嵌入式圖形用戶界面編程

嵌入式圖形用戶界面編程綜合課程設(shè)計2013.9.27嵌入式GUI概述GUI(GraphicsUserInterfase),圖形用戶界面，借助菜單、按鈕等標準界面元素和鼠標進行操作，幫助用戶方便地向計算機系統(tǒng)發(fā)出指令，并將系統(tǒng)運行的結(jié)果同樣以圖形方式顯示給用戶。嵌入式GUI：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、可配置。常用嵌入式GUIMicroWindowsMiniGUI其他圖形平臺：Qt/Embedded等IntroductionMiniGUI，是魏永明先生于1998年底主持和開發(fā)的一個自由軟件項目，現(xiàn)由北京飛漫軟件技術(shù)有限公司維護并開展后續(xù)開發(fā)。最后一個采用GPL授權(quán)的MiniGUI版本是1.6.10，從MiniGUI2.0.4開始MiniGUI被重寫并使用商業(yè)授權(quán)。Introduction歷經(jīng)十余年時間，MiniGui已經(jīng)成為性能優(yōu)良、功能豐富的嵌入式圖形用戶界面支持系統(tǒng)，可支持任意一個多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)；實際已支持linux/uClinux、eCos、uC/OS-Ⅱ、VxWorks等嵌入式操作系統(tǒng)和數(shù)十種SOC芯片，已驗證的硬件平臺包括ARM-basedSoCs、MIPSbasedSoCs、IA-basedSoCs、PowerPC、M68K(DragonBall/ColdFire)、Intelx86等等。廣泛應(yīng)用于通訊、醫(yī)療、工控、電力、機頂盒、多媒體終端等領(lǐng)域。使用MiniGUI成功開發(fā)產(chǎn)品的企業(yè)有華為、中興通訊、大唐移動、長虹、TCL、聯(lián)想、邁瑞、南瑞、炬力、D2等。這些用戶廣泛分部在中國大陸、臺灣、新加坡、韓國、美國、德國、意大利、印度、以色列等國家和地區(qū)。Introduction值得一提的是，在中國自主開發(fā)的3G通訊標準TD-SCDMA中，約有60%獲得入網(wǎng)許可證的TD-SCDMA手機使用MiniGUI作為其嵌入式圖形平臺，以支撐瀏覽器、可視電話等3G應(yīng)用軟件的運行，其中有聯(lián)想TD30t、海信T68、中興通訊U85等大家熟悉的TD手機型號。MiniGUI典型應(yīng)用Wi-Fi手機界面MiniGUI典型應(yīng)用3G手機聯(lián)想TD30t,支持可視電話、CMMB手機電視、樂隨身聽、手機視頻等3G典型應(yīng)用。MiniGUI典型應(yīng)用下圖是飛漫軟件為某市政府開發(fā)的法律及政務(wù)查詢系統(tǒng)。MiniGUI典型應(yīng)用東大集成電路有限公司采用MiniGUI在Linux操作系統(tǒng)上開發(fā)的PDA產(chǎn)品界面MiniGUI典型應(yīng)用南京南瑞自動控制有限公司采用MiniGUI開發(fā)的電力監(jiān)控設(shè)備特點優(yōu)勢

MiniGUI為嵌入式Linux系統(tǒng)提供了完整的圖形系統(tǒng)支持，是全球針對嵌入式Linux僅有的兩個商用嵌入式GUI系統(tǒng)之一。MiniGUI為嵌入式Linux系統(tǒng)提供了完整的多進程支持；可以MiniGUI-Processes、MiniGUI-Threads或者MiniGUI-Standalone三種運行模式運行。MiniGui的三種運行模式Minigui-Threads。運行在Minigui-Threads上的程序可以在不同的線程中建立多個窗口，但所有的窗口在一個進程或者地址空間中運行，這種模式適合大多數(shù)傳統(tǒng)意義上的嵌入式操作系統(tǒng)，如linux，uClinux；也是默認模式。Minigui-Lite。和Minigui-Threads相反，它上的每個程序是單獨的進程，每個進程也可以建立多個窗口。它適合具有完整UNIX特性的嵌入式Linux；Minigui-Standalone。這種運行模式下，MiniGUI可以以獨立進程方式運行，既不需要多線程也不需要多進程的支持，這種模式適合功能單一的應(yīng)用場合。比如uClinux的嵌入式產(chǎn)品中。MiniGUI的主要技術(shù)特性1、硬件適配性：

