飞腾与翰博薇嵌入式图形显控联合解决方案

随着嵌入式显示技术的快速发展,各种尺寸和能力增强的嵌入式显示终端被部署在汽车、轨道、金融以及工业控制领域中，以实现更逼真、更立体、更高速的图象显示和数据处理。这些高性能显示终端对嵌入式图形处理显控设备（显卡等）提出了更高的性能要求。

飞腾与翰博薇联合推出了高性能嵌入式图形显控解决方案。方案基于国产飞腾FT-2000/4或D2000/8芯片和X100图形显示芯片，充分利用X100的硬件加速性能、以QT图形系统为基础图形界面框架, 配备OpenGL /ES标准的三维图形渲染引擎，可实现分辨率高达3840*2160@60Hz的多屏显示效果。

方案架构

整体产品架构如下图：

1. 硬件

FT-2000/4、D2000/8是飞腾推出的高能效、高安全的国产自主的桌面CPU处理器。X100是飞腾推出的支持渲染编程的图形显示芯片，具备多屏高分辨率拼接显示能力和高性能OpenCL并行运算能力,可以将控制、信号处理和图形集成于一个并行计算与显示处理模块中,体现了完美的协同运算和显示功能。

2. 操作系统层

OS层面适配了国产嵌入式实时操作系统，如天脉、锐华和道等。基于GPU的硬加速驱动框架屏蔽了不同显示芯片和操作系统的差异,实现了X100显示芯片的图形硬加速驱动,支撑了三维图形渲染引擎和二维图形引擎的高效显示。

3. 图形引擎层

OpenGL ES图形绘制引擎为用户提供支持加速高效的符合OpenGL ES标准的三维图形渲染接口,并为QT提供支撑。基于QT的二维图形界面框架提供了高效的二维控件接口及与三维视景融合的人机交互窗口接口。

4. 应用层

高性能的图形引擎可应用于态势可视化、地理信息实时显示等二维、三维图形渲染,在嵌入式图形应用方面有广泛的推广前景。

方案接口框图

翰博薇的方案分别用于台式机、笔记本及移动终端，接口框图如下：

台式机方案

笔记本及移动方案

翰博薇VxWorks GPU图形驱动（HBW ERGS）体系结构

HBW ERGS是翰博薇为适应不同显卡自研的图形驱动层，使得显示控制逻辑和操作系统无关性，可在不同的操作系统与硬件平台之间方便移植。其参考了Linux图形子系统多层架构，层次之间松耦合，随着GPU核心的升级换代，驱动架构基本不动，只需要升级与GPU硬件相关的子层，而图形管理层和OpenGL层不用修改。HBW ERGS支持Shader（GPU管线编程），方便客户设计性能更好、3D建模更灵活的行业应用软件。

HBW ERGS系统与硬件、板级支持包(BSP)、嵌入式实时操作系统和应用程序之间的相互关系如下图所示。1)通过硬件相关模块与BSP进行交互；2)通过OS相关模块与嵌入式实时操作系统进行通信；3)以提供API的形式供应用程序调用。其中，通过OS相关模块使ERGS与具体操作系统隔离；通过硬件相关模块使ERGS与硬件隔离。这种分层设计使得ERGS具有良好的硬件无关性与操作系统无关性。

ERGS整个架构分为4层，每一层及其主要模块做简介如下：

1     硬件平台

实现中采用飞腾FT-2000/4或D2000/8系列和X100图形芯片。

2     实时操作系统

包括板级支持包（BSP）与POSIX支持组件等，系统实现中采用的操作系统为VxWorks（支持国产RTOS实时嵌入式系统）。在系统内核层扩充的GPU低层驱动负责GPU硬件底层资源分配与利用、通过执行大量的DMA操作和提供用来同步的接口完成命令流输出和缓冲区管理，主要包括：内存和显存的分配与管理、输出管理、framebuffer管理、命令注册、fencing、事件处理、中断与DMA服务等；扩充了键盘鼠标的低层驱动。在低层设备驱动初始化后，创建相应的设备文件，以提供高层驱动通过ioctl方式访问与控制低层驱动；

3     服务器层

这层包括ERGS Core、Input Driver、Output Driver、Resource四个模块：

ERGS Core是整个ERGS的核心部分，扮演管理者角色，主要包括消息管理、窗口管理和资源管理等。消息管理与图形系统的用户体验直接相关，负责客户应用和整个图形系统之间的交互，接收内部或外部消息或事件，并存贮到相应的消息队列中，然后再分发到对应的客户端程序；窗口管理负责窗口的创建与删除，窗口特性的设置，窗口隐藏与显示以及窗口与窗口之间关系的处理，在ERGS中，图形绘制都是在窗口中进行；资源管理读取资源并存储在内存中、为应用程序提供适当的接口。

4   客户端

由ERGS API 和ERGS App两部分组成，其中，ERGS API为用户与系统的接口，提供了一个完整的API集合，用户通过调用API来实现绘图。而ERGS App则为用户通过调用API编写的图形显示应用程序。

1     一体机图形显控板（型号：HBWY668）

该产品采用飞腾公司的FT-2000/4芯片（兼容D2000/8）加X100芯片实现，CPU内存可配置4/8/16G,GPU显存可配置2/4/8G。

2     飞腾计算与显示设备（型号：HBWY667）

该模块采用飞腾公司的D2000/8芯片（兼容FT-2000/4）加X100芯片实现，CPU内存可配置8/16/32G,GPU显存可配置2/4/8G。

3   X100 MXM显卡（型号：HBWY666）

该产品是符合MXM V3.1 规范接口显卡，采用X100高性能图形处理芯片：支持输出1路HMDI视频接口，1路DP视频接口，1路模拟VGA视频接口。支持PICe x8总线。MXM显卡硬件形态可以根据用户要求进行定制，GPU显存可配置2/4/8G，满足各类应用需求。