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随着物联网技术的兴起，嵌入式系统在各个领域被普遍使用，同时也促进了嵌入式图形硬件性能功耗的提升。目前最新的嵌入式图形硬件能很好的支持DirectX11以及OpenGL图形标准。如何充分利用图形硬件高效的图形绘制性能和强大的计算能力，加速嵌入式系统中图形的绘制，提升嵌入式图形系统三维图形渲染的性能，为嵌入式系统的开发者提供更加统一、友好、强大的嵌入式图形编程接口，成为当下嵌入式领域的研究热点。VxWorks作为嵌入式操作系统的典型代表，普遍应用于工业制造、航空导航、国防装备等领域。本文在VxWorks环境上对嵌入式图形系统进行研究，设计并实现了完整支持OpenGL图形标准的3D图形栈，并为三维图形的绘制和渲染提供硬件加速。本文的研究工作包含有以下几个方面: 首先，提出基于VxWorks内核实现对图形硬件资源访问的方法。通过与VxWorks内核基础设施的紧密结合，实现底层图形硬件驱动VxDRM，驱动图形硬件加速图形绘制任务。 其次，在VxWorks环境上实现对Mesa3D专业图形库的裁剪和移植，为VxWorks系统上图形开发提供专业三维图形支持，即OpenGL图形标准API基本函数的实现。论文成功移植了Mesa-10.1.6版本，支持OpenGL3.0以及OpenGL ES2.0。 然后，提出基于Gallium驱动作为EGL接口层后端，实现具备全屏单一窗口支持单一任务的窗口系统的方法。实现EGL嵌入式图形编程API后端，使VxWorks三维图形应用与通用计算机平台兼容，保证不同平台图形开发的接口一致性。 最后，根据前期对GPU图形渲染管线的掌握，以及对嵌入式图形栈的设计，实现VxWorks上支持3D硬件加速图形渲染的图形栈，并通过旋转茶壶、glMark2等测试用例进行测试。实验结果表明，该图形栈的性能与通用Linux环境下相当，能很好的满足实际应用需求。