嵌入式單片機(jī)原理 第十一章

重點(diǎn)內(nèi)容：嵌入式GUI組成QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)信號(hào)與插槽機(jī)制QT/Embedded程序設(shè)計(jì)第十一章嵌入式Linux圖形設(shè)計(jì)圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡(jiǎn)稱GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶介面。與早期計(jì)算機(jī)使用的命令行界面相比，圖形界面對(duì)于用戶來說在視覺上更易于接受。在嵌入式系統(tǒng)中，GUI的地位也越來越重要，但是不同于桌面機(jī)系統(tǒng)，嵌入式GUI要求簡(jiǎn)單、直觀、可靠、占用資源小且反應(yīng)快速，以適應(yīng)系統(tǒng)硬件資源有限的條件。另外，由于嵌入式系統(tǒng)硬件本身的特殊性，嵌入式GUI應(yīng)具備高度可移植性與可裁減性，以適應(yīng)不同的硬件條件和使用需求。總體來講，嵌入式GUI具備以下特點(diǎn)：●體積??；● 運(yùn)行時(shí)耗用系統(tǒng)資源??；● 上層接口與硬件無關(guān)，高度可移植；● 高可靠性；● 在某些應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)具備實(shí)時(shí)性。一、嵌入式GUI組成嵌入式GUI組成和PC機(jī)上一般的應(yīng)用程序的GUI相差不大，其主要由桌面、視窗、單一文件界面或者多文件界面、標(biāo)簽、菜單、功能表、圖標(biāo)等組成。具體各個(gè)組成部分的說明如下：1、桌面（Desktop）桌面是在啟動(dòng)時(shí)顯示，也是界面中最底層，有時(shí)也指代包括窗口、文件瀏覽器在內(nèi)的“桌面環(huán)境”。在桌面上由于可以重疊顯示窗口，因此可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)化。一般的界面中，桌面上放有各種應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的圖標(biāo)，用戶可以依此開始工作。一、嵌入式GUI組成

2、視窗（Window）應(yīng)用程序?yàn)槭褂脭?shù)據(jù)而在圖形用戶界面中設(shè)置的基本單元。應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)在窗口內(nèi)實(shí)現(xiàn)一體化。在窗口中，用戶可以在窗口中操作應(yīng)用程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理、生成和編輯。通常在窗口四周設(shè)有菜單、圖標(biāo)，數(shù)據(jù)放在中央。在窗口中，根據(jù)各種數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的內(nèi)容設(shè)有標(biāo)題欄，一般放在窗口的最上方，并在其中設(shè)有最大化、最小化（隱藏窗口，并非消除數(shù)據(jù)）、前進(jìn)后退、縮進(jìn)（僅顯示標(biāo)題欄）等動(dòng)作按鈕，可以簡(jiǎn)單地對(duì)窗口進(jìn)行操作。一、嵌入式GUI組成3、單一文件界面（SingleDocumentInterface）單一文件界面即一個(gè)窗口內(nèi)只負(fù)責(zé)管理一份數(shù)據(jù)。一份數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)著一個(gè)現(xiàn)實(shí)窗口。在這種情況下，數(shù)據(jù)和顯示窗口的數(shù)量是一樣的。若要在其他應(yīng)用程序的窗口使用數(shù)據(jù)，將相應(yīng)生成新的窗口。因此窗口數(shù)量多，管理復(fù)雜。4、多文件界面（MultipleDocumentInterface）多文件界面即在一個(gè)窗口之內(nèi)進(jìn)行多份數(shù)據(jù)管理的方式。這種情況下，窗口的管理簡(jiǎn)單化，但操作變?yōu)殡p重管理。多文件界面主要是微軟視窗系統(tǒng)采用。一、嵌入式GUI組成5、標(biāo)簽（Label）多文件界面的數(shù)據(jù)管理方式中使用的一種界面，將數(shù)據(jù)的標(biāo)題在窗口中并排，通過選擇標(biāo)簽標(biāo)題顯示必要的數(shù)據(jù)，這樣使得接入數(shù)據(jù)方式變得更為便捷。6、菜單（Menu）將系統(tǒng)可以執(zhí)行的命令以階層的方式顯示出來的一個(gè)界面。重要程度一般是從左到右，越往右重要度越低。一般重視文件的操作、編輯功能，因此放在最左邊，然后往右有各種設(shè)置等操作，最右邊往往設(shè)有幫助。一般使用鼠標(biāo)的第一按鈕進(jìn)行操作。一、嵌入式GUI組成7、即時(shí)菜單,又稱功能表（RealTimeMenu）在菜單欄以外地方，通過鼠標(biāo)的第二按鈕調(diào)出的菜單稱為“即時(shí)菜單”。根據(jù)調(diào)出位置的不同，菜單內(nèi)容即時(shí)變化，列出所指示的對(duì)象目前可以進(jìn)行的操作。8、圖標(biāo)(Icon)圖標(biāo)是顯示在管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)，或者顯示應(yīng)用程序本身。數(shù)據(jù)管理程序，即在文件夾中用戶數(shù)據(jù)的管理、進(jìn)行特定數(shù)據(jù)管理的程序的情況下，數(shù)據(jù)通過圖標(biāo)顯示出來。通常情況下顯示的是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或者與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序的圖案。一、嵌入式GUI組成9、按鈕(Button)按鈕通常是在菜單中，利用程度高的命令用圖形表示出來，配置在應(yīng)用程序中。應(yīng)用程序中的按鈕，通?？梢源娌藛?。一些使用程度高的命令，不必通過菜單一層層翻動(dòng)才能調(diào)出，極大提高了工作效率。但是，各種用戶使用的命令頻率是不一樣的，因此這種配置一般都是可以由用戶自定義編輯。一、嵌入式GUI組成目前主流的一些GUI：●Qt/Embedded●MiniGUI●MicroWindows●OpenGUI●Tiny-x二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)

