嵌入式图形用户界面编程

嵌入式图形用户界面编程综合课程设计2013.9.27嵌入式GUI概述GUI(GraphicsUserInterfase),图形用户界面，借助菜单、按钮等标准界面元素和鼠标进行操作，帮助用户方便地向计算机系统发出指令，并将系统运行的结果同样以图形方式显示给用户。嵌入式GUI：轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、可配置。常用嵌入式GUIMicroWindowsMiniGUI其他图形平台：Qt/Embedded等IntroductionMiniGUI，是魏永明先生于1998年底主持和开发的一个自由软件项目，现由北京飞漫软件技术有限公司维护并开展后续开发。最后一个采用GPL授权的MiniGUI版本是1.6.10，从MiniGUI2.0.4开始MiniGUI被重写并使用商业授权。Introduction历经十余年时间，MiniGui已经成为性能优良、功能丰富的嵌入式图形用户界面支持系统，可支持任意一个多任务嵌入式操作系统；实际已支持linux/uClinux、eCos、uC/OS-Ⅱ、VxWorks等嵌入式操作系统和数十种SOC芯片，已验证的硬件平台包括ARM-basedSoCs、MIPSbasedSoCs、IA-basedSoCs、PowerPC、M68K(DragonBall/ColdFire)、Intelx86等等。广泛应用于通讯、医疗、工控、电力、机顶盒、多媒体终端等领域。使用MiniGUI成功开发产品的企业有华为、中兴通讯、大唐移动、长虹、TCL、联想、迈瑞、南瑞、炬力、D2等。这些用户广泛分部在中国大陆、台湾、新加坡、韩国、美国、德国、意大利、印度、以色列等国家和地区。Introduction值得一提的是，在中国自主开发的3G通讯标准TD-SCDMA中，约有60%获得入网许可证的TD-SCDMA手机使用MiniGUI作为其嵌入式图形平台，以支撑浏览器、可视电话等3G应用软件的运行，其中有联想TD30t、海信T68、中兴通讯U85等大家熟悉的TD手机型号。MiniGUI典型应用Wi-Fi手机界面MiniGUI典型应用3G手机联想TD30t,支持可视电话、CMMB手机电视、乐随身听、手机视频等3G典型应用。MiniGUI典型应用下图是飞漫软件为某市政府开发的法律及政务查询系统。MiniGUI典型应用东大集成电路有限公司采用MiniGUI在Linux操作系统上开发的PDA产品界面MiniGUI典型应用南京南瑞自动控制有限公司采用MiniGUI开发的电力监控设备特点优势

MiniGUI为嵌入式Linux系统提供了完整的图形系统支持，是全球针对嵌入式Linux仅有的两个商用嵌入式GUI系统之一。MiniGUI为嵌入式Linux系统提供了完整的多进程支持；可以MiniGUI-Processes、MiniGUI-Threads或者MiniGUI-Standalone三种运行模式运行。MiniGui的三种运行模式Minigui-Threads。运行在Minigui-Threads上的程序可以在不同的线程中建立多个窗口，但所有的窗口在一个进程或者地址空间中运行，这种模式适合大多数传统意义上的嵌入式操作系统，如linux，uClinux；也是默认模式。Minigui-Lite。和Minigui-Threads相反，它上的每个程序是单独的进程，每个进程也可以建立多个窗口。它适合具有完整UNIX特性的嵌入式Linux；Minigui-Standalone。这种运行模式下，MiniGUI可以以独立进程方式运行，既不需要多线程也不需要多进程的支持，这种模式适合功能单一的应用场合。比如uClinux的嵌入式产品中。MiniGUI的主要技术特性1、硬件适配性：

可运行于各种含有MMU(内存管理单元)的32位处理器架构之上，如ix386、ARM、MIPS、PowerPC等。支持低端显示设备(比如单色LCD)和高端显示设备(8位色及以上显示设备)。对显示设备分辨率无最大和最小限制。MiniGUI的主要技术特性