可運行于各種含有MMU(內(nèi)存管理單元)的32位處理器架構(gòu)之上，如ix386、ARM、MIPS、PowerPC等。支持低端顯示設(shè)備(比如單色LCD)和高端顯示設(shè)備(8位色及以上顯示設(shè)備)。對顯示設(shè)備分辨率無最大和最小限制。MiniGUI的主要技術(shù)特性

副屏支持。當系統(tǒng)中有多個視頻設(shè)備時，可將一個作為MiniGUI的主屏，實現(xiàn)完整的多窗口系統(tǒng)；而其它設(shè)備作為副屏，在其上通過MiniGUI的圖形接口來實現(xiàn)文字渲染、圖形顯示等功能。

可支持各種輸入設(shè)備，如PC鍵盤、PC鼠標、小鍵盤(Keypad)、觸摸屏、遙控器等等。

多種鍵盤布局的支持。MiniGUI除支持常見的美式PC鍵盤布局之外，還支持法語、德語等西歐語種的鍵盤布局。

MiniGUI的主要技術(shù)特性2、資源消耗:MiniGUI的靜態(tài)存儲隨配置選項的不同而不同，最少需占用1MB靜態(tài)存儲空間。MiniGUI啟動后，初始占用1MB動態(tài)存儲空間。建議系統(tǒng)內(nèi)存為8MB以上。MiniGUI的主要技術(shù)特性3、操作系統(tǒng)適配性:支持Linux操作系統(tǒng)(非uClinux操作系統(tǒng))。內(nèi)建資源支持?？梢詫iniGUI所使用的資源，諸如位圖、圖標和字體等編譯到函數(shù)庫中，該特性可提高MiniGUI的初始化速度，并且非常適合無文件系統(tǒng)支持的實時嵌入式操作系統(tǒng)。針對嵌入式系統(tǒng)的特殊支持，包括一般性的I/O流操作，字節(jié)序相關(guān)函數(shù)等。MiniGUI的主要技術(shù)特性4、窗口子系統(tǒng)特性：完備的多窗口機制和消息傳遞機制。使用MiniGUI-Threads運行模式時，可在不同線程中創(chuàng)建主窗口，并支持線程間的消息傳遞；使用MiniGUI-Processes運行模式時，支持完整的多進程窗口系統(tǒng)。對話框和消息框支持。MiniGUI的主要技術(shù)特性提供常用的控件類，包括靜態(tài)文本框、按鈕、單行和多行編輯框、列表框、組合框、菜單按鈕、進度條、滑塊、屬性頁、工具欄、樹型控件、月歷控件、旋鈕控件、酷工具欄、網(wǎng)格控件、動畫控件等。其它GUI元素，包括菜單、加速鍵、插入符、定時器等。MiniGUI的主要技術(shù)特性5、圖形子系統(tǒng)特性：提供有增強GDI函數(shù)，包括光柵操作、復(fù)雜區(qū)域處理、橢圓、圓弧、多邊形以及區(qū)域填充等函數(shù)。在提供有兼容于C99規(guī)范的數(shù)學(xué)庫平臺上，還提供有高級二維繪圖函數(shù)，可設(shè)置線寬、線型以及填充模式等。通過MiniGUI的圖形抽象層及圖形引擎技術(shù)，也可以讓上述高級GDI接口在低端顯示屏上實現(xiàn)。各種流行圖像文件的支持，包括WindowsBMP、GIF、JPEG、PNG等(JPEG及PNG的支持通過libjpeg及l(fā)ibpng函數(shù)庫提供)。MiniGUI的主要技術(shù)特性Windows的資源文件支持，如位圖、圖標、光標等。多字符集和多字體支持，目前支持ISO8859-1～ISO8859-15、GB2312、GBK、GB18030、BIG5、EUC-JP、Shift-JIS、EUC-KR、UNICODE(UTF-8、UTF-16編碼)等字符集，支持等寬點陣字體、變寬點陣字體、Qt/Embedded使用的嵌入式字體QPF、TrueType矢量字體(對TrueType的支持通過freetype1.3函數(shù)庫提供)。

