嵌入式Linux環(huán)境下MiniGUI的研究與移植

1、嵌入式linux環(huán)境下minigui的研究與移植近年來隨著設(shè)備與市場(chǎng)需求的廣泛結(jié)合，手機(jī)、pda等產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)可視化操作界面的簡(jiǎn)潔和便利提出了更高的要求，這都需要一個(gè)穩(wěn)定牢靠的高性能gui系統(tǒng)來提供支持。圖形用戶界面(graphic user interface，簡(jiǎn)稱gui)的廣泛流行是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要成就之一，它極大地便利了非專業(yè)用戶的用法，人們可以通過窗口、菜單便利地舉行操作。嵌入式系統(tǒng)對(duì)gui的基本要求包括有輕型、占用資源少、高性能、高牢靠性以及可配置等。minigui是目前比較常用的幾種gui系統(tǒng)之一，與其他的gui相比，minigui最顯著的特點(diǎn)就是輕型、占用資源少，而且在這幾年

2、的進(jìn)展里，minigui已經(jīng)十分成熟和穩(wěn)定了，在許多產(chǎn)品和項(xiàng)目中都已得到了實(shí)際應(yīng)用。1 minigui的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)1. 1 minigui的特點(diǎn)minigui是由原清華高校老師魏永明主持開發(fā)的輕量級(jí)圖形系統(tǒng)，是一種面對(duì)嵌入式或?qū)崟r(shí)系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。它遵循gpl公約，是基于svgalib及thread庫的多窗口gui支持系統(tǒng)。能跨多種操作系統(tǒng)，主要運(yùn)行于linux及一切具有posix線程支持的posix兼容系統(tǒng)，包括一般嵌入式linux、ecos、uc/os-ii、等系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)最早的自由軟件之一。minigui的主要特點(diǎn)有：(1) 遵循gpl條款的純自由軟件；(2) 提供了完備的

3、多窗口機(jī)制；(3) 多字符集和多字體支持，目前支持iso8859-1、gb2312及big5等字符集，并且支持各種光柵字體和truetype、type1等矢量字體；(4) 全拼和五筆等漢字輸入法支持；(5) bmp、gif、jpeg及pcx等常見圖像文件的支持；(6) windows的資源文件支持，如位圖、圖標(biāo)、光標(biāo)、插入符、定時(shí)器及加速鍵等；(7) 可移植性好。1.2 minigui的體系結(jié)構(gòu)1.2.1 多線程的分層設(shè)計(jì)從整體結(jié)構(gòu)上看，minigui是分層設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)所示。在最底層，gal（圖形抽象層）和ial（輸入抽象層）及鼠標(biāo)和鍵盤的驅(qū)動(dòng)；中間層是minigui的核心層，包括窗口系統(tǒng)必不

4、行少的各個(gè)模塊；最頂層是api，即編程接口。gal和ial為minigui提供了底層的linux控制臺(tái)或者x window上的圖形接口以及輸入接口，而pthread用于提供內(nèi)核級(jí)線程支持的c函數(shù)庫。利用gal和ial，大大提高了minigui的可移植性，并且使程序的開發(fā)和調(diào)試變得越發(fā)簡(jiǎn)單。minigui本身運(yùn)行在多線程模式下，它的許多模塊都以單獨(dú)的線程運(yùn)行，同時(shí)，minigui還利用線程來支持多窗口。從本質(zhì)上講，每個(gè)線程有一個(gè)消息隊(duì)列，消息隊(duì)列是實(shí)現(xiàn)線程數(shù)據(jù)交換和同步的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)線程向消息隊(duì)列中發(fā)送消息，而另一個(gè)線程從這個(gè)消息隊(duì)列中獵取消息，同一個(gè)線程中創(chuàng)建的窗口可分享同一個(gè)消息隊(duì)列。

