基于IMx6的opengl圖形著色器開發研究

燕秀秀

摘要：飛思卡爾的imx6處理器，集成了高達1GHZ的ARM CortexTM-A9內核、2D和3D圖形處理器和3D 1080P視頻處理器，基于imx6的圖形開發研究和設計，能夠實現高速生成畫面，提高圖形顯示質量。本文主要研究了opengl的基于著色器的編程思路和imx6的圖形開發方式，基本完成了基于opengl 2.0的圖形天地球演示畫面。同時由于imx6的高性能和低功耗，可用于將來顯示器的圖形顯示模塊，一定能適應航空電子顯示環境的嚴酷。

關鍵詞：Opengl著色器;imx6

一、第一章

Opengl 是一個跨編程、跨平臺的編程語言，支持生成二維、 三維圖形圖像。Opengl 是與硬件無關的軟件接口，可以運行在 多個平臺上，提供一組功能強大的底層函數調用，實現簡單圖 元到復雜圖像的繪制。Opengl2.0，使用可編程著色器 （programmable shade）的著色語言編寫。著色器是用來渲染圖 像，可以代替固定渲染管線，分為頂點著色器和片段著色器。 其中，頂點著色器，主要進行頂點的相關操作，是描述如何處 理頂點和法線等。片段著色器，是描述如何處理陰影、光線等。

（一）創建著色器

使用頂點著色器或者片段著色器的3個步驟：創建一個著 色器對象glcreateshader（）;把著色器源代碼變為為目標碼 glcompileshader（）;驗證著色器已成功編譯glgetshaderir（）。其中 如果編譯著色器失敗，可以讀取編譯錯誤日志 glgetshaderinfolog（）。

把多個著色器對象鏈接到一個著色器程序中，需要5個步 驟：創建著色器程序glcreatprogram（）;把適當的著色器對象鏈 接到這個著色器程序中glattachshader（）;連接著色器程序 gllinkprogram（）;驗證著色器連接階段已經成功glgetprogramiv（）; 使用著色器進行頂點或者片段處理gluseprogram（）。

（二）配置頂點數據

在設置完頂點著色器或者片段著色器之后，需要將所要 繪制的圖元頂點配置在對應的著色器中，也就是給著色器提供 數據vec（）或mat（），以便后續進行數據處理和應用變換。訪問數 據具體有三種方式，訪問向量或矩陣的元素，訪問矩陣，訪問 結構。其中訪問向量或矩陣中的元素有兩種方式，名稱訪問和 下標訪問。在名稱訪問中，與位置有關的四個成分（x，y，z，w）， 與顏色相關的四個成分（r，g，b，a），與紋理坐標相關的四個成 分（s，t，p，q）。下標訪問，通過數組索引進行訪問元素。如圖1 是 opengl的頂點映射在LCD上的坐標系。

（三）類型限定符

統一變量 Uniform，是頂點著色器和片段著色器共享， 必須聲明為全局變量，任何類型的變量，都可以聲明為 uniform 變量，包括數據和結構體，這些值在幾何圖形中可以一直為常 量。屬性 Attribute，是頂點著色器的輸入變量關鍵字，支持數 據更新。Varying，是片段著色器的輸入變量關鍵字。

二、第二章

Imx6 系列處理器有四核imx 6Quad、雙核imx6Dual、單核 imx6Solo 三個子系列。 imx系列處理器支持DDR3、 LV-DDR3、 LPDDR2 等存儲芯片。

本文研究中，使用飛思卡爾的MARS Board，飛思卡爾半 導體公司長久致力于研究工業控制的應用，有著成熟的產品體 系、開發技術支持和哦年工業級芯片的制造能力和經驗，在嵌 入式處理器市場排名很高，其產品具有長期穩定的供貨保證， 工業級產品具有至少10年的供貨保證【1】。最終選擇了飛思卡爾 的imx系列芯片作為軟件開發設計的支撐。imx 6Dual處理器集 成了高達1GHz的ARM Cortex?-A9 內核、2D和3D圖形處理 器和3D 1080p視頻處理器。MarS Board評估板具有豐富的接口， 包括HDMI接口、LVDS 接口、Mini USB OTG接口、Mini USB Debug接口、RJ45接口、USB Host接口、TF卡接口和LCD顯示 接口[2]，能夠幫助開發者針對上網本、桌面一體機、高端移動 互聯網設備、高端掌上電腦、高端便攜式媒體播放器、游戲機 和便攜式導航設備等各種不同領域進行開發。

本文使用Linux平臺運行軟件，使用VirtualBox虛擬機來在 windows系統安裝Ubuntu Linux操作系統。

三、第三章

Opengl 提供的圖形設計程序API，在函數命名和函數參數 命名上都能夠做到直觀易懂，便于程序員使用。著色器是opengl 的核心部分，能靈活使用著色器的API函數，是渲染場景的重 要手段。

本文使用硬件的火星開發板，以及基于Linux平臺下的軟件 語言opengl，利用著色器編程思想，成功搭建了航空顯示器中 的天地球畫面的演示，包括航姿數據顯示及航向角的顯示，并 支持二維圖形的顯示和旋轉等。imx6的應用前景十分廣泛，對 imx6的展望，后續可以繼續深入研究使用imx系列的幾何著色 器以及三維顯示和應用。

參考文獻：

[1]高與聰，大連理工大學，基于imx6的車載視頻播放 單元的硬件設計與實現，大連， 2014

[2]Imx 6Dual/6Quad Applications Processors for Industrial Products. http：//cache.freescale.com