輸入法支持，用于提供各種可能的輸入形式；內(nèi)建有適合PC平臺的漢字(GB2312)輸入法支持，包括內(nèi)碼、全拼、智能拼音、五筆及自然碼等。MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢可伸縮性強。對CPU主頻要求不高，可以運行在CPU主頻只有60MHz的低端產(chǎn)品中。輕型、占用資源少。MiniGUI是一個定位于輕量級的嵌入式圖形庫，MiniGUI庫所占的空間最小可以裁剪到500K左右，對目前的嵌入式設(shè)備來說，滿足這一條件是綽綽有余的。此外，測試結(jié)果表明，MiniGUI能夠在CPU主頻為30MHz，僅有4MRAM的系統(tǒng)上正常運行(使用uClinux操作系統(tǒng))，這是其它針對嵌入式產(chǎn)品的圖形系統(tǒng)所無法達到的。MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢高性能、高可靠性。MiniGUI良好的體系結(jié)構(gòu)及優(yōu)化的圖形接口，可確保最快的圖形繪制速度?？膳渲眯?。MiniGUI可對硬件平臺，操作系統(tǒng)，運行模式，需要支持的GAL引擎和IAL引擎，以及引擎相關(guān)選項。需要支持的字體類型，字符集，圖像文件格式，控件類等進行定制配置。