1.Qt/Embedded簡(jiǎn)介 2.Qt/Embedded架構(gòu) 3.Qt的開發(fā)環(huán)境 4.Qt的支撐工具及組件 5.Qt/Embedded對(duì)象模型 6.Qt/Embedded常用的類1.Qt/Embedded簡(jiǎn)介

Qt是Trolltech公司的一款圖形開發(fā)產(chǎn)品，它采用完全的面向?qū)ο蠹夹g(shù)來進(jìn)行圖形應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，給程序開發(fā)者建立藝術(shù)級(jí)的圖形用戶界面提供所需的全部功能，并且允許真正的組件編程。Trolltech公司是挪威的一家公司，該公司在1994年成立，但是在公司成立之前的兩年就開始進(jìn)行Qt的設(shè)計(jì)，并且在1995年推出第一個(gè)商業(yè)版本。自從1996年早些時(shí)候，Qt進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，它已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)數(shù)千種成功的應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。Qt也是流行的Linux桌面環(huán)境KDE的基礎(chǔ)，KDE是所有主要的Linux發(fā)行版的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)2.Qt/Embedded架構(gòu)Qt/Embedded通過QtAPI與LinuxI/O設(shè)施直接交互，成為嵌入式Linux端口。同Qt/X11相比，Qt/Embedded很省內(nèi)存，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)X服務(wù)器或是Xlib庫(kù)，它在底層摒棄了Xlib，采用FrameBuffer（幀緩沖）作為底層圖形接口。同時(shí)，將外部輸入設(shè)備抽象為鍵盤和鼠標(biāo)輸入事件。Qt/Embedde的應(yīng)用程序可以直接寫內(nèi)核緩沖幀，這避免開發(fā)者使用繁瑣的Xlib/Server系統(tǒng)。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)2.Qt/Embedded架構(gòu)

