基于IMx6的opengl图形着色器开发研究

燕秀秀

摘要：飞思卡尔的imx6处理器，集成了高达1GHZ的ARM CortexTM-A9内核、2D和3D图形处理器和3D 1080P视频处理器，基于imx6的图形开发研究和设计，能够实现高速生成画面，提高图形显示质量。本文主要研究了opengl的基于着色器的编程思路和imx6的图形开发方式，基本完成了基于opengl 2.0的图形天地球演示画面。同时由于imx6的高性能和低功耗，可用于将来显示器的图形显示模块，一定能适应航空电子显示环境的严酷。

关键词：Opengl着色器;imx6

一、第一章

Opengl 是一个跨编程、跨平台的编程语言，支持生成二维、 三维图形图像。Opengl 是与硬件无关的软件接口，可以运行在 多个平台上，提供一组功能强大的底层函数调用，实现简单图 元到复杂图像的绘制。Opengl2.0，使用可编程着色器 （programmable shade）的着色语言编写。着色器是用来渲染图 像，可以代替固定渲染管线，分为顶点着色器和片段着色器。 其中，顶点着色器，主要进行顶点的相关操作，是描述如何处 理顶点和法线等。片段着色器，是描述如何处理阴影、光线等。

（一）创建着色器

使用顶点着色器或者片段着色器的3个步骤：创建一个着 色器对象glcreateshader（）;把着色器源代码变为为目标码 glcompileshader（）;验证着色器已成功编译glgetshaderir（）。其中 如果编译着色器失败，可以读取编译错误日志 glgetshaderinfolog（）。

把多个着色器对象链接到一个着色器程序中，需要5个步 骤：创建着色器程序glcreatprogram（）;把适当的着色器对象链 接到这个着色器程序中glattachshader（）;连接着色器程序 gllinkprogram（）;验证着色器连接阶段已经成功glgetprogramiv（）; 使用着色器进行顶点或者片段处理gluseprogram（）。

（二）配置顶点数据

在设置完顶点着色器或者片段着色器之后，需要将所要 绘制的图元顶点配置在对应的着色器中，也就是给着色器提供 数据vec（）或mat（），以便后续进行数据处理和应用变换。访问数 据具体有三种方式，访问向量或矩阵的元素，访问矩阵，访问 结构。其中访问向量或矩阵中的元素有两种方式，名称访问和 下标访问。在名称访问中，与位置有关的四个成分（x，y，z，w）， 与颜色相关的四个成分（r，g，b，a），与纹理坐标相关的四个成 分（s，t，p，q）。下标访问，通过数组索引进行访问元素。如图1 是 opengl的顶点映射在LCD上的坐标系。

（三）类型限定符

统一变量 Uniform，是顶点着色器和片段着色器共享， 必须声明为全局变量，任何类型的变量，都可以声明为 uniform 变量，包括数据和结构体，这些值在几何图形中可以一直为常 量。属性 Attribute，是顶点着色器的输入变量关键字，支持数 据更新。Varying，是片段着色器的输入变量关键字。

二、第二章

Imx6 系列处理器有四核imx 6Quad、双核imx6Dual、单核 imx6Solo 三个子系列。 imx系列处理器支持DDR3、 LV-DDR3、 LPDDR2 等存储芯片。

本文研究中，使用飞思卡尔的MARS Board，飞思卡尔半 导体公司长久致力于研究工业控制的应用，有着成熟的产品体 系、开发技术支持和哦年工业级芯片的制造能力和经验，在嵌 入式处理器市场排名很高，其产品具有长期稳定的供货保证， 工业级产品具有至少10年的供货保证【1】。最终选择了飞思卡尔 的imx系列芯片作为软件开发设计的支撑。imx 6Dual处理器集 成了高达1GHz的ARM Cortex?-A9 内核、2D和3D图形處理 器和3D 1080p视频处理器。MarS Board评估板具有丰富的接口， 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显示 接口[2]，能够帮助开发者针对上网本、桌面一体机、高端移动 互联网设备、高端掌上电脑、高端便携式媒体播放器、游戏机 和便携式导航设备等各种不同领域进行开发。

本文使用Linux平台运行软件，使用VirtualBox虚拟机来在 windows系统安装Ubuntu Linux操作系统。

三、第三章

Opengl 提供的图形设计程序API，在函数命名和函数参数 命名上都能够做到直观易懂，便于程序员使用。着色器是opengl 的核心部分，能灵活使用着色器的API函数，是渲染场景的重 要手段。

本文使用硬件的火星开发板，以及基于Linux平台下的软件 语言opengl，利用着色器编程思想，成功搭建了航空显示器中 的天地球画面的演示，包括航姿数据显示及航向角的显示，并 支持二维图形的显示和旋转等。imx6的应用前景十分广泛，对 imx6的展望，后续可以继续深入研究使用imx系列的几何着色 器以及三维显示和应用。

参考文献：

[1]高与聪，大连理工大学，基于imx6的车载视频播放 单元的硬件设计与实现，大连， 2014

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