基于Linux系统的USB显卡多用户平台开发

摘要

自上个世纪九十年代以来，Linux系统得到了快速的发展，由于Linux继承了UNIX的以网络为核心的设计思想，采用模块化的设计结构，使得Linux取得了广泛的应用。于此同时，计算机硬件也取得了飞速的发展，但对于普通用户来说，很容易会产生硬件资源的剩余。比如像在学校阅览室或者是多媒体教室，满足用户使用需求需要的硬件资源极其有限，而为每个用户配备单独的计算机设备势必会造成资源的浪费;而对于偏远地区的学生来说，为每一位学生去配备计算机对于地方条件来说也是很大的负担。基于Linux系统的USB显卡多用户平台技术，可使一台电脑同时支持多个用户独立使用。每个用户各自配备一台显示器、键盘和鼠标，这些设备通过USB显卡与主机连接，用户登录自己的账户独立地使用计算机资源。USB显卡多用户平台显著的降低了硬件成本、维护成本以及电力消耗。本文涉及的基于Linux系统的USB显卡多用户平台开发主要工作流程包括:根据项目定义确定USB显卡的整体实现方案;USB显卡设备在Linux系统下的Xorg驱动模块和内核驱动模块设计;搭建多用户平台安装驱动程序进行系统调试;小批量试产然后量产等几个阶段。
　　具体工作内容分为以下几个方面:首先，根据产品定义书列出项目需求，根据现有的平台确认性价比较高的硬件和驱动的设计方案，再根据方案确认显卡芯片和USB芯片，通过查阅datasheet确认硬件指标是否满足系统需求;其次，分析XWindow系统版本，提出了基于Linux系统X窗口系统协议的USB显卡Xorg驱动函数，满足了X窗口系统的规范要求，并在Linux系统下USB显卡多用户平台上验证了Xorg驱动函数的有效性;分析Linux系统Framebuffer结构和实现原理以及USB驱动实现形式，通过利用帧缓冲设备Framebuffer驱动接口，用户态进程XServer可以将Framebuffer看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，通过对Framebuffer的读写，相当于完成了对显卡硬件设备的操作，转化到内核态，内核驱动模块实现了对底层USB显卡硬件的控制;最后，进行基于Linux系统的USB显卡驱动编译、安装和调试。通过设置函数断点，跟随功能函数，验证了USB显卡用户平台与Linux主机之间的通信。
　　本项目基于Linux系统平台，该项目实现了对于USB显卡设备在Linux系统上的Xorg驱动模块编写和内核驱动模块的设计，使得多用户平台稳定可靠。对于驱动模块，用户态进程X窗口系统的操作，可以由Xorg驱动模块转化为对Framebuffer操作，使得进程由用户态转化为内核态，通过内核驱动完成对底层硬件操作。最后介绍了GDB调试的方法及过程。目前该项目即将进入量产阶段。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要内容和章节安排

第二章 Linux系统的USB显卡驱动整体方案设计

2．1 引言

2．2 硬件产品定义

2．3 驱动整体方案设计

2．3．1 X Window系统模块结构

2．3．2 USB驱动模块结构

2．4 小结

第三章 USB显卡Xorg驱动模块的设计

3．1 引言

3．2 X Window系统的介绍

3．2．1 X Window系统的发展

3．2．2 X Window组成结构

3．3 Xorg驱动模块的实现

3．3．1 模块信息

3．3．2 驱动信息

3．4 小结

第四章 基于Framebuffer的USB显卡内核驱动模块设计

4．1 引言

4．2 Framebuffer设备驱动的原理及实现

4．2．1 Framebuffer的原理

4．2．2 Framebuffer在Linux中的实现

4．3 USB显卡内核驱动模块设计

4．3．1 USB显卡硬件接口转换结构

4．3．2 Linux系统USB驱动原理

4．3．3 USB显卡内核驱动模块实现

4．4 小结

第五章 USB显卡驱动调试与实现

5．1 引言

5．2 USB显卡驱动模块编译

5．3 USB显卡驱动模块调试

5．3．1 Xorg驱动模块编译和xorg．conf文件配置

5．3．2 USB显卡驱动GDB调试

5．4 小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的成果