支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，具備優(yōu)秀的可移植性；MiniGui的體系結(jié)構(gòu)FrameWork、MMI、KeyAPPs等應(yīng)用程序接口MiniGuiPortableLayerANSICDevicesuC/OS-Ⅱ、Linux、uClinux、Linux、VxWorks、pSOSARM、MIPS、PowerPC、ix86MiniGui的體系結(jié)構(gòu)MiniGui有良好軟件架構(gòu)，通過抽象層將MiniGui上層和底層操作系統(tǒng)隔離開來，在不同的的操作系統(tǒng)上，MiniGui提供完全兼容的API接口?；贛iniGui的應(yīng)用程序一般通過ANSIC庫以及MiniGui自身提供的API來實現(xiàn)自己的功能；MiniGui中的“可移植層”可將特定操作系統(tǒng)及底層硬件的細節(jié)隱藏起來，而上層應(yīng)用程序則無需關(guān)心底層的硬件平臺輸出和輸入設(shè)備。MiniGui特有的運行模式也給跨操作系統(tǒng)的支持提供了便利。MiniGui提供的軟件包libminigui-1.6.10.tar.gz：MiniGui函數(shù)庫源代碼，其中包括下面三個函數(shù)庫：libminigui：提供窗口管理和圖形接口的核心函數(shù)庫，和大量標準控件。libmgext：libminigui的一個擴展庫，提供一些高級控件以及文件打開對話框等。libvcongui：一個應(yīng)用程序可用的虛擬控制臺窗口，可以方便在minigui環(huán)境中運行字符界面的應(yīng)用程序。MiniGui提供的軟件包minigui-res-1.6.10.tar.gz：MiniGui所使用的資源文件，包括基本字體，圖標、位圖和鼠標等等。mg-samples-1.6.10.tar.gz：MiniGui應(yīng)用示列程序。mde-1.6.10.tar.gz：MiniGui的綜合演示程序包，包含了MiniGui的控件演示程序、字體演示程序、對話框演示程序、記事本演示程序，還有推箱子、掃雷、俄羅斯方塊等游戲。MiniGui的安裝1、硬件環(huán)境x86PC2、軟件環(huán)境Linux操作系統(tǒng)----Ubuntu9.10準備源代碼包庫文件：libminigui-1.6.10.tar.gz資源文件：minigui-res-1.6.10.tar.gz示例文件：mg-samples-1.6.10.tar.gz綜合演示文件：mde-1.6.10.tar.gzJPEG圖形支持庫：jpegsrc.v6b.tar.gzPNG圖形支持庫：libpng_src.tgzQBFB，模擬幀緩沖支持庫參考文獻MiniGUI技術(shù)白皮書forV2.0.4/1.6.10[PDF]：該文檔描述了MiniGUIV2.0.4/1.6.10的技術(shù)特性。DatasheetforMiniGUIV2.0.4/1.6.10[PDF]：該文檔對MiniGUIV2.0.4/1.6.10產(chǎn)品功能特性進行了詳盡的介紹?！禡iniGUI用戶手冊》V2.0.4/1.6.10[PDF]：主要描述MiniGUI的編譯時配置選項和運行時配置選項。參考文獻《MiniGUI編程指南》V2.0.4/1.6.10[PDF]：該文檔是一本關(guān)于MiniGUI編程的完整指南，講述了MiniGUI編程的基礎(chǔ)知識和各種編程方法及技巧，并詳細地描述了主要的API函數(shù)。《MiniGUIAPI參考手冊》V1.6.10：本文檔是MiniGUIV2.0.4最詳盡的應(yīng)用程序編程接口參考手冊。其中描述了MiniGUI所有的函數(shù)、結(jié)構(gòu)、消息以及控件的接口定義和使用方法，是進行MiniGUI編程不可缺少的手冊。安裝minigui資源文件將所下載的源代碼包拷貝到工作目錄/home/missxx/minigui/下。打開一個終端窗口，切換為超級用戶：missxx@missxx-desktop:~/minigui$su密碼：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#tar-xvzfminigui-res-1.6.10.tar.gz（解壓縮）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#cdminigui-res-1.6.10（進入到所加壓的目錄下）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/minigui-res-1.6.10#makeinstall（安裝）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/minigui-res-1.6.10#ls/usr/local/lib/minigui/res/（在配置文件中有默認的安裝路徑）查看被安裝好的文件如下：bmpcursorfonticonimetabcd..退出文件夾安裝minigui庫文件root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#tar-zxvflibminigui-1.6.10.tar.gzroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#cdlibminigui-1.6.10root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#./configureroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#makeroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#makeinstallroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#ls/usr/local/lib（以配置文件中的默認安裝路徑查看安裝結(jié)果）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#cd..說明一般來說，安裝軟件庫后需要將庫的路徑更新到配置文件/etc/ld.so.conf中。由于配置文件已存在/usr/local/lib路徑，因此可不用添加。在安裝過程中，使用的是默認配置選項。--target選項用于指定目標平臺--prefix選項用于指定minigui函數(shù)庫的安裝路徑--host選項用語指明宿主機的類型--enable–lite用于指出生成基于進程的lite版本，而不生成基于線性的thread版本安裝minigui支持庫libpngroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#tar–zxvflibpng_src.tgzroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#cdlibpngroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libpng#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libpng#makeinstall出現(xiàn)錯誤提示沒有zlib.h,安裝apt-getinstallzlib1g-devroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libpng#cd..安裝minigui支持庫libjpegroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#tar–zxvfjpegsrc.v6b.tar.gzroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#cdjpeg-6b/root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#makeinstall安裝過程中提示錯誤：無法創(chuàng)建普通文件“/usr/local/man/man1/cjpeg.1”:沒有那個文件或目錄make:***[install]錯誤1。經(jīng)過查看發(fā)現(xiàn)/usr/local/man/下沒有man1這個文件夾，建立此文件夾，再安裝。root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#mkdir/usr/local/man/man1root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#makeinstallroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#cd..查看庫文件安裝是否成功庫文件分為動態(tài)鏈接庫和靜態(tài)鏈接庫，查看所安裝的庫文件：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#ls/usr/local/liblibmgext-1.6.so.10libminigui.alibvcongui-1.6.so.10libmgext-1.6.so.10.0.0libminigui.lalibvcongui-1.6.so.10.0.0libmgext.alibminigui.solibvcongui.alibmgext.lalibpng.alibvcongui.lalibmgext.solibpng.solibvcongui.solibminigui-1.6.so.10libpng.so.2miniguilibminigui-1.6.so.10.0.0libpng.so.2.1.0.12python2安裝QvfbminiGUI是基于幀緩存的，而不是我們平時PC平臺上X窗口，所以需要qvfb模擬幀緩存來運行顯示效果。qvfb是基于qt的工具安裝的時候要指定qt庫，直接下載最新的qt安裝。//root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#sudoapt-getinstallqt3-dev-tools-embedded//apt-getinstalllibqt3-headerslibqt3-mt-devroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#apt-getinstallqt4-dev-tools在提示“解壓縮后會消耗掉51.4MB的額外空間。您希望繼續(xù)執(zhí)行嗎？[Y/n]”后，鍵入y，回車Qvfb配置先運行下列指令：exportgal_engine=qvfbexportdefaultmode=640x480-16bpp（在這里是640x480不是640*480）exportial_engine=qvfb注意在運行例程的時候先運行qvfb&，打開qvfb后，在FILE—>configure下選擇640x48016位色測試：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#qvfb&編譯測試示例程序mg-samples-1.6.10.tar.gz是《MiniGUI編程指南》的示例代碼。《MiniGUI編程指南》可從官方網(wǎng)上下載，編譯過程如下：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#tar–zxvfmg-samples-1.6.10root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#cdmg-samples-1.6.10root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#./configureroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#makeinstall運行程序./hellowordroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#cdsrcroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10/src#./helloworld作業(yè)1請大家自己學(xué)習(xí)安裝MiniGui的綜合演示程序包：mde-1.6.10.tar.gz以Helloworld程序為例說明程序架構(gòu)1、頭文件#include<minigui/common.h>#include<minigui/minigui.h>#include<minigui/gdi.h>#include<minigui/window.h>#include<minigui/control.h>#include<stdio.h>common.h包括MiniGui常用的宏及數(shù)據(jù)類型的定義。minigui.h包含了全局的和通用的接口函數(shù)以及某些復(fù)雜項函數(shù)的定義。gdi.h包含了繪圖函數(shù)的接口的定義。window.h包含了窗口有關(guān)的宏、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義以及函數(shù)接口聲明。control.h包含了所有內(nèi)建控件的接口定義。程序架構(gòu)2）MiniGUIMain函數(shù)入口點函數(shù)原型：intMiniGUIMain(intargc,constchar*argv[])

