如何改造 Linux 虚拟终端显示文字
要想控制台能支持汉字显示，需要解决 3 个问题： 必须使用 UTF-8 模式 ( 默认 vc->utf=1 即可 ) 虚拟控制台的 vc_screenbuf 必须修改以为 glyph 提供至少 16bit 的空间。 图形控制台需要 vc_font包含更多的字符，不只是 255 个，并提供代码绘制双倍宽度的中文字形，字体中的字符按照 UNICODE 排列，这样 glyph 就是字符的 UNICODE 编码。 修改虚拟控制台 一开始，我的打算是 vc_screenbuf 修改为 unsigned long long* 类型，32bit 给字符属性，分别表示 16bit 终端前景色和背景色。glyph 则拥有 31bit 的空间 , 因为汉字的宽度为双倍的英文字母 ，其中 1 bit 用来表示双字符宽度。比如 '我' 会表达为 两个 '我'，第二个'我'的最高位为 1：绘制任何字形的时候，只绘制字形的左半部分；如果发现最高位为 1 则绘制字体位图中的右半部分。这样同样的绘制代码可以适应英文字母和汉字。写入 vc_screenbuf 的时候， 如果是双倍宽度的字符，需要同时写入两份，第二份的最高位置 1 就可以。但是 vc_screenbuf 的格式已经被到处假定为每字符两个字节。如此修改导致牵一发动全身。许多艰涩难懂的代码都依赖 vc_screenbuf 是 每字符两个字节的设定，直接修改定义后，光是编译器能直接检测出来的就有百余个地方需要修改，还有更多的逻辑并不能被编译器检测出来。如此修改的后果就是会出现许多隐晦的错误，非常难于调式。挣扎后，为最终选择了另一条道路 : 为汉字重新分配一块 vc_unicode_screenbuf vc_unicode_screenbuf 紧挨着 vc_screenbuf , 事实上 vc_screenbuf 在分配空间的时候，多分配了一倍的空间，多分配的空间充作 vc_unicode_screenbuf，因此 struct vc_data 里并没有添加 vc_unicode_screenbuf 成员。 vc_unicode_screenbuf 同样为每字符 2 个字节，并不包含字符属性，所以 2 个字节如数用来保存 glyph。vc_screenbuf 格式未变，所以 vgacon 不需要修改，这就减少了大量的工作量。向 vc_screenbuf 写入字符的时候，同时写入一份到 vc_unicode_screenbuf 。如果是汉字，由于其 glyph 大于 254 , 所以 vc_screenbuf 的那两个字符 ( 汉字双倍宽度 ) 实际写入的是 0xff 和 0xfe ( 故而上文提到是 glyph 大于 254 的字符 ,0xfe 被保留它用了 )。0xff 表示该字符的 glyph 要到 vc_unicode_screenbuf 提取，然后绘制左半部分；0xfe 表示该字符的 glyph 要到 vc_unicode_screenbuf 提取，然后绘制右半部分。对于 glyph 大于 254 但是又不是双倍宽度的字符，就不需要 0xfe 作陪了。比如屏幕上显示的文字是黑底白字的 “牛 B” , vc_screenbuf 的内容就是 “0x00ff, 0x0ffe, 0x0f42 ” , vc_unicode_screenbuf 的内容则是 “牛 , 牛 ,b” 。这是因为一个汉字为两倍的英文字母宽度。在屏幕文字缓冲区上也必须占用两个字符的位置。并且必须有一种机制能知道应该绘制左半部分和右半部分，我使用的就是 0xff 和 0xfe。 修改图形控制台绘制代码 要修改的地方只有 3 个。 struct console_font 添加 charcount 成员。将主线内核的字体设置为 charcount = 255。 主线内核带的字体都是 255 个 glyph 的，所以没有添加字符个数的必要。不过我们即将要添加的字体会有数万字符。 添加一个新的字体，复盖 UNICODE BMP 基本区域的所有符号。 修改字符绘制代码，添加 vc_unicode_screenbuf 的支持。 字符绘制代码的修改比较繁琐，代码分布在 drivers/video/console/ 下的多个文件中。fbcon_putc(s) 由由 vc->vc_sw->con_putc(s) 调用， fbcon_putc(s) 转而调用分散于 drivers/video/console/ 的多个 puts 实现。因为终端要支持 console_rotate , decoration , timing , 故而每种模式下的绘制实现都是不同的。我拿 drivers/video/console/bitblt.c 最常用的不倾斜、不加装饰等的终端模式为例来讲解绘图部分的修改。由于中文字体为 16x16 点阵，是对齐的字体，故而其绘制代码为 bit_putcs_aligned() 原先的代码以 glyph 为下标到 vc->vc_font->data 获得字体数据，然后调用 fb_pad_aligned_buffer 执行块拷贝操作。我的修改很简单，原来获得字体数据的代码修改后放入 font_bits() 辅助函数。 在 font_bits 里，要判断 glyph 是否为 0xff 或者 0xfe, 如果不是，使用 glyph 为下标获得字体的左半部分后并返回。 如果是，则从 vc_unicode_screenbuf 获得真正的 glyph 数值，然后再依据现有的 glyph 是 0xff 还是 0xfe 去获得字体的右半部分还是左半部分返回。font_bits 获得字体数据后执行 fb_pad_aligned_buffer 块拷贝。需要修改的地方还有 drivers/video/console/fbcon_ccw.c fbcon_cw.c fbcon_ub.c 。依原理进行修改即可。
