于 曉，王家禮，宋營(yíng)坤，谷懷棟，余 濤

1 引 言

嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已有30多年的歷史，嵌入式技術(shù)也經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。早期的嵌入式系統(tǒng)因資源極其有限，只有字符界面或者簡(jiǎn)單的圖形界面。隨著技術(shù)的發(fā)展，硬件成本的大幅下降，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用要求越來越高，應(yīng)用范圍越來越廣。這樣字符界面和簡(jiǎn)單的圖形界面不再能滿足一些嵌入式系統(tǒng)的要求。嵌入式系統(tǒng)對(duì)圖形用戶界面(GUI)的需求越來越迫切。

不同于在個(gè)人PC上的圖形用戶界面，對(duì)嵌入式系統(tǒng)上的GUI包括：輕型、占用資源少，可配置，高性能，高可靠性。

2 幾種成熟的基于Linux的嵌入式GUI

2.1 MicroWindows/NanoX

MicroWindows是一個(gè)開放源代碼的項(xiàng)目，起源于NanoGUI項(xiàng)目。他支持兩種應(yīng)用程序編程接口，Win32API的實(shí)現(xiàn)叫MicroWindows，類似Xlib API的實(shí)現(xiàn)叫Nano-X。

MicroWindows是一個(gè)基于典型客戶／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的GUI系統(tǒng)，基本分成3層。最底層是面向圖形輸出和鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏的驅(qū)動(dòng)程序；中間層提供底層硬件的抽象接口，并進(jìn)行窗口管理，實(shí)際上是一個(gè)可移植的窗口引擎。他實(shí)現(xiàn)了畫線、區(qū)域填充、多邊形、剪切和多種顏色模式，這些實(shí)現(xiàn)是參考Xfree86而設(shè)計(jì)的；最高層分別提供兼容于Xwindow和Windows CE(Win 32子集)的API。

該項(xiàng)目的主要特色在于提供了類似X的客戶／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和相對(duì)完善的圖形功能，包括一些高級(jí)功能。比如Alpha混合、三維支持、TrueType字體支持等。該項(xiàng)目目前由美國(guó)Century Software公司主持開發(fā)。

2.2 MiniGUI

MiniGUI是原清華大學(xué)教師魏永明主持的一個(gè)自由軟件項(xiàng)目，其目標(biāo)是基于Linux的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)提供一個(gè)輕量級(jí)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。MiniGUI基于SVGALib和LinuXThread庫，采用簡(jiǎn)化的類Windows風(fēng)格的圖形用戶界面，功能限制期不能用于更大的嵌入式系統(tǒng)。

2.3 Qt／Embedded

Qt／Embedded是跨平臺(tái)C++圖形用戶界面工具包，因其面向?qū)ο�、跨平臺(tái)、界面設(shè)計(jì)更美觀而得到廣泛應(yīng)用。基于Qt的X Window程序可以方便地移植到Qt／Embedded版本上。因此，自從Qt／Embedded以GPL條款發(fā)布以來，就有大量的嵌入式開發(fā)商轉(zhuǎn)到Qt／Embedded系統(tǒng)上。

3 Qt／Embedded框架結(jié)構(gòu)及編程關(guān)健技術(shù)

3.1 Qt／Embedded的開發(fā)環(huán)境及工具

使用Troll tech公司的X開發(fā)平臺(tái)自由軟件的自由版：Qt／Embedded 3.3.3。下載RPM包并安裝。Qt支持多種處理器，根據(jù)所選用的處理器進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲煤途幾g，即可得到如下創(chuàng)建應(yīng)用程序所需的軟件包和工具：

(1) Qt／Embedded函數(shù)庫。

(2) 虛擬幀緩沖qvfb(virtual frame buffer)：在X窗口用來運(yùn)行和測(cè)試Qt／Embedded應(yīng)用程序的系統(tǒng)程序。有了他，就可以不必在控制臺(tái)和X11之間來回切換了。

(3) designer：Qt下用于設(shè)計(jì)窗口組件的工具。

(4) tmake：Makefile文件的自動(dòng)生成器。

(5) moc：用于Qt C++擴(kuò)展的meta-object編譯器。

(6) uic：從XML文件生成代碼的用戶界面編譯器。

(7) 其他工具，再加上g++，就可以進(jìn)行基于Qt／Em-bedded的應(yīng)用程序開發(fā)、編譯和調(diào)試了。

3.2 Qt／Embedded的框架結(jié)構(gòu)

圖1是Qt／Embedded的框架結(jié)構(gòu)。相對(duì)于Linux上Qt的另外一個(gè)版本Qt／X11，Qt／Embedded并不依賴于XServer。這使Qt／Embedded相對(duì)于Qt／X11節(jié)省了不少的內(nèi)存。代替X server和Xlib庫的是Qt／Embedded庫。根據(jù)應(yīng)用的需要，可以對(duì)其進(jìn)行配置，編譯后庫的大小從700 kB～7 MB左右，典型應(yīng)用的庫大小大約為2～3 MB。如果事先知道應(yīng)用和相關(guān)的具體組件，還可以將應(yīng)用程序、組件和Qt／Embedded庫靜態(tài)連接，從而更能節(jié)約內(nèi)存