{

}

參數(shù)argc和argv與C程序main函數(shù)的參數(shù)argc和argv的含義是一樣的，分別為命令行參數(shù)個數(shù)和參數(shù)字符串數(shù)組指針。Main函數(shù)已經(jīng)在MiniGUI的函數(shù)庫中定義了，該函數(shù)在進行MiniGUI初始化工作之后調(diào)用了MiniGUIMain函數(shù)。程序架構(gòu)3、設(shè)置主窗口屬性—MAINWINCREATE結(jié)構(gòu)描述

CreateInfo.dwstyle=WS_VISIBLE|WS_BORDER|WS_CAPTION;//設(shè)置主窗口風(fēng)格為初始可見的，并具有邊框和標題欄CreateInfo.dwExstyle=WS_EX_NONE;//設(shè)置該主窗口沒有擴展風(fēng)格

CreateInfo.spCaption=“Hello,MiniGui！”;//設(shè)置主窗口的標題名

CreateInfo.hMenu=0;//設(shè)置主窗口沒有主菜單

CreateInfo.hCursor=GetSystemCursor(0);//設(shè)置主窗口光標為缺省光標

CreateInfo.hIcon=0;//設(shè)置主窗口沒有圖標

CreateInfo.MainWindowProc=HelloWinProc;//設(shè)置主窗口的消息處理過程函數(shù)，所有發(fā)往該窗口的消息由該函數(shù)來處理

CreateInfo.lx=0;

CreateInfo.ty=0;

CreateInfo.rx=320;

CreateInfo.by=240;//設(shè)置窗口的左上角坐標（0，0），右下角坐標（320,240）

CreateInfo.iBkColor=COLOR_lightwhite;//設(shè)置主窗口的背景色為白色，COLOR_lightwhite為預(yù)定義像素值

CreateInfo.dwAddData=0;//設(shè)置主窗口的附加值為無

CreateInfo.hHosting=HWND_DESKTOP;//設(shè)置主窗口的托管窗口為桌面

程序架構(gòu)4、創(chuàng)建和顯示主窗口//創(chuàng)建主窗口

hMainWnd=CreateMainWindow(&CreateInfo);

CreateMainWindow創(chuàng)建主窗口，參數(shù)是指向MAINWINCREATE結(jié)構(gòu)的指針CreateInfo，返回值為所創(chuàng)建的主窗口的句柄。MAINWINCREATE結(jié)構(gòu)描述一個主窗口的屬性。//顯示主窗口

ShowWindow(hMainWnd,SW_SHOWNORMAL);顯示主窗口到屏幕上。程序架構(gòu)5、進入消息循環(huán)事件發(fā)生后，

MiniGUI將事件轉(zhuǎn)換為一個消息，并將消息放入目標程序的消息隊列之中。應(yīng)用程序現(xiàn)在的任務(wù)就是執(zhí)行消息循環(huán)代碼，不斷地從消息隊列中取出消息，進行處理。//消息循環(huán)while(GetMessage(&Msg,hMainWnd)){

TranslateMessage(&Msg);

DispatchMessage(&Msg);

}程序架構(gòu)6、窗口過程函數(shù)staticintHelloWinProc(HWNDhWnd,intmessage,WPARAMwParam,LPARAMlParam)

{

HDChdc;

switch(message){

//創(chuàng)建時發(fā)送的消息，用來做初始化處理

caseMSG_PAINT:

hdc=BeginPaint(hWnd);

TextOut(hdc,100,100,“Hello,MiniGui!”);//屏幕輸出

EndPaint(hWnd,hdc);

return0;//表明不需要進入默認處理函數(shù)中//結(jié)束時一些處理函數(shù)，單擊窗口右上角關(guān)閉按鈕，發(fā)送MSG_CLOSE消息，主要銷毀主窗口和發(fā)送quit消息以退出消息循環(huán)

caseMSG_CLOSE:

DestroyMainWindow(hWnd);

PostQ