Qt图形编程基础之嵌入式GUI

分享到：标签：Qt图形编程 嵌入式GUI Linux 操作系统
　　12.1 嵌入式GUI简介
　　目前的桌面机操作系统大多有着美观、操作方便、功能齐全的GUI（图形用户界面），例如KDE或者GNOME。GUI（图形用户界面）是指计算机与其使用者之间的对话接口，可以说，GUI是当今计算机技术的重大成就。它的存在为使用者提供了友好便利的界面，并大大地方便了非专业用户的使用，使得人们从繁琐的命令中解脱出来，可以通过窗口、菜单方便地进行操作。
　　而在嵌入式系统中，GUI的地位也越来越重要，但是不同于桌面机系统，嵌入式GUI要求简单、直观、可靠、占用资源小且反应快速，以适应系统硬件资源有限的条件。另外，由于嵌入式系统硬件本身的特殊性，嵌入式GUI应具备高度可移植性与可裁减性，以适应不同的硬件条件和使用需求。总体来讲，嵌入式GUI具备以下特点：
　　n 体积小；
　　n 运行时耗用系统资源小；
　　n 上层接口与硬件无关，高度可移植；
　　n 高可靠性；
　　n 在某些应用场合应具备实时性。
　　UNIX环境下的图形视窗标准为X Window System，Linux是类UNIX系统，所以顶层运行的GUI系统是兼容X标准的XFree86系统。X标准大致可以划分X Server、Graphic Library（底层绘图函数库）、Toolkits、Window Manager等几大部分。其好处是具有可扩展性、可移植性等优点，但对于嵌入式系统而言无疑太过庞大、累赘、低效。目前流行的嵌入式GUI与X思路不同，这些GUI一般不局限于X标准，更强调系统的空间和效率。
　　12.1.1 Qt/Embedded
　　表12.1归纳了Qt/Embedded的一些优缺点。
　　表12.1 Qt/Embedded分析
　　Qt/Embedded分析
　　优点以开发包形式提供包括了图形设计器、Makefile 制作工具、字体国际化工具、Qt的C++类库等
　　跨平台支持Microsoft Windows 95/98/2000、Microsoft Windows NT、MacOS X、Linux、Solaris、HP-UX、Tru64 （Digital UNIX）、Irix、FreeBSD、BSD/OS、SCO、AIX等众多平台
　　类库支持跨平台Qt类库封装了适应不同操作系统的访问细节，这正是Qt的魅力所在
　　模块化可以任意裁减
　　缺点结构也过于复杂臃肿，很难进行底层的扩充、定制和移植例如：
　　· 尽管Qt/Embedded声称，它最小可以裁剪到几百KＢ，但这时的Qt/Embedded库已经基本失去了使用价值
　　· 它提供的控件集沿用了PC风格，并不太适合许多手持设备的操作要求
　　· Qt/Embedded的底层图形引擎只能采用framebuffer，只是针对高端嵌入式图形领域的应用而设计的
　　· 由于该库的代码追求面面俱到，以增加它对多种硬件设备的支持，造成了其底层代码比较凌乱，各种补丁较多的问题
　　12.1.2 MiniGUI
　　提起国内的开源软件，就肯定会提到MiniGUI，它由魏永明先生和众多志愿者开发，是一个基于Linux的实时嵌入式系统的轻量级图形用户界面支持系统。
　　MiniGUI分为最底层的GAL层和IAL层，向上为基于标准POSIX接口中pthread库的Mini-thread架构和基于Server/Client的Mini-Lite架构。其中前者受限于thread模式对于整个系统的可靠性——进程中某个thread的意外错误可能导致整个进程的崩溃，该架构应用于系统功能较为单一的场合。Mini-Lite应用于多进程的应用场合，采用多进程运行方式设计的Server/Client架构能够较好地解决各个进程之间的窗口管理、Z序剪切等问题。MiniGUI还有一种从Mini-Lite衍生出的standalone运行模式。与Lite架构不同的是，standalone模式一次只能以窗口最大化的方式显示一个窗口。这在显示屏尺寸较小的应用场合具有一定的应用意义。
　　MiniGUI的IAL层技术SVGA lib、LibGGI、基于framebuffer的native图形引擎以及哑图形引擎等，对于Trolltech公司的QVFB在X Window下也有较好的支持。IAL层则支持Linux标准控制台下的GPM鼠标服务、触摸屏、标准键盘等。
　　MiniGUI下丰富的控件资源也是MiniGUI的特点之一。当前MiniGUI的最新版本是1.3.3。在该版本的控件中已经添加了窗口皮肤、工具条等桌面GUI中的高级控件支持。对比其他系统，“Mini”是MiniGUI的特色，轻量、高性能和高效率的MiniGUI已经应用在电视机顶盒、实时控制系统、掌上电脑等诸多场合。
　　12.1.3 Microwindows、Tiny X等
　　Microwindows Open Source Project成立的宗旨在于针对体积小的装置，建立一套先进的视窗环境，在Linux桌面上通过交叉编译可以很容易地制作出Microwindows的程序。Microwindows能够在没有任何操作系统或其他图形系统的支持下运行，它能对裸显示设备进行直接操作。这样，Microwindows就显得十分小巧，便于移植到各种硬件和软件系统上。
　　然而Microwindows的免费版本进展一直很慢，几乎处于停顿状态，而且至今为止，国内没有任何一家对Microwindows提供全面技术支持、服务和担保的专业公司。
　　Tiny X Server是XFree86 Project的一部分，由Keith Pachard发展起来的，而他本身就是XFree86专案的核心成员之一。一般的X Server都过于庞大，因此Keith Packard就以XFree86为基础，精简而成Tiny X Server，它的体积可以小到几百KB，非常适合应用于嵌入式环境。
　　就纯X Window System搭配Tiny X Server架构来说，其最大的优点就是具有很好的弹性开发机制，并能大大提高开发速度。因为与桌面的X架构相同，因此相对于很多以Qt、GTK+、FLTK等为基础开发的软件可以很容易地移植过来。
　　虽然移植方便，但是却有体积大的缺点，由于很多软件本来是针对桌面环境开发的，因此无形之中具备了桌面环境中很多复杂的功能。因此“调校”变成采用此架构最大的课题，有时候重新改写可能比调校所需的时间还短。
　　表12.2总结了常见GUI的参数比较。
　　表12.2 常见GUI参数比较
　　名 称
　　参 数MiniGUIOpenGUIQt/Embedded
　　API（完备性）Win32（很完备）私有（很完备）Qt（C＋＋）（很完备）
　　函数库的典型大小300KB300KB600KB
　　移植性很好只支持x86平台较好
　　授权条款LGPLLGPLQPL/GPL
　　系统消耗小最小最大
　　操作系统支持LinuxLinux，DOS，QNXLinux