下面左圖比較了Qt/Embedded與Qt/X11的架構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中可以看出Qt/Embedded在架構(gòu)中完成了Qt/X11、Qt/Xlib和XWindowSever的功能。右圖為Qt/Embedded架構(gòu)。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)3.Qt的開發(fā)環(huán)境Qt/Embedded的開發(fā)環(huán)境可以取代那些我們熟知的UNIX和Windows開發(fā)工具。它提供了幾個(gè)跨平臺(tái)的工具使得開發(fā)變得迅速和方便，尤其是它的圖形設(shè)計(jì)器。UNIX下的開發(fā)者可以在PC機(jī)或者工作站使用虛擬緩沖幀，從而可以模仿一個(gè)和嵌入式設(shè)備的顯示終端大小，像素相同的顯示環(huán)境。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)3.Qt的開發(fā)環(huán)境如果Qt/Embedded的應(yīng)用是在UNIX平臺(tái)下開發(fā)的話，那么它就可以在開發(fā)的機(jī)器上以一個(gè)獨(dú)立的控制臺(tái)或者虛擬緩沖幀的方式來運(yùn)行，對(duì)于后者來說，其實(shí)是有一個(gè)X11的應(yīng)用程序虛擬了一個(gè)緩沖幀。通過指定顯示設(shè)備的寬度，高度和顏色深度，虛擬出來的緩沖幀將和物理的顯示設(shè)備在每個(gè)像素上保持一致。這樣每次調(diào)試應(yīng)用時(shí)開發(fā)人員就不用總是刷新嵌入式設(shè)備的FLASH存儲(chǔ)空間，從而加速了應(yīng)用的編譯、鏈接和運(yùn)行周期。運(yùn)行Qt的虛擬緩沖幀工具的方法是在Linux的圖形模式下運(yùn)行以下命令“qvfb”將打開虛擬緩沖幀工具。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)4.Qt的支撐工具及組件Qt包含了許多支持嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工具，有兩個(gè)最實(shí)用的工具是Qmake和Qtdesigner（圖形設(shè)計(jì)器）。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)Qmake是一個(gè)為編譯Qt/Embedded庫(kù)和應(yīng)用而提供的Makefile生成器。它能夠根據(jù)一個(gè)工程文件（.pro）產(chǎn)生不同平臺(tái)下的Makefile文件。Qmake支持跨平臺(tái)開發(fā)和影子生成（影子生成是指當(dāng)工程的源代碼共享給網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)機(jī)器時(shí)，每臺(tái)機(jī)器編譯鏈接這個(gè)工程的代碼將在不同的子路徑下完成，這樣就不會(huì)覆蓋別人的編譯鏈接生成的文件。Qmake還易于在不同的配置之間切換）。4.Qt的支撐工具及組件Qtdesigner圖形設(shè)計(jì)器可以使開發(fā)者可視化地設(shè)計(jì)對(duì)話框而不需編寫代碼。使用Qt圖形設(shè)計(jì)器的布局管理可以生成能平滑改變尺寸的對(duì)話框。Qmake和Qtdesigner圖形設(shè)計(jì)器是完全集成在一起的。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)4.Qt的支撐工具及組件Qt/Embedded以軟件包的形式提供組件，主要有4個(gè)軟件包：tmake工具安裝包，Qt/Embedded安裝包，Qt的X11版的安裝包和Qt/Embedded安裝包。●tmake工具包提供了生成Makefile的能力；●Qt/Embedded工具包中包含了絕大部分的類定義及其實(shí)現(xiàn)文件；二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)4.Qt的支撐工具及組件●Qt的X11工具包提供了圖形設(shè)計(jì)器和幀緩沖管理等多個(gè)實(shí)用軟件；●Qt/Embedded工具包提供了一種可定制的開發(fā)環(huán)境和用戶界面，從本質(zhì)上說，它之于Linux猶如UIQ和Series60之于Symbian。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)5.Qt/Embedded對(duì)象模型Qt中的元對(duì)象系統(tǒng)是用來處理對(duì)象間通訊的信號(hào)/槽機(jī)制、運(yùn)行時(shí)的類型信息和動(dòng)態(tài)屬性系統(tǒng)。它基于下列三類：● QObject類；● 類聲明中的私有段中的Q_OBJECT宏；● 元對(duì)象編譯器（moc）。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)5.Qt/Embedded對(duì)象模型除了提供對(duì)象間通訊的信號(hào)和槽機(jī)制之外，QObject中的元對(duì)象代碼實(shí)現(xiàn)其它特征：● className()函數(shù)在運(yùn)行的時(shí)候以字符串返回類的名稱，不需要C++編譯器中的本地運(yùn)行類型信息（RTTI）的支持；● inherits()函數(shù)返回這個(gè)對(duì)象是否是一個(gè)繼承于QObject繼承樹中一個(gè)特定類的類的實(shí)例；二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)5.Qt/Embedded對(duì)象模型● tr()和trUtf8()兩個(gè)函數(shù)是用于國(guó)際化中的字符串翻譯；● setProperty()和property()兩個(gè)函數(shù)是用來通過名稱動(dòng)態(tài)設(shè)置和獲得對(duì)象屬性的；● metaObject()函數(shù)返回這個(gè)類所關(guān)聯(lián)的元對(duì)象。二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)6.Qt/Embedded常用的類 1）窗體類

