1、第6章 嵌入式linux圖形用戶接口,第六章 嵌入式linux圖形用戶接口,本章主要講述嵌入式Linux圖形用戶界面（GUI，Graphic User Interface）的有關內容，即嵌入式GUI。本章首先簡單介紹嵌入式GUI的相關內容；之后以Qt為例詳細介紹其移植和編程操作；最后詳細介紹基于QTE的Qtopia平臺的移植和編程操作。GUI編程能夠提高操作的人性化，優(yōu)化產品性能，減輕用戶認知負擔，使程序更適合用戶的操作需求。 主要內容 第一節(jié) 嵌入式GUI簡介 第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 第三節(jié) 基于Qt技術的Qtopia,1,內容： 隨著嵌入式系統的廣泛應用，PDA、機頂盒、DVD/VCD

2、播放機及WAP手機等嵌入式設備已經迅速普及，這些設備同時應該擁有華麗美觀、易于操作的圖形用戶界面。因此，在嵌入式系統中，特別是在一些消費類產品中，也逐漸出現了圖形用戶界面(GUI) 一、嵌入式GUI的特點 二、嵌入式GUI的種類,第一節(jié) 嵌入式GUI簡介,2,嵌入式系統一般不會建立在龐大的操作系統以及GUI之上，比如Windows或X Window，它們對實時性的要求非常高，對GUI的要求也更高。而且，嵌入式系統往往是一種定制設備，對GUI的需求各不相同，有些系統只要求一些圖形功能，而有些系統則要求完備的GUI支持，因此，GUI也必須是可定制的。由于受到當前嵌入式系統本身特點的影響，并受其發(fā)展

3、限制，所以嵌入式系統中的GUI應該有如下特點： 占用的存儲空間以及運行時占用資源少。 運行速度以及響應速度快。 可靠性高。 便于移植和定制。,第一節(jié) 嵌入式GUI簡介 一、嵌入式GUI的特點,3,目前，常用的嵌入式GUI系統有QT/Embedded、MicroWindows、MiniGUI和OenGUI等。下面對這幾種常用的系統做一下簡單介紹。 1. QT/Embedded QT/Embedded是著名的QT庫開發(fā)商TrollTech開發(fā)的基于FrameBuffer、面向嵌入式系統的QT版本。它的主要特點是界面美觀、色彩配比好，使用與QT/Windows和QT/X11完全一致的API接口，許多

4、基于QT的程序可以非常方便地移植到嵌入式系統；同時它具有豐富的模塊，用戶可以根據需要選擇QT/Embedded的特性集合。QT/Embedded實現了對下層輸入設備的驅動和底層圖形接口以及各基類和API。 不過，QT/Embedded對于系統資源的要求非常高，運行時需要較大的存儲空間和運行空間；而且它是基于C+實現的，而這種C+接口對于嵌入式系統中的某些應用來說顯得比較臃腫。,第一節(jié) 嵌入式GUI簡介 二、嵌入式GUI的種類,3,2. MicroWindows Microwindows是由美國CenturySoftware公司開發(fā)的開放源碼的嵌入式GUI項目。它不需要其他圖形系統的支持，可以充

5、分利用Linux提供的Framebuffer機制來進行圖形顯示。同時在底層提供了對多種芯片的支持，并基本上用C語言實現，因此移植性較強。Microwindows支持兩種API：ECMAAPIW(類Win32API)和Nano-XAPIs。這些API對Win32和XWindow系統有很好的兼容性，使程序可以很容易地從其他系統上移植過來。 由于MicroWindows為了與XWindow的兼容，采用了傳統的基于UNIXSocket的客戶端/服務器結構。此是，客戶端的畫圖、窗口建立等操作都是通過套接字與服務器通信。在這種情況下，系統就非常依賴于UNIXSocket，而UNIXSocket的傳遞需要通

6、過內核，這在一些對實時性要求比較高的系統里就不太有利。而且,Microwindows基本上是用C語言實現的，雖然增強了可移植性，但也導致了系統的運行效率不高。,第一節(jié) 嵌入式GUI簡介 二、嵌入式GUI的種類,5,3. MiniGUI MiniGUI是我國國內自主開發(fā)、比較成熟的一個圖形用戶界面系統，面向基于Linux的實時嵌入式系統，使用現有成熟的圖形引擎(SV2GALib/LibGGI)，采用類似WinCE的線程機制(目前MiniGUILite版本改用微客戶端/服務器模式來提供對多進程的支持)，集成了多字體和多字符集，支持硬件加速能力，充分利用顯示內存。 MiniGUI利用線程之間的同步操