副屏支持。当系统中有多个视频设备时，可将一个作为MiniGUI的主屏，实现完整的多窗口系统；而其它设备作为副屏，在其上通过MiniGUI的图形接口来实现文字渲染、图形显示等功能。

可支持各种输入设备，如PC键盘、PC鼠标、小键盘(Keypad)、触摸屏、遥控器等等。

多种键盘布局的支持。MiniGUI除支持常见的美式PC键盘布局之外，还支持法语、德语等西欧语种的键盘布局。

MiniGUI的主要技术特性2、资源消耗:MiniGUI的静态存储随配置选项的不同而不同，最少需占用1MB静态存储空间。MiniGUI启动后，初始占用1MB动态存储空间。建议系统内存为8MB以上。MiniGUI的主要技术特性3、操作系统适配性:支持Linux操作系统(非uClinux操作系统)。内建资源支持。可以将MiniGUI所使用的资源，诸如位图、图标和字体等编译到函数库中，该特性可提高MiniGUI的初始化速度，并且非常适合无文件系统支持的实时嵌入式操作系统。针对嵌入式系统的特殊支持，包括一般性的I/O流操作，字节序相关函数等。MiniGUI的主要技术特性4、窗口子系统特性：完备的多窗口机制和消息传递机制。使用MiniGUI-Threads运行模式时，可在不同线程中创建主窗口，并支持线程间的消息传递；使用MiniGUI-Processes运行模式时，支持完整的多进程窗口系统。对话框和消息框支持。MiniGUI的主要技术特性提供常用的控件类，包括静态文本框、按钮、单行和多行编辑框、列表框、组合框、菜单按钮、进度条、滑块、属性页、工具栏、树型控件、月历控件、旋钮控件、酷工具栏、网格控件、动画控件等。其它GUI元素，包括菜单、加速键、插入符、定时器等。MiniGUI的主要技术特性5、图形子系统特性：提供有增强GDI函数，包括光栅操作、复杂区域处理、椭圆、圆弧、多边形以及区域填充等函数。在提供有兼容于C99规范的数学库平台上，还提供有高级二维绘图函数，可设置线宽、线型以及填充模式等。通过MiniGUI的图形抽象层及图形引擎技术，也可以让上述高级GDI接口在低端显示屏上实现。各种流行图像文件的支持，包括WindowsBMP、GIF、JPEG、PNG等(JPEG及PNG的支持通过libjpeg及libpng函数库提供)。MiniGUI的主要技术特性Windows的资源文件支持，如位图、图标、光标等。多字符集和多字体支持，目前支持ISO8859-1～ISO8859-15、GB2312、GBK、GB18030、BIG5、EUC-JP、Shift-JIS、EUC-KR、UNICODE(UTF-8、UTF-16编码)等字符集，支持等宽点阵字体、变宽点阵字体、Qt/Embedded使用的嵌入式字体QPF、TrueType矢量字体(对TrueType的支持通过freetype1.3函数库提供)。

输入法支持，用于提供各种可能的输入形式；内建有适合PC平台的汉字(GB2312)输入法支持，包括内码、全拼、智能拼音、五笔及自然码等。MiniGUI的技术优势可伸缩性强。对CPU主频要求不高，可以运行在CPU主频只有60MHz的低端产品中。轻型、占用资源少。MiniGUI是一个定位于轻量级的嵌入式图形库，MiniGUI库所占的空间最小可以裁剪到500K左右，对目前的嵌入式设备来说，满足这一条件是绰绰有余的。此外，测试结果表明，MiniGUI能够在CPU主频为30MHz，仅有4MRAM的系统上正常运行(使用uClinux操作系统)，这是其它针对嵌入式产品的图形系统所无法达到的。MiniGUI的技术优势高性能、高可靠性。MiniGUI良好的体系结构及优化的图形接口，可确保最快的图形绘制速度。可配置性。MiniGUI可对硬件平台，操作系统，运行模式，需要支持的GAL引擎和IAL引擎，以及引擎相关选项。需要支持的字体类型，字符集，图像文件格式，控件类等进行定制配置。