2）QWidget類

3）QApplication類二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)6.Qt/Embedded常用的類1）窗體類二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)Qt擁有豐富的滿足不同需求的窗體（按鈕，滾動(dòng)條等等），Qt的窗體使用起來很靈活，為了滿足特別的要求，它很容易就可以被子類化。窗體是Qwidget類或它子類的實(shí)例，客戶自己的窗體類需要從Qwidget它的子類繼承。下圖所示的是窗體類的層次圖。6.Qt/Embedded常用的類1）窗體類二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)一個(gè)窗體可以包含任意數(shù)量的子窗體，子窗體可以顯示在父窗體的客戶區(qū)，一個(gè)沒有父窗體的窗體我們稱之為頂級(jí)窗體，一個(gè)窗體通常有一個(gè)邊框和標(biāo)題欄作為裝飾。Qt并未對(duì)一個(gè)窗體有什么限制，任何類型的窗體可以是頂級(jí)窗體，任何類型的窗體可以是別的窗體的子窗體。6.Qt/Embedded常用的類2）QWidget類二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)

QWidget類是所有用戶界面對(duì)象的基類。窗口部件是用戶界面的一個(gè)原子：它從窗口系統(tǒng)接收鼠標(biāo)、鍵盤和其它事件，并且在屏幕上繪制自己的表現(xiàn)。每一個(gè)窗口部件都是矩形，并且它們按Z軸順序排列的。下面是一個(gè)典型的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)：//#include<qwidget.h>classQ_EXPORTQWidget:publicQObject,publicQPaintDevice{……}6.Qt/Embedded常用的類3）QApplication類二、QT/Embedded關(guān)鍵技術(shù)QApplication類管理圖形用戶界面應(yīng)用程序的控制流和主要設(shè)置。它包含主事件循環(huán)，在其中來自窗口系統(tǒng)和其它資源的所有事件被處理和調(diào)度。它也處理應(yīng)用程序的初始化和結(jié)束，并且提供對(duì)話管理。它也處理絕大多數(shù)系統(tǒng)范圍和應(yīng)用程序范圍的設(shè)置。對(duì)于任何一個(gè)使用Qt的圖形用戶界面應(yīng)用程序，都正好存在一個(gè)QApplication對(duì)象，而不論這個(gè)應(yīng)用程序在同一時(shí)間內(nèi)是不是有0、1、2或更多個(gè)窗口。 1.信號(hào)的定義 2.插槽定義 3.信號(hào)和插槽連接 4.信號(hào)發(fā)射三、信號(hào)與插槽機(jī)制1.信號(hào)的定義當(dāng)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變，信號(hào)就被發(fā)射，在某些方面對(duì)于對(duì)象代理或者所有者也許是很有趣的。只有定義了一個(gè)信號(hào)的類和它的子類才能發(fā)射這個(gè)信號(hào)。

class類名

{ …… signal: //信號(hào)定義

…… }信號(hào)會(huì)由moc自動(dòng)生成并且一定不要在.cpp文件中實(shí)現(xiàn)。它們也不能有任何返回類型（比如void）。三、信號(hào)與插槽機(jī)制2.插槽定義定義槽時(shí)使用關(guān)鍵字slots，并且槽具有公有、保護(hù)和私有三種屬性。當(dāng)一個(gè)和槽連接的信號(hào)被發(fā)射的時(shí)候，這個(gè)槽被調(diào)用。槽也是普通的C++函數(shù)并且可以像它們一樣被調(diào)用，唯一的區(qū)別就是槽可以被信號(hào)連接。class類名

