基于Qt/E的嵌入式GUI的研究及其移植

1 引言

圖形用戶界面系統(tǒng)(GUI)是系統(tǒng)級的底層軟件，它可以和文件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)內核等一起構成一個完整的操作系統(tǒng)。GUI 為用戶提供了與應用系統(tǒng)交互的可視化通道，同時GUI為程序員提供了一種編程模式，即GUI負責系統(tǒng)的可視化界面的生成、管理以及系統(tǒng)與用戶之間的信息交互，而程序員只需專注于對實際應用的分析。

嵌入式GUI除了以上特點，還要求簡單、直觀、可靠、占用資源小且反應快速，以適應嵌入式系統(tǒng)硬件資源有限的條件。另外，由于嵌入式硬件本身的特殊性，嵌入式GUI應具備高度可移植性和可裁剪性，以適應不同硬件平臺的需求。

2 國內外幾種嵌入式GUI系統(tǒng)實現(xiàn)方式與特點

為了適應日益擴大的嵌入式Linux市場的需求，國內外的相關研究機構和開發(fā)商已經或者正在開發(fā)一大批嵌入式圖形系統(tǒng)項目和原型產品。其中較為著名的開放源碼項目有Tiny X（小型的X窗口系統(tǒng)）、Microwindows、MiniGUI、Qt/Embedded等。

Tiny X：是標準X-windows在嵌入式系統(tǒng)的小巧實現(xiàn)，作為一個圖形環(huán)境，X-window是成功的，但由于在體系接口上的原因，限制了它對游戲、多媒體的支持能力。

Microwindows：典型的基于Server/Clinent體系結構的GUI系統(tǒng)，提供了相對完善的圖形功能和一些高級的特性，如 Alpha混合、三維支持等。該系統(tǒng)為了提高運行速度，也改進了基于Socket套接字的X實現(xiàn)模式，采用了基于消息機制的Server/Client傳輸機制。

MiniGUI：由國內自由軟件開發(fā)人員設計開發(fā)，是一種面向嵌入式系統(tǒng)或者實時系統(tǒng)的圖形界面支持系統(tǒng)。MiniGUI具有資源消耗小、速度快、效率高的特點，但目前還不是很成熟，主要表現(xiàn)在：體系結構不完善，自有圖形引擎的功能較弱，控件的可定制性不好，基于線程機制的系統(tǒng)脆弱性在復雜應用中更為突出，尤其是缺少一個方便的圖形開發(fā)環(huán)境。

Qt/Embedded：縮寫為Qt/E，Qt是Trolltech公司的產品，是一個多平臺的C++圖形用戶界面應用程序框架，它注重于給用戶提供精美的圖形用戶界面所需要的所有元素。而且它是基于一種面向對象的思想，所以用戶對其對象的擴展是相當容易的，并且他還支持真正的組件編程[1]。這也是本文將要重點介紹的內容。

3 Qt/E的介紹及開發(fā)環(huán)境的建立

3.1 Qt/E體系結構

3.1.1 交叉開發(fā)平臺

Qt是用于本地化跨平臺應用開發(fā)的領先性框架。Qt所有平臺的API是一致的。這就意味著在一種平臺上寫的應用程序，在新的平臺上經過重新編譯和連接便能運行于該新平臺上。因此，軟件開發(fā)者通過開發(fā)和維護一種平臺的應用源碼來用于多種平臺的開發(fā)。同樣，嵌入式Qt也可以移植基于Qt的軟件到嵌入式 Linux中。Qt可提供的平臺，如圖1：

圖1 Qt可提供平臺

Qt/Windows：用于Microsoft Windows xp、2000、NT4、Me/98。Qt庫使用Windows的GDI API來實現(xiàn)，并且使用微軟的窗口系統(tǒng)；Qt/X11：包括Linux、HP-UX、Sun Solaris、Digital UNIX、SGI Irix、IBM AIX等。Qt庫使用X11庫來實現(xiàn)，并且使用X窗口系統(tǒng)；Qt/E：包括一個完整的窗口系統(tǒng)，并允許設計者輕易地加入各種顯示設備和硬件輸入設備（如鼠標、鍵盤、觸摸屏等）；Qt/Mac：用于Mac OS X平臺。Qt對不同平臺的專門API進行了封裝，如文件處理、網絡（操作，協(xié)議）、進程處理、線程、數據庫訪問等。

3.1.2 Qt/E的窗口系統(tǒng)

Qt/E的窗口系統(tǒng)采用一種客戶/服務器體系結構，如圖2所示。一個典型的嵌入式Qt窗口系統(tǒng)一般包括一個服務器進程、一個或多個客戶進程(簡稱服務器和客戶)。服務器負責為客戶和其本身分配顯示區(qū)域、生成鼠標和鍵盤事件。而客戶則通過與服務器通信來申請顯示區(qū)域，接收鼠標和鍵盤事件?？蛻艨梢灾苯釉L問所分配的顯示區(qū)域，以便為用戶提供GUI服務。服務器和客戶通過共享內存的方式來傳遞所有分配顯示區(qū)域上的信息。

圖2 Qt/Embedded窗口系統(tǒng)體系結構