基于Microwindows的嵌入式GUI設(shè)計-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于Microwindows的嵌入式GUI設(shè)計-設(shè)計應(yīng)用引言嵌入式圖形用戶界面與存儲安全、嵌入式JAVA虛擬機并稱為嵌入式系統(tǒng)中的三大關(guān)鍵技術(shù)。在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域,伴隨著硬件技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)意義上的人機交互界面正趨于淡化,取而代之的是具有友好人機交互支持的嵌入式圖形界面。

嵌入式計算機系統(tǒng)以其關(guān)鍵部件的高性能、低價格等優(yōu)勢為EmbeddedGUI的發(fā)展奠定了堅實的市場和技術(shù)基礎(chǔ);而基于Linux開放源代碼、遵循不同授權(quán)條款的諸多EmbeddedGUI軟件及其自由開發(fā)者,又大大推進了EmbeddedGUI的應(yīng)用進程,起到推波助瀾的作用,如Microwindows、MiniGUI及QT/Embedded等。

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的這一定義也就界定了嵌入式系統(tǒng)對EmbeddedGUI的基本要求。這些要求如下:(1)輕量級、占用系統(tǒng)資源少;(2)性能高,友好的人機互動;(3)可靠性高;(4)模塊架構(gòu),配置靈活,便于移植。

目前,在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域比較成功的EmbeddedGUI主要有MiniGUI、Microwindows和QT/Embedded。

MiniGUI和Microwindows都是自由軟件,只是前者遵循LGPL條款,后者遵循MPL條款。這兩個系統(tǒng)的技術(shù)路線也有所不同。MiniGUI的策略是首先建立在比較成熟的圖形引擎之上,如Svgalib和LibGGI,開發(fā)的重點在窗口系統(tǒng)、圖形接口上。

Microwindows目前的開發(fā)重點則在底層的圖形引擎上,它不需要其它圖形系統(tǒng)的支持。在Linux操作系統(tǒng)上,Microwindows也可以充分利用Linux提供的Framebuffer機制來顯示圖形。并且,Microwindows還具有很強的移植性,能夠在大多數(shù)微處理器上運行。

QT/Embedded由于移植了大量原來基于QT的XWindows程序,提供了非常完整的嵌入式GUI解決方案,再加上Opera瀏覽器,可以說是一個成熟的商業(yè)軟件。然而,QT/Embedded不能運行在非QT的軟件中,其源代碼也過于龐大。

作為一個開放源代碼項目,Microwindows將現(xiàn)代圖形窗口技術(shù)的一些特性展現(xiàn)給了編程團體,而不需要諸如MicrosoftWindows或XWindow這樣占用較大磁盤和RAM空間的窗口的支持。它直接面向顯示硬件本身,不需要任何操作系統(tǒng)或其它圖形系統(tǒng)的支持,可以在Linux2.0以上的Framebuffer系統(tǒng)上很好地運行。Microwindows本身就被設(shè)計成便于移植、能夠在大多數(shù)硬件和軟件環(huán)境下運行的EmbeddedGUI。

Microwindows版本0.9有如下新特性:

(1)支持新的NXLIB項目,NXLIB對X11的二進制程序可以不加修改地直接在Microwindows里運行,而無需X11Server支持;(2)支持SharpZaurus、Tuxscreen、TriMedia及CygnusX11平臺;(3)內(nèi)建標準化校準(nxcal)支持,如一個觸摸屏驅(qū)動程序可以支持包含iPAQ、Zaurus、ADS和Tuxscreen在內(nèi)的大多數(shù)ARM平臺;(4)增強了字符支持,包括BIG5、GB2312、EUCCN、EUCKR、EUCJP和JISX0213等;(5)大幅提高了X11屏幕驅(qū)動程序和文本畫圖的速度;(6)32位ARGB硬件驅(qū)動支持單色Alpha;(7)支持帶有HAVI鍵盤映射的LIRC鍵盤;(8)從源代碼中為html和pdf文檔自動生成支持基于Doxygen的文檔。

總而言之,版本的Microwindows在硬件驅(qū)動加速上、在圖形引擎算法上以及代碼質(zhì)量上,都比原先的版本有較大的改進。

Microwindows的API

Microwindows采用分層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計,提供了豐富的API支持,支持Win32/WinCEGDI和Nano-X兩種API集。

Microwindows體系結(jié)構(gòu)

Microwindows的體系結(jié)構(gòu)由下至上,分別為具體硬件、驅(qū)動層、圖形引擎層和API層,如圖1所示。用戶可以根據(jù)具體應(yīng)用需求對不同層的代碼進行修改或重寫。

(1)設(shè)備驅(qū)動程序。

鍵盤驅(qū)動程序主要有兩個,分別是kbd_tty.c和kbd_bios.c。前者主要用于Linux和ELKS系統(tǒng),而后者主要用于MSDOS實模式。

鼠標驅(qū)動程序主要有三個:mou_gpm.c,用于Linux的一個GPM驅(qū)動;mou_ser.c,用于Linux和ELKS系統(tǒng);mou_gpm.c,主要用于MSDOS系統(tǒng)。

