本文提出一種基于嵌入式系統(tǒng)的遠程桌面控制方案，其基本思想是盡可能地減少終端資源占用，最大限度地增強其適用范圍，以此達到增強應用價值的目的。具體方案是通過Directvnc 的移植來實現(xiàn)的，由于Directvnc 與其它Unix 系統(tǒng)不同的是它通過輕量級圖形庫DirectFB 使用Linux 幀緩沖設備。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***立性好，摒棄了對龐大低效的X Window 等標準嵌入式系統(tǒng)圖形化用戶界面的依賴，這一功能對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)絡計算模式的實現(xiàn)

1.1 網(wǎng)絡計算模式

系統(tǒng)的實現(xiàn)基于網(wǎng)絡計算模式(virtual network computing，VNC)，該模式由VNC 服務器、RFB(遠程幀緩存) 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行輸入輸出控制，通過互連網(wǎng)遠程訪問與控制服務器。RealVNC 作為服務器端，它進行大量的計算并提供幀緩存變化到客戶端顯示設備，減輕了客戶端負荷。RealVNC 功能成熟，高效實用，完全跨平臺，兼容性好，可廣泛應用于多種操作系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)。系統(tǒng)通信通過RFB 協(xié)議來完成，RFB是一個架構(gòu)在TCP/IP上遠程圖形用戶的簡單協(xié)議，通過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 的瘦客戶端實現(xiàn)

因為RFB 工作在幀緩存級別上，所以它可以應用于所有的窗口系統(tǒng)，例如：X11，Windows 和Mac 系統(tǒng)，重要的是對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)議的設計上，對客戶端的任務實現(xiàn)也盡可能的簡單，這體現(xiàn)在：

(1)顯示編碼源語。

顯示編碼源語有基于像素和基于圖形兩種繪圖源語。RFB 的顯示編碼方式基于像素，其顯示更新在服務器端處理，客戶端僅需要顯示像素數(shù)據(jù)?？蛻舳擞嬎愫唵?、平***立性好。

(2)系統(tǒng)最初握手階段對像素數(shù)據(jù)格式和編碼類型協(xié)商的設計。

像素格式涉及如何通過像素值來實現(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數(shù)據(jù)存儲所用的格式，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)換成比特流的過程。在RFB 協(xié)議中，編碼就是將每一個矩形像素點的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為包含該矩形像素點的位置、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動步長編碼(2DRLE)的變種，如Raw、CopyRectangle、RRE(Rise-and-Run-Lengeh)、CoRRE(Compact RRE)和缺省時使用的Hextile。實際上常用的有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，但由于算法簡單，故對客戶端的圖形顯示引擎設計要求很低，客戶端程序也相對簡單。

(4) 顯示更新機制。

RFB 的顯示協(xié)議是基于一個簡單的畫圖原理，即將每一個矩形像素點放在給定的位置(x,y)上。

幀緩存的更新通過一系列塊操作來完成，這種更新像素塊的操作效率較低，但是通過多種像素編碼壓縮方式的靈活選擇可以實現(xiàn)網(wǎng)絡帶寬、客戶端計算速度和服務器處理的速度之間的效率折中，從而實現(xiàn)高效率的圖形顯示。顯示更新機制包括更新時機及刷新模式。更新時機有客戶端拉動和服務器端推動兩種，每種更新時機又可采用懶惰更新和急切更新兩種刷新模式。RFB 更新請求是客戶端驅(qū)動型的懶惰更新，只有在服務器端收到客戶端的請求時才會向其發(fā)送若干命令緩沖合并后的顯示更新。對于一些應用，在相同區(qū)域上的更新往往非常頻繁，這樣如果網(wǎng)絡非常慢或者客戶端處理能力不強時，客戶端驅(qū)動的更新機制使得客戶端的顯示質(zhì)量可以得到調(diào)整。