{ …… publicslots: //公有插槽定義

protectedslots: //保護(hù)插槽定義

privateslots: //私有插槽定義

…… }三、信號(hào)與插槽機(jī)制2.插槽定義三、信號(hào)與插槽機(jī)制一個(gè)槽的訪問權(quán)限決定了誰可以和它相連：

●publicslots：包含任何信號(hào)都可以相連的槽。

●protectedslots：包含了此類和它的子類的信

號(hào)才能連接的槽。

●privateslots：包含了此類本身的信號(hào)可以連

接的槽。3.信號(hào)和插槽連接三、信號(hào)與插槽機(jī)制從上面的定義可以看出，信號(hào)和插槽都是某一對(duì)象的成員，通常情況下一個(gè)信號(hào)可以和一個(gè)或多個(gè)插槽相關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)函數(shù)如下： connect(對(duì)象1,對(duì)象1信號(hào),對(duì)象2,插槽)4.信號(hào)發(fā)射三、信號(hào)與插槽機(jī)制在Qt中，發(fā)射信號(hào)使用emit來完成。下面就舉例說明如何在一個(gè)類中添加自己的信號(hào)和插槽。

classFoo:publicQObject{

Q_OBJECTpublic:Foo();intvalue()const{returnval;}publicslots:voidsetValue(int);signals:voidvalueChanged(int);private:intval;};4.信號(hào)發(fā)射三、信號(hào)與插槽機(jī)制voidFoo::setValue(intv){if(v!=val){

val=v;

emitvalueChanged(v);}}voidmain（）{

Fooa,b;connect(&a,SIGNAL(valueChanged(int)),&b,

SLOT(setValue(int)));b.setValue(11);//a=undefinedb=11a.setValue(79);//a=79b=79b.value(); ……}4.信號(hào)發(fā)射三、信號(hào)與插槽機(jī)制解釋：在類中定義信號(hào)使用關(guān)鍵字signal，在Foo類中定義了信號(hào)valueChanged(int)，通過發(fā)射該信號(hào)告訴外面的世界它的狀態(tài)發(fā)生了變化在上例中定義了一個(gè)公有槽，其它對(duì)象（或自身）可以發(fā)送信號(hào)給這個(gè)槽。在槽函數(shù)setValue（）中，首先判斷是否要修改val成員的值，如果是，則修改val成員的值，然后調(diào)用emit來發(fā)送valueChanged(v)信號(hào)，告訴其它對(duì)象，該對(duì)象的val成員的值已經(jīng)發(fā)生改變。4.信號(hào)發(fā)射三、信號(hào)與插槽機(jī)制解釋：調(diào)用a.setValue(79)會(huì)使a發(fā)射一個(gè)valueChanged()信號(hào)，b將會(huì)在它的setValue()槽中接收這個(gè)信號(hào)，也就是b.setValue(79)被調(diào)用。接下來b會(huì)發(fā)射同樣的valueChanged()信號(hào)，但是因?yàn)闆]有槽被連接到b的valueChanged()信號(hào)，所以信號(hào)消失。四、QT/Embedded程序設(shè)計(jì)Qt/Embedded安裝Qt設(shè)計(jì)實(shí)例--密碼驗(yàn)證程序1.Qt/Embedded安裝四、QT/Embedded程序設(shè)計(jì)

這里使用的安裝版本是Qt/Embedded4.3.3。源碼可以從網(wǎng)站上下載。具體地址為：/qt/source/qt-all-opensource-src-4.3.3.tar.gz。

解壓之后就可以開始安裝了。我們可以新建一個(gè)目錄用來編譯，比如“build”目錄。具體命令如下：$tarxvfqt-all-opensource-src-4.3.3.tar.gz$mkdirbuild$cdbuild1.Qt/Embedded安裝四、QT/Embedded程序設(shè)計(jì)具體過程為：1）配置2）編譯3）測(cè)試1.Qt/Embedded安裝四、QT/Embedded程序設(shè)計(jì)1）配置進(jìn)入build目錄，開始配置安裝文件。在命令行中輸入以下命令：$cdbuild$../qt-all-opensource-src-4.3.3/configure-release-no-qvfb-xplatformqws/linux-arm-g++-embeddedarm-no-stl-plugin-sql-sqlite-no-qt3support-no-nis-no-cups-no-iconv-no-qdbus-no-freetype-depths4,8,16,32-qt-mouse-linuxtp配置過程中有一些確認(rèn)選項(xiàng)，確認(rèn)之后，我們就可以使用“gmake”命令編譯安裝了。1.Qt/Embedded安裝四、QT/Embedded程序設(shè)計(jì)2）編譯在命令行中輸入gmake命令安裝：

$gmake #gmakeinstallqt-all-opensource-src-4.3.3將被安裝到/usr/local/Trolltech/qt- all-opensource-src-4.3.31.Qt/Embedded安裝四、QT/Embedded程序設(shè)計(jì)3）測(cè)試