7、作，實現了客戶線程和服務線程之間的微客戶端/服務器結構，因為它的客戶和服務器是同一進程的兩個不同線程。它的核心實現主要體現在消息隊列數據結構的使用上。 4. OpenGUI OpenGUI在Linux系統上已經存在很長時間了。這個庫是用C+編寫的，只提供C+接口。OpenGUI基于一個用匯編語言實現的x86圖形內核，提供了一個高層的C/C+圖形接口。OpenGUI提供了二維繪圖函數原型、消息驅動的API及BMP文件格式支持。OpenGUI功能強大，使用方便，支持鼠標和鍵盤事件，在Linux上基于FrameBuffer實現繪圖。由于OpenGUI基于匯編實現內核并利用MMX指令進行了優(yōu)化，因此運

8、行速度非常快，但是可移植性受到了影響。,第一節(jié) 嵌入式GUI簡介 二、嵌入式GUI的種類,6,一、Qt與Qt/Embedded簡介 二、Qt的特點 三、Qt的執(zhí)行過程 四、Qt的插槽機制 五、一個完整的Qt程序 六、QtDesigner介紹,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt,7,Qt是Trolltech公司的標志性產品，是一個跨平臺的C+圖形用戶界面（GUI）工具包。Qt的最大特點就是支持多平臺處理，因為Qt對不同平臺的專門API進行了封裝。 Qt /Embedded是在嵌入式環(huán)境下所使用的Qt，具有Qt 在桌面系統的所有功能，是Trolltech公司為嵌入式設備上的圖形用戶界面和應用開發(fā)而定制的工

9、具開發(fā)包,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 一、Qt與Qt/Embedded簡介,8,面向對象：Qt使用模塊設計，并注重軟件構件或元素的可重用性。 構件支持：Qt提供信號（signal）和插槽（slot）概念，這是一種類型安全的方法，它允許回調，并支持對象之間在彼此不知道對方信息的情況下進行合作，這使得Qt適合于真正的構件編程。 友好的聯機幫助：Qt提供了大量的聯機參考文檔，有超文本HTML方式，也有Linix幫助手冊頁和補充說明。對于初學者，其中的指南將一步步地介紹如何進行Qt編程。 便利性： Qt是一種跨平臺的GUI工具包，它對編程者隱藏了在處理不同窗口系統時潛在的問題，Qt定義了一些類來隱藏在

10、不同操作系統上不同處理方式下的細節(jié)問題。,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 二、Qt的特點,9,用戶自定義：使用其他一些工具包時經常會遇到這樣一種情況，沒有真正適合需求的組件，聲稱自定義的組件對用戶來說就像一個黑匣子。而在Qt中生成用戶自定義的組件非常簡單，而且易于修改組件的行為。 國際化：Qt為本地化應用提供了完全的支持，所有用戶界面文本都可以基于消息翻譯表被翻譯成各國語言，Qt還支持雙字節(jié)16位國際字符標準。 豐富的API函數：Qt為專業(yè)應用提供了大量的函數，在Qt的API中含有大約250個C+類，大多數類都是GUI專有的。 可用戶化外觀：Qt支持主題，基于Qt的應用程序能夠在Windows外觀

11、、Motif外觀，以及其他一些用戶化外觀主題之間切換。 完整的一套組件工具：Qt編程的基本模塊稱之為組件，組件是用戶界面的組成部分，Qt含有用來創(chuàng)建專業(yè)外觀的用戶界面所需要的所有組件,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 二、Qt的特點,10,Qt的執(zhí)行過程如圖6-2所示。Qt應用程序初始化之后，在Qt庫的支持下響應相應的處理事件并且返回。,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 三、Qt的執(zhí)行過程,11,該實現過程需要Qt最主要的三個基類：QObject類、QApplication類和QWidget類。 QObject QObject類是所有能夠處理信號、插槽和事件的Qt對象的基類，能夠創(chuàng)建帶有父對象及其名字的對

12、象，對象的父對象可以看作該對象的所有者。 QApplication QApplication類負責GUI應用程序的控制流和主要設置。它包括主事件循環(huán)體，負責處理和調度所有來自窗口系統和其他資源的事件，并且處理應用程序的開始、結束以及會話管理，還包括系統和應用程序方面的設置。 QWidget QWidget類是所有用戶接口對象的基類，它繼承了QObject類的屬性。組件是用戶界面的單元組成部分，它接收來自鼠標、鍵盤和其他窗口系統的事件，并且繪制到屏幕上。QWidget類有很多成員函數，但一般不直接使用，而是通過子類繼承來使用其函數功能。例如，QPushButton、QlistBox等都是它的子類

