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近幾年，隨著嵌入式系統的日益發展和32位嵌入式處理器以及圖形顯示設備的廣泛應用，目標產品對GUI（圖形用戶界面）的需求越來越多。由于嵌入式系統一般實時性要求很高，所以嵌入式系統下的GUI需要具有輕量級型、占用資源少、高性能等特點。此外，嵌入式系統往往是一種定制設備，它對GUI的需求各不相同，因此，GUI必須也可以定制。而MiniGUI是一個非常適合實時嵌入式產品的高效、可靠、可定制、小巧靈活的圖形用戶界面支持系統，被廣泛的應用于高端科技產品中。利用MiniGUI開發出良好的人機交互界面已成為嵌入式開發中的迫切需求。本文實現了在ARM-Linux環境下進行基于QVFB的MiniGUI的模擬開發、調試，通過在PC機上的仿真模擬，將應用程序完成之后，利用交叉編譯工具編譯產生在目標機上運行的代碼，然后把MiniGUI和可執行應用程序移植到S3C2410目標板上，這樣既節省了開發時間，又提高了開發效率和質量。 1 MiniGUI的特點和體系結構 MiniGUI項目的最初目標是為基于Linux的實時嵌入式操作系統提供一個輕量級的圖像用戶界面支持系統。作為操作系統和應用程序之間的中間件，MiniGUI將底層操作系統與硬件平臺之間的差別隱藏起來，并對上層應用程序提供了一致的功能特性。 1.1 MiniGUI的特點 （1）占用資源少：MiniGUI本身占用的空間非常小，整個MiniGUI系統占用空間在2～4MB，在某些系統上，MiniGUI系統本身所占用的空間可進一步縮小到1MB以內。 （2）高性能、高可靠性：MiniGUI良好的體系結構及優化的圖形接口，可確保最快的圖形繪制速度。 （3）可定制配置：和Linux內核類似，MiniGUI也具有大量的編譯配置選項，通過這些選項可指定MiniGUI庫中包括哪些用戶所需要的功能。 （4）跨操作系統支持：MiniGUI支持Linux/uClinux、eCos、uC/OS-II、VxWorks等嵌入式操作系統。同時，在不同操作系統上的MiniGUI，提供完全兼容的API接口。 1.2 MiniGUI的體系結構 從整體結構上看，MiniGUI采用的是分層設計的，結構如圖1所示。 圖1 MiniGUI的分層體系結構 在最底層，GAL（圖形抽象層）和IAL（輸入抽象層）及鼠標和鍵盤的驅動；中間層是MiniGUI的核心層，包括窗口系統必不可少的各個模塊；最頂層是API，即編程接口。GAL和IAL為MiniGUI提供了底層的Linux控制臺或者X-Window上的圖形接口以及輸入接口，而Pthread用于提供內核級線程支持的C函數庫。利用GAL和IAL，大大提高了MiniGUI的可移植性，并且使程序開發和調試變得更加容易。 2 MiniGUI在QVFB上的仿真應用 MiniGUI能夠在PC機上運行，也能夠移植到目標板上運行。在運行Linux的PC機上，MiniGUI應用程序可以通過以下兩種方式運行： （1）在X-Window上，在虛擬FrameBuffer的QVFB中運行； （2）在Linux的字符控制臺上，在Linux內核提供的FrameBuffer驅動上運行； 這里主要介紹MiniGUI在QVFB中的仿真運行。QVFB是Qt（Qt是Linux窗口管理器KDE使用的底層函數庫）提供的一個虛擬FrameBuffer工具，該程序是基于Qt開發的。 2.1 建立MiniGUI在Linux上的運行環境 在Linux環境下，將已經下載好的壓縮安裝文件qvfb-1.0.tar.gz復制到/opt目錄下，在該目錄下解壓，利用makeinstall命令把QVFB安裝到系統默認的/usr/local/bin目錄下。在X-Window環境下，打開終端，鍵入qvfb&命令，啟動QVFB模擬程序。接下來對QVFB的運行環境進行配置，這里配置為640×480，Depth為16bit。QVFB提供了一種軟件的方法，通過這種方法，可以看到自己的圖像應用程序在PC上運行的效果。它能模擬不同的分辨率及顯示的顏色數，因此可以模擬目標機上的嵌入式顯示屏，從而大大方便了應用程序的開發與調試。 2.2 安裝資源文件和配置MiniGUI的庫文件 在Linux環境下，將已下載好的壓縮資源文件 minigui-res-1.3.3.tar.gz（該文件包含字體、光標、圖標、位圖等資源）復制到/opt/emulation目錄下（emulation目錄為新創建的目錄），然后運行./configure腳本成功通過，就可以執行make和makeinstall命令，將資源文件安裝到系統默認的/usr/local/lib/minigui/res目錄中。將下載好的壓縮庫文件libminigui-1.3.3.tar.gz復制到/opt/emulation目錄下，輸入解壓縮命令然后進入解壓后的目錄，在該目錄下輸入makemenuconfig，啟動圖像界面的配置工具，當配置完成后，輸入make對庫文件進行重新編譯，如果編譯成功，輸入makeinstall命令，將MiniGUI庫安裝到默認的/usr/local/lib/目錄下。接下來，查看文件/etc/ld.so.conf，如果文件中沒有/usr/local/lib這一行，將該行添加到文件的最后，然后執行ldconfig。 2.3 MiniGUI在QVFB上的仿真 將已下載的mg-samples-1.3.1和mde-1.3.0.tar.gz復制到/opt/emlation/目錄下，在終端下進入該目錄，依次執行./configure和make命令，將這些示例程序編譯成能夠在QVFB上可執行的程序。