置顏色，對調色板的操作，畫點、線、弧、矩形、圓、橢圓、多邊形、畫扇形、餅圖，任意圖形填充，多邊形填充，保存屏幕，恢復屏幕等，這些操作均可用C語言實現，細節問題可參閱[2]。

4.關閉圖形系統

退出圖形系統之前必須恢復EGA/VGA各I/O寄存器的值，并將顯示模式恢復到進入圖形模式之前的模式。采用下列ioctl調用實現：

ioctl(0,MODESWITCH|oldmode,NULL)

oldmode是進入圖形方式之前獲取的方式，UNIX系統中，獲取的方式和設置的方式之間的關系為：

設置方式值=獲取方式值|MODESWITCH

二、虛擬終端的使用

虛擬終端(VirtualTerminal,簡稱VT)加強了UNIX系統V/386的接口功能，它不僅允許單個用戶開發一個圖形應用軟件，而且允許多用戶、多道程序在同一個物理終端上運行，在開始一個用戶的應用程序之前不必停止另一個應用程序，而且各個用戶之間可以互相切換。

虛擬終端有兩種操作方式[1]，一種是自動操作方式(VT-AUTO)，這是默認情況，比較簡單，應用程序并不了解終端用戶接受或放棄當前VT的請求，這意味著被切換掉的進程的任何輸入輸出都可能丟失。另一種方式是進程控制方式(VT-PROCESS)，該方式支持應用程序與其它正在使用VT的進程之間同步，應用程序可以負責接受或放棄使用VT。

[1]中介紹了以進程方式控制VT的過程，并以設備驅動程序方式介紹了接受和放棄對VT控制的信號處理例程。本文給出針對IBM標準終端編制VT的程序和相應的信號處理例程。

/*設置虛擬終端*/

voidsetvirtualterm(void)

{

structvt-modevtmode;

signal(SIGUSR1,release-disp);//release-disp為放棄VT的信號處理例程

signal(SIGUSR2,acquire-disp);//acquire-disp為接受VT的信號處理例程

vtmode.mode=VT_PROCESS;//設置進程控制方式

vtmode.relsig=SIGUSR1;

vtmode.acqsig=SIGUSR2;

if(ioctl(0,VT-SETMODE，&vtmode)==-1)exit(1);//出錯即終止此進程

}

/*放棄VT的信號處理例程*/

voidrelease-disp(void)

{

signal(SIGUSR1,release-disp);

保存整個圖形屏幕于內部緩沖區videobuf中；

ioctl(0),MODESWITCH|oldmode,NULL);

//oldmode為進入圖形模式之前的顯示方式

ioctl(0,VT-RELDISP，VT-TRUE);

//VT-TRUE表明同意放棄VT，如果此項為0，則表示拒絕放棄VT.

}

/*接受VT的信號處理例程*/

voidacquire-disp(void)

{

signal(SIGUSR2,acquire-disp)；

ioctl(0,newmode,NULL);//newmode為應用程序所處的圖形模式

scrnmem=(char*)ioctl(0,MAPCONS,NULL);

//重新獲取圖形緩沖區的物理地址

從videobuf中恢復整個圖形屏幕，并釋放videobuf;

ioctl(0,VT-RELDISP,VT-ACKACQ);//VT-ACKACQ表明接受VT

}

在微機UNIX操作系統下，針對EGA/VGA進行直接視頻程序設計，獨立開發一個圖形程序包，不僅小巧方便，而且可以重用以前在DOS下開發的圖形應用程序。筆者在SCOUNIX系統下開發了一個小的低層圖形軟件包，許多以前的DOS圖形應用程序都可以移植到UNIX系統下來。

另外，本文介紹的程序在使用前還應包含下列文件，即：

#include<stdio.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/console.h>

#include<sys/vtkd.h>

#include<termio.h>

#include<sys/signal.h>

分配空間時還應加上#include<malloc.h>

參考文獻

1仲萃豪等.UNIX系統V/386第4版-集成軟件開發指南.北京：電子工業出版社，1992.8.

2張福炎等.微型計算機IBMPC的原理與應用(續二)-圖形顯示器及其程序設計.南京：南京大學出版社，1990.7.