5、一個(gè)線程向消息隊(duì)列中發(fā)送消息，而另一個(gè)線程從這個(gè)消息隊(duì)列中獵取消息，同一個(gè)線程中創(chuàng)建的窗口可分享同一個(gè)消息隊(duì)列。利用消息隊(duì)列和多線程之間的同步機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)下面要講到的微客戶/服務(wù)器機(jī)制。圖1minigui的層次結(jié)構(gòu)1.2.2 微客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)在多線程環(huán)境中，與多進(jìn)程間的通訊機(jī)制類似，線程之間也有交互和同步的需求。比如， 用來管理窗口的線程維持全局的窗口列表， 而其他線程不能挺直修改這些全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 而必需依據(jù)“先來先服務(wù)”的原則，依次處理每個(gè)線程的哀求，這就是普通性的客戶/服務(wù)器模式。minigui利用線程之間的同步操作實(shí)現(xiàn)了客戶線程和服務(wù)器線程之間的微客戶/服務(wù)器機(jī)制。2 開發(fā)環(huán)境h

6、2410eb開發(fā)板由北京恒頤高科技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)，它基于samsung公司的a20嵌入式處理器。s3c2410a20內(nèi)嵌 arm920t 核，帶有全性能的mmu，具有高性能、低功耗、低成本、小體積等優(yōu)點(diǎn)，適用于手持設(shè)備、汽車等領(lǐng)域。h2410eb除帶有大容量的sdram和flash以外，還擴(kuò)展了rs-232c串行接口、10mbps以太網(wǎng)接口、接口、音頻輸入/輸出接口、 host、usb slave、uart接口、iic接口、用戶自定義鍵盤、，便利用戶用法和舉行參考設(shè)計(jì)。它支持嵌入式linux操作系統(tǒng)的運(yùn)行，支持mp3/mpeg播放、gui、web 服務(wù)及其它服務(wù)，同時(shí)可按照用戶需求開發(fā)特定

7、軟件與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。操作系統(tǒng)采納裁減后的linux，linux kernel版本為v2.4.18，系統(tǒng)用法的交錯(cuò)編譯器是arm-linux-gcc。另外，還有驅(qū)動(dòng)程序源碼和測(cè)試程序源碼等代碼模塊。3 minigui的移植本文中用法的主機(jī)系統(tǒng)為red hat linux 9.0，移植目標(biāo)系統(tǒng)為linux2.4.18，minigui的版本是1.6.9。在主機(jī)上交錯(cuò)編譯minigui鏈接庫，然后將針對(duì)目標(biāo)機(jī)編譯的庫文件，與根文件系統(tǒng)一起燒寫到目標(biāo)板的ram空間，以后將運(yùn)行在目標(biāo)板上的圖形用戶界面挺直鏈接到該庫，脫離主機(jī)自立運(yùn)行。3.1 linux交錯(cuò)編譯環(huán)境的構(gòu)建gui的編譯通常都是在pc機(jī)上執(zhí)行的

8、，也就是說，編譯器本身能夠在pc機(jī)上執(zhí)行，同時(shí)編譯源代碼生成的二進(jìn)制文件必需能在目標(biāo)機(jī)上執(zhí)行，這類編譯器通常稱為交錯(cuò)編譯器。對(duì)于arm平臺(tái)，我們安裝了cross-arm-binutils-2.10-1.i386.rpm、cross-arm-gcc-2.95.3-2.i386.rpm、cross-arm-glibc-2.1.3-2.i386.rpm這三個(gè)包。這些包都可以從網(wǎng)上免費(fèi)獵取。arm-binutils這個(gè)包普通包含了一些針對(duì)arm平臺(tái)的二進(jìn)制工具，比如arm-strip、arm-ar等指令；arm-glibc這個(gè)包包含的是標(biāo)準(zhǔn)c的函數(shù)庫的arm的版本以及對(duì)應(yīng)的頭文件；arm-gcc中包含