13、。,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 三、Qt的執(zhí)行過程,12,在Qt程序中，事件處理采用了信號（signal）和插槽（slot）機制。信號和插槽機制的好處是不需要調用翻譯表，節(jié)省資源。利用信號和插槽進行對象間的通信是Qt最主要的特征之一。 當對象狀態(tài)發(fā)生改變的時候，發(fā)出signal通知所有的slot接收signal，盡管它并不知道哪些函數定義了slot，而slot也不知道要接收怎樣的signal。signal和slot機制真正實現了封裝的概念，但它們之間并不是一一對應的。,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 四、Qt的插槽機制,13,顯然，由右圖可知，同一個信號可以連接到多個插槽，多個信號也可以連接到同一

14、個插槽之中。隨時可以建立一個連接，或者取消一個連接。不過取消一個連接不是很常用，因為當一個對象被刪除后，它所包含的連接都會被自動取消。,本節(jié)給出一個例子，首先產生一個Qapplication類的實例，然后定義窗口實例并把它作為程序的主窗口，最后調用show()和exec()方法，使自動界面作為主界面，程序進入消息循環(huán)。代碼如下： #include #include int main(int argc, char *argv) QApplication app (argc, argv); QLabel *hello = new QLabel(Hello Qt/Embedded!, 0); app

15、.setMainWidget(hello); hello-show(); return app.exec(); ,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 五、一個完整的Qt程序,14,Qt應用程序可以用Qt Desinger來編寫。Qt Designer的功能十分強大，并且提供了大量可供編程使用的組件，從而省略了許多重復性的工作，可以減少程序的開發(fā)周期 Qt Designer可以新建工程，并且在工程文件中自動生成關于窗體文件的.cpp、.h文件和main.cpp文件。其中，.cpp文件和.h文件也可以通過uic工具生成。之后可以通過progen命令生成，通過tmake工具生成makefil

16、e文件，再make即可得到相應的Qt應用程序。,第二節(jié) 嵌入式GUI Qt 六、QtDesigner介紹,15,一、Qtopia簡介 二、Qtopia的功能 三、Qtopia編程,第三節(jié) 基于Qt技術的Qtopia,16,Qtopia是由Trolltech公司基于Qt/Embedded庫，專門針對采用嵌入式Linux系統的消費電子設備所開發(fā)的一套應用程序包和開發(fā)庫。 Qtopia平臺是用于創(chuàng)建基于Linux設備的應用程序框架，并且包含豐富的用戶應用程序。Qtopia的設計利用了嵌入式Linux的高度優(yōu)化、高內存效率的各種功能，為眾多的多應用程序設備提供主要的通用功能。Qtopia軟件分為4個主

17、要層次,第三節(jié) 基于Qt技術的Qtopia 一、Qtopia簡介,17,Qtopia主要有以下功能： 可定制的用戶界面：Qtopia支持每像素24位，并且集成了可縮放矢量圖形（SVG）。 增強的輸入法：多種鍵盤輸入法。 廣泛的國際化支持：包括擴展的Unicodc支持，以及從右至左的文本模式。 安全執(zhí)行：這是在Linux的安全特點基礎之上構建。 Java集成：Java應用程序可以與Qtopia無縫集成。 應用程序管理：使用Qtopia平臺的服務器/啟動程序來控制進程間通信。 插件程序框架：Qtopia平臺的功能可以通過插件程序框架進行擴展。 SQL數據庫：Qtopia平臺的API使應用程序脫離了

18、對數據庫的依賴。 緊湊的視窗系統：Qtopia平臺免除了嵌入式Linux對X11的需求。 開放的開發(fā)環(huán)境。,第三節(jié) 基于Qt技術的Qtopia 二、Qtopia的功能,18,在Qtopia平臺上發(fā)布應用程序時，需要三個文件：執(zhí)行文件、啟動器文件和圖標文件。執(zhí)行文件就是前面講到的編譯鏈接后生成的Qt可執(zhí)行文件，可以根據需要編譯鏈接生成宿主機上運行的程序或開發(fā)板上運行的程序。圖標文件是一個2222大小的.png文件。啟動器文件是一個.desktop文件，用于描述Qtopia應用程序的屬性，如可執(zhí)行文件名稱、桌面圖標文件名稱、所屬程序集類型以及幫助文件名稱等。以progressbar程序為例，創(chuàng)建一個名為progressbar.desktop的啟動器文件，具體內容如下： Desktop Entry Comment=A Progressbar Program Exec=progressbar Icon=progressbar Type=Application Name=progressbar,第三節(jié) 基于Qt技術的Qtopia 三、Qtopia編程,19,將三個文件分別復制到相應的目錄： 可執(zhí)行文