總之，在網(wǎng)絡計算模式下，RFB協(xié)議盡可能地減少終端資源占用并提高網(wǎng)絡利用率，基本提供了一個比較瘦的客戶端。

圖形用戶界面(Graphical User Interface，簡稱 GUI，又稱圖形用戶接口)是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。與早期計算機使用的命令行界面相比，圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受。GUI 即人機交互圖形化用戶界面設計。縱觀國際相關(guān)產(chǎn)業(yè)在圖形化用戶界面設計方面的發(fā)展現(xiàn)狀，許多國際知名公司早已意識到 GUI 在產(chǎn)品方面產(chǎn)生的強大增值功能，以及帶動的巨大市場價值，因此在公司內(nèi)部設立了相關(guān)部門專門從事 GUI 的研究與設計，同業(yè)間也成立了若干機構(gòu)，以互相交流 GUI 設計理論與經(jīng)驗為目的。隨著中國 IT 產(chǎn)業(yè)，移動通訊產(chǎn)業(yè)，家電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，在產(chǎn)品的人機交互界面設計水平發(fā)展上日顯滯后，這對于提高產(chǎn)業(yè)綜合素質(zhì)，提升與國際同等業(yè)者的競爭能力等等方面無疑起了制約的作用。GUI的廣泛應用是當今計算機發(fā)展的重大成就之一，他極大地方便了非專業(yè)用戶的使用人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進行操作。而嵌入式GUI具有下面幾個方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。

在嵌入式GUI中需要實現(xiàn)多圖形功能，包括圖形繪制以及拷貝等。其中的許多功能需要進行大量的數(shù)據(jù)傳遞(如圖形拷貝)，或者需要進行大量的數(shù)值運算(如畫樣條曲線)。許多顯卡芯片帶有圖形處理器，能夠從硬件上實現(xiàn)一部分圖形功能。

本文就如何實現(xiàn)DirectFB的圖形加速功能做了詳細的介紹，并將實現(xiàn)之后在性能上得到的改進與實現(xiàn)之前做比較，說明DirectFB在優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)GUI上的作用。

1 DirectFB體系結(jié)構(gòu)

1.1 DirectFB簡介

DirectFB是一個輕量級的提供硬件圖形加速，輸入設備處理和抽象的圖形庫，它集成了支持半透明的視窗系統(tǒng)以及在LinuxFramebuffer驅(qū)動之上的多層顯示。它是一個用軟件封裝當前硬件無法支持的圖形算法來完成硬件加速的層。DirectFB是為嵌入式系統(tǒng)而設計。它是以最小的資源開銷來實現(xiàn)最高的硬件加速性能。DirectFB針對視頻存儲有自己的資源管理器。像顯示層輸入設備這樣的資源能被鎖定進行互斥訪問。例：全屏游戲，DirectFB能對像顯示層，窗體以及各種通用的surfaces這樣的圖形目標提供抽象。從窗體切換到全屏以及返回到窗體的編程工作被最小化設置到所期望的合作級別。它在FrameBuffer的基礎(chǔ)上提供了圖形加速、輸入設備處理提取、透明窗口和多重顯示層的功能，能夠?qū)η度胧较到y(tǒng)GUI有較好的支持。與那些通用的嵌入式GUI系統(tǒng)相比，它具有非常簡潔、高效的體系結(jié)構(gòu)和硬件圖形加速功能。

1.2 DirectFB體系結(jié)構(gòu)

(1)DirectFB訪問硬件顯卡

DirectFB依賴已有的內(nèi)核接口即幀緩沖設備(/dev/fb)訪問圖形處理器，也就是說DireetFB需要一個正在工作的幀緩沖驅(qū)動。Linux內(nèi)核有專門的幀緩沖驅(qū)動支持某些圖形處理器。DirectFB利用幀緩沖設備做如下工作：

◆設置顯卡工作模式(分辨率，顏色深度，時序)

◆映射顯存

◆改變幀緩沖視口(針對雙緩沖)

如果某種顯卡被DirecFB支持并且在Linux內(nèi)核中也有這種圖形處理器的幀緩沖驅(qū)動，DirectFB利用幀緩沖設備做如下額外的工作：

◆映射顯存IO端口

◆關(guān)閉幀緩沖驅(qū)動中自帶的加速功能