9、的則是生成arm平臺(tái)代碼的x86上的交錯(cuò)編譯器。執(zhí)行rpm指令將這些包安裝到pc機(jī)上，若不在系統(tǒng)默認(rèn)搜尋名目下，則必需將安裝名目加到系統(tǒng)的path環(huán)境變量中，這樣在每次編譯時(shí)系統(tǒng)才干找得到編譯器。以root用戶登陸linux系統(tǒng)，在主機(jī)上用rpm命令安裝交錯(cuò)編譯工具，arm-linux-gcc將被安裝到/usr/local/arm/2.95.3/下面。此時(shí)，gcc為 /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc，而它的include為 /usr/local/arm/2.95.3/arm-linux/include，對(duì)應(yīng)的lib為 /usr/local/arm/

10、2.95.3-/arm-linux/lib。然后，在你的bashrc 中添加環(huán)境變量即可。執(zhí)行vi .bashrc，最后一行加入：export path=$path:/usr/local/arm/2.95.3/bin路徑，保存退出后執(zhí)行source .bashrc。另外需要注重的是，編譯時(shí)所用的函數(shù)庫版本要與目標(biāo)版上運(yùn)行時(shí)所用的函數(shù)庫版本全都。經(jīng)過上述步驟，就已經(jīng)建立了交錯(cuò)編譯環(huán)境，接下來的就是舉行minigui的選項(xiàng)配置和交錯(cuò)編譯。3.2 minigui的配置和交錯(cuò)編譯我們可以從網(wǎng)上()免費(fèi)得到minigui-1.6.9的資源文件壓縮包，minigui1.6.9的源程序包包括以下三個(gè)部分：l

11、ibminigui-1.6.9.tar.gzminigui函數(shù)庫源代碼；miniguires-1.6.9.tar.gzminigui所用法的資源，包括基本字體、圖標(biāo)、位圖、輸入法等；mde-1.6.9.tar.gzminigui的綜合演示程序。3.2.1 minigui函數(shù)庫的安裝和編譯進(jìn)入名目libminigui-1.6.9，再運(yùn)行./configure腳本：cc= arm-linux-gcc ./configure -prefix=/mnt/nfs/local -build=i386-linux -host=arm-linux -target=arm-linux -disable-lite

12、 -disable-micemoveable -disable-cursor在這里，cc是用來指定所用法的編譯器，arm-linux-gcc即為安裝到主機(jī)上的交錯(cuò)編譯工具。另外，prefix為minigui函數(shù)庫的安裝目標(biāo)路徑；build是指執(zhí)行編譯的主機(jī)；host交錯(cuò)編譯后的程序?qū)⑦\(yùn)行的系統(tǒng)；target是運(yùn)行該編譯器所產(chǎn)生的目標(biāo)文件的平臺(tái)；disablelite建立minigui-threads版本的應(yīng)用程序；disablemicemoveable禁止窗口移動(dòng)；disablecursor因?yàn)橄到y(tǒng)采納觸摸屏，所以用此選項(xiàng)用來關(guān)閉鼠標(biāo)光標(biāo)顯示。假如運(yùn)行./configure腳本勝利通過，就可繼

13、續(xù)舉行下面的編譯了，執(zhí)行make和make install指令編譯安裝libminigui。這里要注重的是，執(zhí)行make install指令時(shí)要切換到root用戶權(quán)限下，不然安裝時(shí)沒法把文件裝到指定名目下。安裝勝利后，minigui 的函數(shù)庫和頭文件以及配置文件等資源將被安裝到/usr/local/arm/2.95.3/arm-linux/名目中，詳細(xì)狀況為：函數(shù)庫被裝在lib/ 子名目中；頭文件被裝在include/ 子名目中；手冊(cè)被裝在man/ 子名目中；配置文件被裝在etc/ 子名目中。3.2.2 minigui資源的編譯安裝主機(jī)上解壓資源文件：tar zxf miniguires-1.