屏幕驅(qū)動程序有面向16位ELKS、MSDOS實模式的VGA驅(qū)動(scr_bios.c、vgaplan4.c、memp14.c、scr_here.c)和面向Linux的Framebuffer(scr_fb.c、fb.c等)兩種。這部分驅(qū)動程序復(fù)雜,在設(shè)計時可以參考scr_fb.c來設(shè)計自己的屏幕驅(qū)動程序。

(2)設(shè)備獨立的圖形引擎。

Microwindows的圖形引擎是設(shè)備獨立的。引擎的每一例程都接受SCREENDEVICE結(jié)構(gòu)的指針(PSD)來作為個參數(shù)。PSD說明了底層的顯示細節(jié),如屏幕大小的x、y值,屏幕顏色ncolors,以及諸如打開、關(guān)閉、畫線等函數(shù)指針。PSD結(jié)構(gòu)定義如下:

Microwindows的API

Microwindows提供兩個應(yīng)用程序接口:一是Win32接口,這種API不是很成熟;二是Nano-X,這種API比較好,結(jié)構(gòu)上清晰,功能上也完全。

在Microwindows上的API接口函數(shù)的基本模型都是用來初始化屏幕、鍵盤和鼠標的驅(qū)動程序,然后一直等待select()消息循環(huán)。當事件發(fā)生時,這條信息將送到用戶程序。如果是用戶請求圖形操作,那參數(shù)將被編碼后送到適當?shù)腉dXXX程序上。與原始圖形操作相對的窗口概念是被該層所控制的,也就是說該層的API函數(shù)定義了窗口及其對應(yīng)系統(tǒng)的概念。這樣,系統(tǒng)坐標就能被轉(zhuǎn)成屏幕上顯示的坐標,并且可將數(shù)據(jù)傳給GdXXX程序,由它進行實際操作。該層亦定義圖形/顯示文件,并且會將此信息(包括裁減信息)送到程序上。

Microwindows的API支持大多數(shù)圖形繪制、裁減、窗口工具條繪制及拖拉窗口等程序。Nano-X是由DavinBell為minix設(shè)計的,它被設(shè)計為C/S模式,一般是通過UnixDomainsocket在客戶與服務(wù)器端進行通信的,但沒有實現(xiàn)窗口管理,所以對窗口的處理需要使用系統(tǒng)提供的一個插件集,或者完全由應(yīng)用程序員自已開發(fā)。另外,Nano-X不是消息驅(qū)動的,而是基于X協(xié)議模式。在這種模式下,驅(qū)動整個系統(tǒng)運行的可以說是請求與事件。

請求就是客戶端為了完成某一動作而對服務(wù)器端所發(fā)出的申請,并且為每一個請求都定義了一個標識數(shù)。每個請求的結(jié)構(gòu)都是不同的,但類似如下結(jié)構(gòu):

事件是每個窗口系統(tǒng)必不可少的部分,它反映系統(tǒng)運行的狀態(tài),一共有22種。對于每個事件都要提供有關(guān)它的結(jié)構(gòu),但沒有必要提供22種事件結(jié)構(gòu),有一些事件所需要的數(shù)據(jù)是一樣的,如所有鼠標的事件都使用一個事件結(jié)構(gòu)表示,如下所示:

Microwindows在仿真環(huán)境下的應(yīng)用

Microwindows為顯著的優(yōu)勢在于它可以在桌面計算機上仿真運行目標平臺的GUI及其支撐軟件。這就意味著面向Linux的Microwindows應(yīng)用軟件可以在桌面計算機的Linux環(huán)境下編制和調(diào)試,而沒有必要建立跨平臺交叉編譯環(huán)境,并在目標平臺上對軟件進行編制和調(diào)試。這一點對于EmbeddedGUI移植和開發(fā)而言,意義非同尋常。這完全歸功于Microwindows的XScreenDriver,而非Linux的Framebuffer。

我們在桌面計算機上的Linux8.0仿真環(huán)境下運行Microwindows,并通過一個簡單實例演示仿真環(huán)境下的Microwindows應(yīng)用編程。顯然,我們應(yīng)采用Nano-XAPI。

仿真環(huán)境下Microwindows主要的安裝步驟:(1)并安裝源代碼Microwindows20.90.tar和字體microwindows2fonts20.90.tar。(2)修改安裝目錄下的配置文件,如mirowin/src下的configfile,主要包括以下幾項:ARCH=LINUX-NATIVE;//高速系統(tǒng)為主機LINUX建立應(yīng)用程序…HAVE_FREETYPE_SUPPORT=Y;//設(shè)置對FreeType和T1lib字體的支持HAVE_T1LIB_SUPPORT=Y;HAVE_HZK_SUPPORT=Y;…X11=Y;SCREEN_WIDTH=640;SCREEN_HEIGHT=480;SCREEN_PIXTYPE=MWPF_TRUECOLOR0888;Microwind