基于Linux系统核心的汉字显示尝试

　　在阐述基于Linux核心的汉字显示的技术细节之前，有必要介绍一下原有linux的工作机制。这里主要涉及到两部分的知识，就是Linux下终端和帧缓冲的实现。

　　控制台（console）

　　通常我们在linux下看到的控制台(console)是由几个设备完成的。分别是/dev/ttyN（其中tty0就是/dev/console，tty1，tty2就是不同的虚拟终端（virtual console））.通常使用热键alt Fn来在这些虚拟终端之间进行切换。所有的这些tty设备都是由linux/drivers/char/console.c和vt.c对应。其中console.c负责绘制屏幕上的字符，vt.c负责管理不同的虚拟终端，并且负责提供console.c需要绘制的内容。Vt.c把不同虚拟终端下需要交给console.c绘制的内容放到不同的缓存中去。Vt.c管理着这样一个缓冲区的数组，并且负责在其间切换，以指定哪一个缓冲区是被激活的。你所看到的虚拟终端就对应着被激活的缓冲区。Console.c同时也负责接收终端的输入，然后把接收到的输入放到缓冲区。

　　帧缓冲（framebuffer）

　　Framebuffer是把显存抽象后的一种设备，可以通过这个设备的读写直接对显存进行操作。这种操作是抽象的，统一的。用户不必关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。这些都是由Framebuffer设备驱动来完成的。

　　Framebuffer对应的源文件在linux/drivers/video/目录下。总的抽象设备文件为fbcon.c，在这个目录下还有与各种显卡驱动相关的源文件。在使用帧缓冲时，Linux是将显卡置于图形模式下的。

　　试验

　　我们以一个简单的例子来说明字符显示的过程。我们假设是在虚拟终端1（/dev/tty1）下运行一个如下的简单程序。

main ( )

{

puts("hello, world.\n");

}

　　puts函数向缺省输出文件(/dev/tty1)发出写的系统调用write(2)。系统调用到linux核心里面对应的核心函数是console.c中的con_write()，con_write()最终会调用do_con_write( )。在do_con_write( )中负责把"hello, world.\n"这个字符串放到tty1对应的缓冲区中去。

　　do_con_write( )还负责处理控制字符和光标的位置。让我们来看一下do_con_write()这个函数的声明。

static int do_con_write(struct tty_struct * tty, int

from_user, const unsigned char *buf, int count)

　　其中tty是指向tty_struct结构的指针，这个结构里面存放着关于这个tty的所有信息（请参照linux/include/linux/tty.h）。Tty_struct结构中定义了通用（或高层）tty的属性（例如宽度和高度等）。

　　在do_con_write( )函数中用到了tty_struct结构中的driver_data变量。 driver_data是一个vt_struct指针。在vt_struct结构中包含这个tty的序列号（我们正使用tty1，所以这个序号为1）。Vt_struct结构中有一个vc结构的数组vc_cons，这个数组就是各虚拟终端的私有数据。

static int do_con_write(struct tty_struct * tty, int

from_user,const unsigned char *buf, int count)

{

struct vt_struct *vt = (struct vt_struct *)tty->

driver_data;//我们用到了driver_data变量

. . . . .

currcons = vt->vc_num; file://我们在这里的vc_nums就是1

. . . . .

}
　　要访问虚拟终端的私有数据，需使用vc_cons〔currcons〕.d指针。这个指针指向的结构含有当前虚拟终端上光标的位置、缓冲区的起始地址、缓冲区大小等等。 "hello, world.\n"中的每一个字符都要经过conv_uni_to_pc( ) 这个函数转换成８位的显示字符。这要做的主要目的是使不同语言的国家能把１６位的UniCode码映射到8位的显示字符集上，目前还是主要针对欧洲国家的语言，映射结果为8位，不包含对双字节（double byte）的范围。
　　这种UNICODE到显示字符的映射关系可以由用户自行定义。在缺省的映射表上，会把中文的字符映射到其他的字符上，这是我们不希望看到也是不需要的。所以我们有两个选择∶

　　1不进行conv_uni_to_pc( )的转换。

　　2加载符合双字节处理的映射关系，即对非控制字符进行1对1的不变映射。我们自己定制的符合这种映射关系的UNICODE码表是direct.uni。

　　要想查看/装载当前系统的unicode映射表，可使外部命令loadunimap。 经过conv_uni_to_pc( )转换之后，"hello, world.\n"中的字符被一个一个地填写到tty1的缓冲区中。然后do_con_write( )调用下层的驱动，把缓冲区中的内容输出到显示器上（也就相当于把缓冲区的内容拷贝到VGA显存中去）。

sw->con_putcs(vc_cons〔currcons〕.d, (u16 *)draw_from, (u16

*)draw_to-(u16 *)draw_from, y, draw_x);

　　之所以要调用底层驱动，是因为存在不同的显示设备，其对应VGA显存的存取方式也不一样。 上面的Sw->con_putcs( )就会调用到fbcon.c中的fbcon_putcs()函数（con_putcs是一个函数的指针，在Framebuffer模式下指向fbcon_putcs()函数）。也就是说在do_con_write( )函数中是直接调用了fbcon_putcs()函数来进行字符的绘制。比如说在256色模式下，真正负责输出的函数是：

void fbcon_cfb8_putcs(struct vc_data *conp,
struct display *p,const unsigned short *s, int count, int

yy, int xx)

　　显示中文

　　比如说我们试图输出一句中文∶putcs(你好\n );（你好的内码为0xc4,0xe3,0xba,0xc3）。这时候会怎么样呢，有一点可以肯定，＂你好＂肯定不会出现在屏幕上，原因有∶核心中没有汉字字库，中文显示就是无米之炊了．

　　在负责字符显示的void fbcon_cfb8_putcs( )函数中，原有操作如下∶对于每个要显示的字符，依次从虚拟终端缓冲区中以WORD为单位读取（低位字节是ASCII码，高8位是字符的属性），由于汉字是双字节编码方式，所以这种操作是不可能显示出汉字的，只能显示出xxxx_putcs()是一个一个VGA字符。

　　要解决的问题∶

　　确保在do_con_write( )时uni□pc转换不会改变原有编码。一个很直接的实现方式就是加载一个我们自己定制的UNICODE映射表，loadunimapdirect.uni，或者直接把direct.uni置为核心的缺省映射表。

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