支持多种嵌入式操作系统，具备优秀的可移植性；MiniGui的体系结构FrameWork、MMI、KeyAPPs等应用程序接口MiniGuiPortableLayerANSICDevicesuC/OS-Ⅱ、Linux、uClinux、Linux、VxWorks、pSOSARM、MIPS、PowerPC、ix86MiniGui的体系结构MiniGui有良好软件架构，通过抽象层将MiniGui上层和底层操作系统隔离开来，在不同的的操作系统上，MiniGui提供完全兼容的API接口。基于MiniGui的应用程序一般通过ANSIC库以及MiniGui自身提供的API来实现自己的功能；MiniGui中的“可移植层”可将特定操作系统及底层硬件的细节隐藏起来，而上层应用程序则无需关心底层的硬件平台输出和输入设备。MiniGui特有的运行模式也给跨操作系统的支持提供了便利。MiniGui提供的软件包libminigui-1.6.10.tar.gz：MiniGui函数库源代码，其中包括下面三个函数库：libminigui：提供窗口管理和图形接口的核心函数库，和大量标准控件。libmgext：libminigui的一个扩展库，提供一些高级控件以及文件打开对话框等。libvcongui：一个应用程序可用的虚拟控制台窗口，可以方便在minigui环境中运行字符界面的应用程序。MiniGui提供的软件包minigui-res-1.6.10.tar.gz：MiniGui所使用的资源文件，包括基本字体，图标、位图和鼠标等等。mg-samples-1.6.10.tar.gz：MiniGui应用示列程序。mde-1.6.10.tar.gz：MiniGui的综合演示程序包，包含了MiniGui的控件演示程序、字体演示程序、对话框演示程序、记事本演示程序，还有推箱子、扫雷、俄罗斯方块等游戏。MiniGui的安装1、硬件环境x86PC2、软件环境Linux操作系统----Ubuntu9.10准备源代码包库文件：libminigui-1.6.10.tar.gz资源文件：minigui-res-1.6.10.tar.gz示例文件：mg-samples-1.6.10.tar.gz综合演示文件：mde-1.6.10.tar.gzJPEG图形支持库：jpegsrc.v6b.tar.gzPNG图形支持库：libpng_src.tgzQBFB，模拟帧缓冲支持库参考文献MiniGUI技术白皮书forV2.0.4/1.6.10[PDF]：该文档描述了MiniGUIV2.0.4/1.6.10的技术特性。DatasheetforMiniGUIV2.0.4/1.6.10[PDF]：该文档对MiniGUIV2.0.4/1.6.10产品功能特性进行了详尽的介绍。《MiniGUI用户手册》V2.0.4/1.6.10[PDF]：主要描述MiniGUI的编译时配置选项和运行时配置选项。参考文献《MiniGUI编程指南》V2.0.4/1.6.10[PDF]：该文档是一本关于MiniGUI编程的完整指南，讲述了MiniGUI编程的基础知识和各种编程方法及技巧，并详细地描述了主要的API函数。《MiniGUIAPI参考手册》V1.6.10：本文档是MiniGUIV2.0.4最详尽的应用程序编程接口参考手册。其中描述了MiniGUI所有的函数、结构、消息以及控件的接口定义和使用方法，是进行MiniGUI编程不可缺少的手册。安装minigui资源文件将所下载的源代码包拷贝到工作目录/home/missxx/minigui/下。打开一个终端窗口，切换为超级用户：missxx@missxx-desktop:~/minigui$su密码：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#tar-xvzfminigui-res-1.6.10.tar.gz（解压缩）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#cdminigui-res-1.6.10（进入到所加压的目录下）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/minigui-res-1.6.10#makeinstall（安装）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/minigui-res-1.6.10#ls/usr/local/lib/minigui/res/（在配置文件中有默认的安装路径）查看被安装好的文件如下：bmpcursorfonticonimetabcd..退出文件夹安装minigui库文件root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#tar-zxvflibminigui-1.6.10.tar.gzroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#cdlibminigui-1.6.10root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#./configureroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#makeroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#makeinstallroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#ls/usr/local/lib（以配置文件中的默认安装路径查看安装结果）root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libminigui-1.6.10#cd..说明一般来说，安装软件库后需要将库的路径更新到配置文件/etc/ld.so.conf中。由于配置文件已存在/usr/local/lib路径，因此可不用添加。在安装过程中，使用的是默认配置选项。