Microwindows在遠程紅外抄表器中的應用

摘 要: 本文詳細闡述了Mcrowindows在S3C44B0X上的應用，最后給出了Mcrowindows在遠程紅外抄表器中的應用。
關鍵詞: S3C44B0X；Mcrowindows；嵌入式mClinux；遠程紅外抄表器

引言
隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用，面向人機交互的嵌入式產品的需求量越來越大，GUI的設計也變得越來越重要。在Linux之上進行實時嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的廠商，一般會選擇如下幾種GUI系統(tǒng)：高度裁減的X Windows 系統(tǒng)、MiniGUI、Microwindows、QT/Embedded等。Microwindows作為一種開放式源碼的嵌入式GUI軟件，目的是把圖形視窗環(huán)境引入到運行Linux的小型設備和平臺上，其體系結構如圖1所示。

Microwindows的可移植性非常好，有多種平臺的支持，而以Samsung公司的S3C44B0X嵌入式處理器芯片為核心的ARM平臺就是其中的一種。

本文詳細闡述了Microwindows在S3C44B0X上的應用，最后給出了Mcrowindows在遠程紅外抄表器中的應用。

圖1 Microwindows的體系結構

Microwindows在S3C44B0X上的應用
內核的裁剪與配置
在嵌入式系統(tǒng)中，內核裁減是必不可少的工作。內核的大小，關系到硬件系統(tǒng)需要多大的存儲空間，存儲空間越大需要的硬件成本也越高。 mClinux內核采用模塊化的設計，即很多功能塊可以獨立的加上或卸下，開發(fā)人員在設計內核時把這些內核模塊作為可選的選項，可以在編譯系統(tǒng)內核時指定。因此，一種較通用的做法是對mClinux內核重新編譯，在編譯時選擇嵌入式設備所需要的功能支持模塊，同時刪除不需要的功能。通過對內核的重新配置，可以使系統(tǒng)運行所需要的內核顯著減小，從而縮減資源使用量。

以S3C44B0X為核心的Embest EduKit-II目標平臺采用了mClinux操作系統(tǒng)，進入顯示屏是256色STN LCD，其顯示驅動基于Frame Buffer的驅動程序，因此Microwindows的顯示需要在內核中有Linux Frame Buffer支持。當然，如果還需要其他的一些功能，例如TFTP下載，則也可以在配制中加載進去。mClinux內核對Frame Buffer支持的配置圖如圖 2 所示。

圖2 mClinux內核配置圖(關于Frame Buffer)

基于Microwindows API的應用程序的添加
由于Microwindows API兼容Win32 API的編程模式，所以對于熟悉Win32 API的工程師而言，只要熟悉Microwindows API的函數(shù)庫，就可以根據(jù)客戶需求，開發(fā)出可以在Microwindows上支持的以Intel 16位、32位CPU，MIPS R4000 以及 ARM 芯片為核心的目標平臺上運行的應用程序，從而開發(fā)出新一代的嵌入式產品，如紅外抄表器，PDA等。

在此GUI的平臺搭建過程中，在內核中添加兩個應用程序，它們分別為mterm.c、muserfd.c。其中mterm.c是一個顯示終端的窗口，在主機上的超級終端上輸入信息，在LCD上類似Windows的窗口中就能得到顯示。實現(xiàn)過程如下：

(1)修改./config/config.in，在相應的菜單塊中增加一行，如下所示：
bool'mterm' CONFIG_USER_
MICROWIN_BIN_MTERM
bool ' muserfd ' CONFIG_USER_
MICROWIN_BIN_MUSERFD

(2)在mClinux-distuser
microwinMakefile文件中增加一行，如下所示：
$(ROMFSINST) -e
CONFIG_USER_MICROWIN_BIN_ MTERM /bin/ mterm
$(ROMFSINST) -e CONFIG_USER_MICROWIN_BIN_ MUSERFD /bin/ muserfd
修改后，對mClinux進行重新編譯，就把新的應用程序加載到文件系統(tǒng)中了。

此外，還有一種快速添加應用程序到文件系統(tǒng)中的方法，即省略在系統(tǒng)中添加程序編譯加載信息，直接用交叉編譯工具自行編譯，然后將生成的Flat可執(zhí)行文件放在romfs/bin目錄下，使用命令生成romfs鏡像。

編譯Microwindows
在應用程序配置界面中，選擇Microwindows，按照圖 3 的提示配置選定Microwindows中的項，其余不選定。

從Microwindows的配置界面可以看到新添加的應用程序已經出現(xiàn)在配置界面中，設置完畢后保存、退出。在Cygwin環(huán)境下依次執(zhí)行make dep; make clean; make lib_only; make user_only ; make romfs; make image命令，即可完成編譯過程。

圖3 Microwindows的編譯配置界面

運行Microwindows應用程序
編譯完成后，連接PC機上的超級終端，就可以運行新的內核了。在超級終端的sash提示符下，輸入如下命令運行Microwindows應用程序：
/>cd /bin
/bin>./ mterm
這時，在LCD上就會顯示一個類似Windows的窗口。
　　
Microwindows在遠程紅外抄表器中的應用
遠程紅外抄表器是專為住宅區(qū)物業(yè)管理人員抄取電表、水表、煤氣表設計的。它作為一款有推廣意義的嵌入式產品，為了便于用戶對其進行操作，它不但需要給用戶提供一個友好的圖形界面，而且對成本的考慮也非常重要。Microwindows是一個開放源碼的項目，它提供了比較完善的圖形功能，因此把它應用于抄表器的開發(fā)中能夠在滿足用戶需求的基礎上有效地降低成本。

遠程紅外抄表器的軟件設計框圖如圖4所示。對于Microwindows在紅外抄表上的應用主要涉及以下幾個方面：
1、 Microwindows的硬件驅動程序的實現(xiàn)，包括屏幕、鼠標和鍵盤的驅動程序的編寫。

圖4 紅外抄表器的軟件系統(tǒng)

2、 Microwindows內核的裁減及其編譯運行。在裁減過程中應該選擇工程師熟悉的編程接口及其所選接口要求的一些選項，例如如果選擇了Nano-X API，則在配置Microwindows時就必須選擇支持客戶/服務器的選項Nano-X和nanawm。本設計選擇的是另一個編程接口Microwindows API，其配置編譯過程已經做了詳細的闡述。

3、對Microwindows所提供的編程接口的應用程序進行編寫。選擇編程接口，按照抄表器的功能需求編寫應用程序，應用程序要體現(xiàn)所有的功能，由應用程序調用驅動程序。應用程序的設計一般包括如下幾個方面：多種輸入法的設計與支持；日期時間設置；定時開關機設置；背光開啟時間設置；液晶對比度調節(jié)設置；自動啟動設置；開機密碼設置；串口選擇及波特率設置；數(shù)據(jù)保護設置；節(jié)電模式設置；系統(tǒng)信息。
　　
結語
本文著重闡述了Microwindows在以S3C44B0X為核心的ARM平臺上的應用，在此基礎上給出了Microwindows在遠程紅外抄表器中的應用。Microwindows正在嵌入式開發(fā)領域穩(wěn)步發(fā)展，是完全免費的開放式源代碼，為嵌入式設備提供了更多的解決方案。任何開發(fā)PDA或可移動設備的工程師都可從因特網免費下載相關程序，并將其移植或開發(fā)。熟悉圖形應用程序的用戶可以很快就在該系統(tǒng)上編寫自己的圖形應用程序，在未來的嵌入式系統(tǒng)設計中，它的應用潛力將是無可限量的。

參考文獻：
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