基于Linux系統(tǒng)的USB顯卡多用戶平臺開發(fā).pdf

1、自上個世紀(jì)九十年代以來，Linux系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，由于Linux繼承了UNIX的以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計思想，采用模塊化的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得Linux取得了廣泛的應(yīng)用。于此同時，計算機(jī)硬件也取得了飛速的發(fā)展，但對于普通用戶來說，很容易會產(chǎn)生硬件資源的剩余。比如像在學(xué)校閱覽室或者是多媒體教室，滿足用戶使用需求需要的硬件資源極其有限，而為每個用戶配備單獨(dú)的計算機(jī)設(shè)備勢必會造成資源的浪費(fèi);而對于偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)生來說，為每一位學(xué)生去配備計算機(jī)對于地方

2、條件來說也是很大的負(fù)擔(dān)?；贚inux系統(tǒng)的USB顯卡多用戶平臺技術(shù)，可使一臺電腦同時支持多個用戶獨(dú)立使用。每個用戶各自配備一臺顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)，這些設(shè)備通過USB顯卡與主機(jī)連接，用戶登錄自己的賬戶獨(dú)立地使用計算機(jī)資源。USB顯卡多用戶平臺顯著的降低了硬件成本、維護(hù)成本以及電力消耗。本文涉及的基于Linux系統(tǒng)的USB顯卡多用戶平臺開發(fā)主要工作流程包括:根據(jù)項目定義確定USB顯卡的整體實(shí)現(xiàn)方案;USB顯卡設(shè)備在Linux系統(tǒng)下的Xor

3、g驅(qū)動模塊和內(nèi)核驅(qū)動模塊設(shè)計;搭建多用戶平臺安裝驅(qū)動程序進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試;小批量試產(chǎn)然后量產(chǎn)等幾個階段。
　　具體工作內(nèi)容分為以下幾個方面:首先，根據(jù)產(chǎn)品定義書列出項目需求，根據(jù)現(xiàn)有的平臺確認(rèn)性價比較高的硬件和驅(qū)動的設(shè)計方案，再根據(jù)方案確認(rèn)顯卡芯片和USB芯片，通過查閱datasheet確認(rèn)硬件指標(biāo)是否滿足系統(tǒng)需求;其次，分析XWindow系統(tǒng)版本，提出了基于Linux系統(tǒng)X窗口系統(tǒng)協(xié)議的USB顯卡Xorg驅(qū)動函數(shù)，滿足了X窗口系統(tǒng)的

4、規(guī)范要求，并在Linux系統(tǒng)下USB顯卡多用戶平臺上驗(yàn)證了Xorg驅(qū)動函數(shù)的有效性;分析Linux系統(tǒng)Framebuffer結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理以及USB驅(qū)動實(shí)現(xiàn)形式，通過利用幀緩沖設(shè)備Framebuffer驅(qū)動接口，用戶態(tài)進(jìn)程XServer可以將Framebuffer看成是顯示內(nèi)存的一個映像，將其映射到進(jìn)程地址空間之后，通過對Framebuffer的讀寫，相當(dāng)于完成了對顯卡硬件設(shè)備的操作，轉(zhuǎn)化到內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)了對底層USB顯卡硬件

5、的控制;最后，進(jìn)行基于Linux系統(tǒng)的USB顯卡驅(qū)動編譯、安裝和調(diào)試。通過設(shè)置函數(shù)斷點(diǎn)，跟隨功能函數(shù)，驗(yàn)證了USB顯卡用戶平臺與Linux主機(jī)之間的通信。
　　本項目基于Linux系統(tǒng)平臺，該項目實(shí)現(xiàn)了對于USB顯卡設(shè)備在Linux系統(tǒng)上的Xorg驅(qū)動模塊編寫和內(nèi)核驅(qū)動模塊的設(shè)計，使得多用戶平臺穩(wěn)定可靠。對于驅(qū)動模塊，用戶態(tài)進(jìn)程X窗口系統(tǒng)的操作，可以由Xorg驅(qū)動模塊轉(zhuǎn)化為對Framebuffer操作，使得進(jìn)程由用戶態(tài)轉(zhuǎn)化為內(nèi)核態(tài)