14、6.9.tar.gz，可生成miniguires-1.6.9名目。在安裝之前先要修改名目中的configure.linux文件，執(zhí)行vi configure.linux打開文件，把prefix選項(xiàng)部分的默認(rèn)值 /usr/local/ 改為 /usr/local/arm/2.95.3/arm-linux/，這樣運(yùn)行make install安裝指令后minigui資源將被安裝到目標(biāo)系統(tǒng)中的/usr/local/arm/2.95.3/arm-linux/lib/minigui-/res的名目下。3.2.3 實(shí)例程序的編譯安裝解壓mde-1.6.9.tar.gz并進(jìn)入該名目，修改名目下配置文件conf

15、igure.in，把其中的ac_check_headers(minigui/commmon.h, have_libminigui=yes, foo=bar)中的minigui/-commmon.h改為$prefix/include/minigui/common.h，來指定交錯(cuò)編譯時(shí)搜minigui的頭文件路徑，防止編譯時(shí)系統(tǒng)找不到頭文件；在全部lib="$lib后加入lprefix/lib來指定編譯時(shí)所需要庫文件的路徑。并將libpopt-dev-arm-cross-1.6.tgz解壓所生成的頭文件和庫文件分離放入目標(biāo)名目的include和lib中，用以支持mde中程序在arm下的交

16、錯(cuò)編譯。然后執(zhí)行./autogen.sh，重新生成configure腳本，用法上面配置的腳本然后執(zhí)行make指令，即可完成實(shí)例程序的編譯。4 拷貝minigui資源到開發(fā)板編譯完minigui和實(shí)例程序之后，需要把minigui庫、資源和應(yīng)用程序拷貝到為目標(biāo)機(jī)器預(yù)備的文件系統(tǒng)名目中，然后生成文件系統(tǒng)映像，再下載到目標(biāo)板上運(yùn)行?？梢酝ㄟ^串口、usb口或以太網(wǎng)口將文件系統(tǒng)映像下載到目標(biāo)機(jī)器中。在執(zhí)行程序之前，還有一件重要的事情要做，就是在開發(fā)板上的linux中配置好minigui的運(yùn)行環(huán)境。5 板載linux的環(huán)境配置minigui可以用法多種圖形引擎舉行圖像顯示，有qvfb、svgalib、li

17、bggi等等，固然也可以自己編寫一個(gè)圖形引擎供minigui用法。這里我們用法qvfb來作為minigui的圖形引擎舉行圖像顯示。qvfb（vitural framebuffer）是在宿主機(jī)上模擬幀緩沖的，它是x window用來運(yùn)行和測(cè)試應(yīng)用程序的系統(tǒng)程序，用法了分享存儲(chǔ)區(qū)域（虛擬的幀緩沖）來模擬幀緩沖并且在一個(gè)窗口中模擬一個(gè)應(yīng)用來顯示幀緩沖。首先對(duì)qvfb舉行安裝，可以從這里下載(-1.0.tar.gz)，下載下來后舉行解壓：tar zxf qvfb-1.0.tar.gz并進(jìn)入到qvfb-1.0名目，執(zhí)行./configure腳本后即可用make和make install指令舉行編譯安裝。

18、更改minigui的配置文件minigui.cfg設(shè)置設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)置顯示區(qū)域及字體等內(nèi)容。修改/usr/local/etc名目下的配置文件minigui.cfg，將其中的驅(qū)動(dòng)引擎gal_engine和ial_engine設(shè)置為qvfb，再將其中qvfb的defaultmode設(shè)置為合適的顯示模式。然后把qvfb加到可執(zhí)行路徑中去，執(zhí)行vi .bashrc指令，在 .bashrc最后面加上export path=/usr/local/arm/2.95.3/bin -:$path，保存退出后用source .bashrc指令執(zhí)行一下即可。在x window中，打開一個(gè)終端程序，執(zhí)行qvfb &指令。在qvfb中選中file configure，將qvfb設(shè)置成嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的液晶屏的大小。合理設(shè)置minigui的配置文件后，接