Linux桌面系统上VGA设备热拔插机制的研究与扩展实现

摘要

根据2006年国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，“核高基”是其中16个重大科技专项之一。“核高基”是对核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品的简称，操作系统是基础软件产品的重要组成部分。基于Linux的桌面操作系统在数据安全敏感部门担任着重要角色。笔记本电脑外接VGA显示器是笔记本电脑操作系统的基本功能之一。在某桌面操作系统适配研发中，由于显卡驱动程序（某闭源驱动）不完善、系统与硬件（兆芯平台）存在兼容性等问题，VGA显示器在拔插操作后存在显示模式（扩展模式、复制模式、仅笔记本屏幕模式、仅VGA模式）不自动恢复、外接显示屏有黑屏区域的问题。
　　本文对VGA设备热拔插机制的原理和扩展实现进行了以下研究：第一，分析内核对VGA热拔插的支持机制，通过分析内核中有关设备、中断的处理机制，研究内核对用户态程序提供的有关接口及接口实现原理。第二，分析系统级用户态程序对VGA热拔插的支持机制，通过分析 initrd、dbus、ACPI、udev、X、colord对 VGA热拔插的支持机制，研究与 VGA显示相关的信息传递和保存方法。第三，分析应用级用户态程序对 VGA显示模式的控制机制，通过分析 gnome-settings-daemon、cinnamon-control-center、cinnamon、Xrandr程序源代码，研究系统应用程序对VGA显示的控制方法。
　　通过研究内核中设备热拔插支持机制的实现原理和两种 Linux桌面程序（F10-桌面cinnamon、显示-控制面板cinnamon-control-center）对VGA显示的控制方法，提出了两种控制方法之间通信、同步的解决方案，提出了VGA显示器在拔插操作、系统重启操作、系统休眠唤醒操作以及笔记本屏幕合盖开盖操作后存在的显示模式不能自动恢复问题和外接显示屏有黑屏区域问题的解决方案。
　　在某桌面操作系统中，通过集成测试和强度测试，对实验得出的上述解决方案进行了验证，验证结果获得通过，已应用在32位和64位两个笔记本电脑适配项目中。说明了解决方案是可行的。

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1 绪 论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、研究方法及技术路线

1.4 可行性分析

1.5 本章小结

2 内核对VGA热拔插支持机制的研究

2.1 电脑硬件对热拔插的支持

2.2 内核对PCI设备热拔插的支持机制

2.3 本章小结

3系统级用户态程序对VGA显示控制机制和方法的研究

3.1 显卡驱动相关initrd

3.2设备管理udev

3.3 高级配置和电源接口acpi

3.4 进程通信D-Bus方式

3.5 色彩设备管理器colord

3.6桌面协议X

3.7本章小结

4桌面应用级用户态程序对VGA显示控制机制和方法的研究

4.1 桌面程序cinnamon

4.2 系统设置程序gnome-settings-daemon

4.3 控制面板前端程序cinnamon-control-center

4.4 显示控制命令xrandr

4.5本章小结

5 VGA热拔插后模式自动恢复的设计与实现

5.1 VGA切屏程序设计与实现

5.2 VGA热拔插模式自动恢复设计与实现

5.3 VGA在系统重启等操作后模式恢复设计与实现

5.4 本章小结

6 某桌面操作系统中研究成果的集成应用

6.1修改完善系统程序

6.2制作操作系统ISO镜像

6.3测试

6.4本章小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及其他成果