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嵌入式Linux的MiniGUI研究和移植
摘要：分析嵌入式操作系統(tǒng)下典型的圖形用戶界面MiniGUI的結(jié)構(gòu)和特點，并提出將其移植到SUNPLUS的DVD720上的方案。引 言
1 嵌入式Linux下的GUI概況
1.1 GUI在嵌入式系統(tǒng)中的地位
隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，PDA、機(jī)頂盒、DVD/VCD播放機(jī)及WAP手機(jī)已經(jīng)迅速普及。圖形用戶界面（GUI）的廣泛流行，是當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)的重大成就之一。它極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，因此實時嵌入式系統(tǒng)對GUI的需求越來越明顯，而這一切均要求有一個高性能、高可靠的GUI 的支持。
由于嵌入式系統(tǒng)實時性要求非常高，對GUI的要求也更高。這些系統(tǒng)一般不希望建立在龐大累贅的、非常消耗系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)和GUI之上，比如Windows或X Window，太過龐大和臃腫。這樣，這些系統(tǒng)對輕型GUI的需求更加突出。另外嵌入式系統(tǒng)往往是一種定制設(shè)備，它們對GUI的需求也各不相同。有些系統(tǒng)只要求一些圖形功能，而有些系統(tǒng)要求完備的GUI支持，因此，GUI也必須是可定制的。嵌入式系統(tǒng)對GUI的基本要求包括輕型、占用資源少、高性能、高可靠性及可配置[1]。
1.2 目前嵌入式系統(tǒng)中GUI的實現(xiàn)
盡管實時嵌入式系統(tǒng)對GUI的需求越來越明顯，
但目前GUI的實現(xiàn)方法各有不同[1]：
�、� 某些大型廠商有能力自己開發(fā)滿足自身需要的GUI系統(tǒng)。
�、� 某些廠商沒有將GUI作為一個軟件層從應(yīng)用程序中剝離，GUI的支持邏輯由應(yīng)用程序自己來負(fù)責(zé)。
�、� 采用某些比較成熟的GUI系統(tǒng)，比如 Mini GUI、MicroWindows 或者其它GUI系統(tǒng)。
比較常用的有如下幾種GUI系統(tǒng)：緊縮的X Window 系統(tǒng)、MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI及QT/Embedded 等。下面簡單介紹這些系統(tǒng)。
�。�1）MiniGUI
MiniGUI[2]由原清華大學(xué)教師魏永明先生開發(fā)，是一種面向嵌入式系統(tǒng)或者實時系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。它主要運行于Linux控制臺，實際可以運行在任何一種具有POSIX線程支持的 POSIX兼容系統(tǒng)上。MiniGUI同時也是國內(nèi)最早出現(xiàn)的幾個自由軟件項目之一。稍后將對它作詳細(xì)的介紹。
（2）MicroWindows
MicroWindows[3]是一個著名的開放源碼的嵌入式GUI軟件。MicroWindows提供了現(xiàn)代圖形窗口系統(tǒng)的一些特性。MicroWindows API接口支持類Win32 API，接口試圖和Win32完全兼容。它還實現(xiàn)了一些Win32用戶模塊功能。MicroWindows采用分層設(shè)計方法，以便不同的層面能夠在需要的時候改寫，基本上用 C 語言實現(xiàn)。MicroWindows已經(jīng)支持 Intel 16位和32位CPU、MIPS R4000 以及 ARM 芯片；但作為一個窗口系統(tǒng)，該項目提供的窗口處理功能還需要進(jìn)一步完善，比如控件或構(gòu)件的實現(xiàn)還很不完備，鍵盤和鼠標(biāo)等的驅(qū)動還很不完善。
（3）OpenGUI
OpenGUI[4]在Linux系統(tǒng)上存在已經(jīng)很長時間了。這個庫是用C 編寫的，只提供C 接口。OpenGUI基于一個用匯編實現(xiàn)的x86圖形內(nèi)核，提供了一個高層的C/C 圖形/窗口接口。OpenGUI提供了二維繪圖原語、消息驅(qū)動的API及BMP文件格式支持。OpenGUI功能強大，使用方便。OpenGUI 支持鼠標(biāo)和鍵盤的事件，在Linux上基于Frame buffer或者SVGALib實現(xiàn)繪圖。由于其基于匯編實現(xiàn)的內(nèi)核并利用MMX指令進(jìn)行了優(yōu)化，OpenGUI運行速度非�？�。正由于其內(nèi)核用匯編實現(xiàn)，可移植性受到了影響。通常在驅(qū)動程序一級，性能和可移植性是矛盾的，必須找到一個折衷。
�。�4）QT/Embedded
QT/Embedded[5]是著名的QT庫開發(fā)商Trolltech 的面向嵌入式系統(tǒng)的QT版本。這個版本的主要特點是可移植性較好，許多基于QT的X Window程序可以非常方便地移植到嵌入式系統(tǒng)；但是該系統(tǒng)不是開放源碼的，如果使用這個庫，可能需要支付昂貴的授權(quán)費用。
2 MiniGUI的特點和體系結(jié)構(gòu)
2.1 MiniGUI的特點
MiniGUI的主要特點有[1]：
◇ 遵循GPL條款的純自由軟件。
◇ 提供了完備的多窗口機(jī)制，包括：
多個單獨線程中運行的多窗口；
單個線程中主窗口的附屬；
對話框和預(yù)定義的控件類（按鈕、單行和多行編輯框、列表框、進(jìn)度條及工具欄等）；
消息傳遞機(jī)制。
◇ 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、Type 1 等矢量字體。
◇ 全拼和五筆等漢字輸入法支持。
◇ BMP、GIF、JPEG及PCX 等常見圖像文件的支持。
◇ Windows的資源文件支持，如位圖、圖標(biāo)、光標(biāo)、插入符、定時器及加速鍵等。
◇ 小巧。包含全部功能的庫文件大小為300 KB左右。
◇ 可配置。可根據(jù)項目需求進(jìn)行定制配置和編譯。
◇ 高穩(wěn)定性和高性能。MiniGUI已經(jīng)在Linux發(fā)行版安裝程序、CNC系統(tǒng)及藍(lán)點嵌入式系統(tǒng)等關(guān)鍵應(yīng)用程序中得到了實際應(yīng)用。
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