OpenHarmony 3D显示框架详解

一、背景

        OpenHarmony系统是一个非常先进，现代化设计理念的新系统，其图形显示系统是OpenHarmony基本功能子系统的一部分，从OpenHarmony系统架构图中就要看出：

 二、OpenHarmony图形子系统架构

         OpenHarmony图形子系统是比较复杂的一个子系统，foundation\graphic\graphic_2d\rosen\modules\render_service主要是实现了2D的显示3D的显示这里没有实现。但是支持3D的显示扩展，我们可以使用OpenGL进行3D显示，Mesa库编译到OpenHarmony后，我们就可以使用OpenGL的2D，3D功能了，利用Openharmony里边Mesa3D，可以用OpenGL ES 接口在OpenHarmony里写3d的程序或者游戏。

 三、RenderService新框架

        RenderService新框架主要分为:
(1).接口层：为ArkUI应用提供的图形Native API能力。
(2).框架层：图形子系统核心框架。
(3).引擎层：提供底层图形库和适配能力。

四、Mesa 3D

        Mesa 3D 是一个在 MIT 许可证下开放源代码的三维计算机图形库，以开源形式实现了 OpenGL 的应用程序接口，是一个几乎和 OpenGL 相同的免费开源图形 API，它在功能上一点也不输给 OpenGL。OpenGL 的高效实现一般依赖于显示设备厂商提供的硬件，而 Mesa 3D 是一个纯基于软件的图形应用程序接口。由于许可证的原因，它只声称是一个 “类似” 于 OpenGL 的应用程序接口。由于 Mesa 3D 的 API 是和 OpenGL 相同，具体的 OpenGL 版本浏览 Mesa 3D 官方网站，我们可以这么认为它就是 OpenGL 的软件模拟，GPU 光栅处理器的一个实现。

        Mesa可以划分为前端和后端：前端包括libGL、libEGL、libgbm、libglapi等，后端为libgallium_dri。
        Mesa随着时间，演进为Gallium3D架构后，可以通过Gallium模块加不同平台相关的Backend实现，进一步分割了Vendor HW driver 模块以及与平台窗口系统，使系统更加模块化。 

五、Mesa3D集成

        OpenHarmony3.1Release及之后的版本已经使用新的RenderService渲染框架替换了原来的Weston。RenderService提供了更强的2D/3D绘制能力、新的动画和显示效果框架。

        Render Service新框架在Frameworks代码中针对OpenGL接口做了封装，可以直接对接mesa库。

       OpenHarmony适配Mesa3D库的步骤：

(1).编译Mesa3D库

         OpenHarmony社区已经将Mesa库移植到了系统中，在三方库目录内，路径：          third_party/mesa3d ，其中Mesa/ohos是OpenHarmony的工程编译目录，提供了适配好的编译脚本，支持交叉编译。基于Render Service新显示框架，需要使用build_ohos.py编译脚本，build_wayland_and_gbm.py是针对旧的Weston显示框架的编译脚本，其中的BUILD.gn 中可以看到：

  source = "gpu/libEGL.so.1.0.0"
  install_enable = true
  install_images = [ chipset_base_dir ]
  relative_install_dir = "chipsetsdk"
  subsystem_name = "xxx_products"
  part_name = “xxx_products"
  symlink_target_name = [
    "libEGL.so.1",
    "libEGL.so",
    "libGLESv1.so",
    "libEGL_impl.so",
  ]
}

必须的输出库文件有libEGL.so.1.0.0， 和需要的符号链接文件

libEGL.so.1
libEGL.so,
libGLESv1.so,
libEGL_impl.so
 
#cp build-ohos/install/lib/libGLESv1_CM.so.1.1.0      ../device/<…>/hardware/gpu/
#cp build-ohos/install/lib/libGLESv2.so.2.0.0      ../device/<…>/hardware/gpu/
#cp build-ohos/install/lib/libgbm.so.1.0.0      ../device/<…>/hardware/gpu/
#cp build-ohos/install/lib/libglapi.so.0.0.0      ../device/<…>/hardware/gpu/
#cp build-ohos/src/gallium/targets/dri/libgallium_dri.so      ../device/<…>/hardware/gpu/
#cp build-ohos/install/lib/dri/panfrost_dri.so          ../device/<…>/hardware/gpu/

        Render Service默认会在 /vendor/lib64/chipsetsdk 目录加载第三方的OpenGL库，因此需要将上边的几个so 库拷贝到这个目录。

  constexpr const char *VENDOR_LIB_PATH = "/vendor/lib64/chipsetsdk/";
    constexpr const char *SYSTEM_LIB_PATH = "/system/lib64/";
#else
    constexpr const char *VENDOR_LIB_PATH = "/vendor/lib/chipsetsdk/";
    constexpr const char *SYSTEM_LIB_PATH = "/system/lib/";
#endif
 
#ifdef PRODUCT_RK3568
constexpr const char *LIB_EGL_NAME = "libEGL_impl.so";
constexpr const char *LIB_GLESV1_NAME = "libGLESv1_impl.so";
constexpr const char *LIB_GLESV2_NAME = "libGLESv2_impl.so";
constexpr const char *LIB_GLESV3_NAME = "libGLESv3_impl.so";
#else
constexpr const char *LIB_EGL_NAME = "libEGL.so.1.0.0";
constexpr const char *LIB_GLESV1_NAME = "libGLESv1_CM.so.1.1.0";
constexpr const char *LIB_GLESV2_NAME = "libGLESv2.so.2.0.0";
constexpr const char *LIB_GLESV3_NAME = "libGLESv2.so.2.0.0";
#endif
}
 

2.修改graphic配置，启用GPU

        在项目配置中启用GPU：

vendor/…/config.json
{
      "subsystem": "graphic",
      "components": [
        {
          "component": "graphic_standard",
          "features": [
            "graphic_standard_feature_ace_enable_gpu = true",
            "graphic_standard_feature_rs_enable_eglimage = true"
          ]
        }
      ]
    },

3.实现Display适配代码

        Display适配代码需要针对不同的硬件平台进行处理，OpenHarmony drivers/peripheral/display/hal 内提供了小型系统和标准系统的实现样例。

针对ARM平台的L2标准系统，建议参考RK3568项目的实现：
       device/soc/rockchip/rk3568/hardware/display/src
       linux内核配置需要确认启用：

CONFIG_DRM_GEM_SHMEM_HELPER=y
CONFIG_DRM_SCHED=y
CONFIG_DRM_PANFROST=y

# CONFIG_DRIVERS_HDF_DISP is not set 

        系统只能到OpenHarmony logo界面，不能进入launcher桌面。CONFIG_DRM_PANFROST 是开源的arm drm驱动，Mesa库需要使用这个驱动。

六、显示测试

(1).modetest 测试

输出显示信息
#./modetest
显示彩条
#./modetest -M rockchip -s 140@108:1920x1080 -P 84@108:1920x1080 -a

(2).hellocomposer测试

 (3).render service测试

#./render_service_client_app_demo
#./render_service_client_gravity_demo
#./render_service_client_modifier_demo
#./render_service_client_rs_demo

                本文主要介绍了OpenHarmony上，GPU Mesa3D图形驱动相关知识。