首先修改/usr/local/etc目錄下的配置文件MiniGUI.cfg，將gal_engine=fbcon改為gal_engine=qvfb，ial_engine=console改為ial_engine=qvfb。然后使用qvfb&命令啟動qvfb，運行/opt/emulation/mg-samples/src目錄中的可執行程序，如bomb，即可看到運行在QVFB內的MiniGUI程序，如圖2所示： 圖2MiniGUI在QVFB上的仿真 3 MiniGUI在S3C2410上的移植 3.1 安裝MiniGUI資源文件 在PC機的/opt目錄下創建target目錄，將資源文件minigui-res-1.3.3.tar.gz復制到/opt/target目錄下進行解壓，編輯/opt/target/minigui-res-1.3.3目錄下的config.linux文件，將“TOPDIR=”改為“TOPDIR=/opt/target/minigui”，保存退出。然后輸入makeinstall將資源文件安裝在/opt/target/minigui/usr/local/lib/minigui/res目錄下。同時把/opt/target/minigui/usr/local/lib目錄下的minigui目錄復制到需要制作的文件系統的文件夾中。 3.2 配置安裝MiniGUI庫文件 在編譯MiniGUI的庫文件libminigui-1.3.3之前，首先要正確安裝了交叉編譯器，即armv41-unknow-linux系列的交叉編譯器。使用交叉編譯器可以把libminigui-1.3.3庫文件編譯成一個動態鏈接庫，通過調用該動態鏈接庫，可以正確運行MiniGUI的應用程序。在/opt/target/libminigui-1.3.3下，輸入命令makemenuconfig進行配置。當配置完成后，保存退出。然后輸入make和makeinstall，這樣就將交叉編譯后的MiniGUI庫文件安裝在/opt/host/armv41/armv41–unknown-linux/lib目錄下，分別是libminigui-1.3.so.3.0.0和libmgext-1.3.so.3.0.0。同時，還有指向這些庫的符號鏈接，指向庫文件libminigui-1.3.so.3.0.0的符號鏈接是libminigui-1.3.so.3和libminigui.so，指向庫文件libmgext-1.3.so.3.0.0符號鏈接是libgext-1.3.so.3和lib-mgext.so。MiniGUI所使用的頭文件安裝在/opt/host/armv41/armv41-unknown-linux/include/minigui文件夾內。同時在/opt/host/armv41/armv41-unknown–linux/etc/中還有一個minigui.cfg的配置文件。 3.3 MiniGUI的移植 將MiniGUI成功移植到S3C2410目標板上，一般要經過以下幾個過程： （1）把MiniGUI庫文件libminigui-1.3.so.3.0.0和libgext-1.3.so.3.0.0，以及它們的符號鏈接文件，一同復制到要制作成cramfs文件系統的目錄root_tech中的/lib下。 （2）把/opt/target/minigui/usr/local/lib下的minigui目錄復制到要制作cramfs文件系統的目錄中，比如放到該目錄的/usr/sbin/下。當嵌入式系統運行時，應用程序在該minigui目錄下調用相關的資源文件。 （3）在root_tech文件夾內，用mkdir–p/opt/host/armv41/armv41-unknown-linux/命令創建一個目錄，然后使用命令ln–s/lib/opt/host/armv41/armv41-unknown-linux/lib創建符號鏈接，上述命令確保系統能夠找到正確的動態鏈接庫。 （4）修改/opt/host/armv41/armv41–unknown–linux/etc目錄下的MiniGUI.cfg文件，把存放資源的路徑改為root_tech目錄下對應的路徑，從而使應用程序能夠找到它使用的資源文件。例如，在PC機上的存放路徑為/usr/local/lib，那么在root_tech目錄下，如果把MiniGUI資源目錄放到了/usr/sbin下，則MiniGUI.cfg文件中的路徑必須由/usr/local/lib改為/usr/sbin/，同時還要將“ial_engine=console”改為“ial_engine=ads”。另外，將[fbcon]下的“defaultmode=1024×768-16bpp”改為“defaultmode=640×480-16bpp”。將修改后的MiniGUI.cfg文件要放到root_tech目錄的/mnt/etc目錄下。 （5）最后，把準備好的root_tech文件夾，利用mkcramfs命令生成cramfs文件系統，利用NFS網絡文件系統將生成的文件系統移植到S3C2410中。然后從minicom下進入可執行文件所在的目錄/usr/sbin，可執行程序bomb在S3C2410目標板上運行的結果如下圖3所示： 圖3 MiniGUI在S3C2410開發板上運行 4 結束語 本文將MiniGUI-1.3.3版本在ARM-Linux環境下，首先在QVFB中進行了仿真應用，同時經過交叉編譯后成功的移植到了S3C2410開發板的硬件平臺上，試驗結果表明能夠穩定可靠的運行，為后續基于圖形用戶界面程序的實際項目的開發與應用打下了基礎。隨著嵌入式產品應用領域的日益增長，基于MiniGUI開發出良好的人機交互界面，是嵌入式發展的趨勢，同時也擁有廣闊的市場前景。 |