--target选项用于指定目标平台--prefix选项用于指定minigui函数库的安装路径--host选项用语指明宿主机的类型--enable–lite用于指出生成基于进程的lite版本，而不生成基于线性的thread版本安装minigui支持库libpngroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#tar–zxvflibpng_src.tgzroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#cdlibpngroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libpng#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libpng#makeinstall出现错误提示没有zlib.h,安装apt-getinstallzlib1g-devroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/libpng#cd..安装minigui支持库libjpegroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#tar–zxvfjpegsrc.v6b.tar.gzroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#cdjpeg-6b/root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#makeinstall安装过程中提示错误：无法创建普通文件“/usr/local/man/man1/cjpeg.1”:没有那个文件或目录make:***[install]错误1。经过查看发现/usr/local/man/下没有man1这个文件夹，建立此文件夹，再安装。root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#mkdir/usr/local/man/man1root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#makeinstallroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/jpeg-6b#cd..查看库文件安装是否成功库文件分为动态链接库和静态链接库，查看所安装的库文件：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#ls/usr/local/liblibmgext-1.6.so.10libminigui.alibvcongui-1.6.so.10libmgext-1.6.so.10.0.0libminigui.lalibvcongui-1.6.so.10.0.0libmgext.alibminigui.solibvcongui.alibmgext.lalibpng.alibvcongui.lalibmgext.solibpng.solibvcongui.solibminigui-1.6.so.10libpng.so.2miniguilibminigui-1.6.so.10.0.0libpng.so.2.1.0.12python2安装QvfbminiGUI是基于帧缓存的，而不是我们平时PC平台上X窗口，所以需要qvfb模拟帧缓存来运行显示效果。qvfb是基于qt的工具安装的时候要指定qt库，直接下载最新的qt安装。//root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#sudoapt-getinstallqt3-dev-tools-embedded//apt-getinstalllibqt3-headerslibqt3-mt-devroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#apt-getinstallqt4-dev-tools在提示“解压缩后会消耗掉51.4MB的额外空间。您希望继续执行吗？[Y/n]”后，键入y，回车Qvfb配置先运行下列指令：exportgal_engine=qvfbexportdefaultmode=640x480-16bpp（在这里是640x480不是640*480）exportial_engine=qvfb注意在运行例程的时候先运行qvfb&，打开qvfb后，在FILE—>configure下选择640x48016位色测试：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui#qvfb&编译测试示例程序mg-samples-1.6.10.tar.gz是《MiniGUI编程指南》的示例代码。《MiniGUI编程指南》可从官方网上下载，编译过程如下：root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#tar–zxvfmg-samples-1.6.10root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/#cdmg-samples-1.6.10root@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#lsroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#./configureroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#makeinstall运行程序./hellowordroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10#cdsrcroot@missxx-desktop:/home/missxx/minigui/mg-samples-1.6.10/src#./helloworld作业1请大家自己学习安装MiniGui的综合演示程序包：mde-1.6.10.tar.gz以Helloworld程序为例说明程序架构1、头文件#include<minigui/common.h>#include<minigui/minigui.h>#include<minigui/gdi.h>#include<minigui/window.h>#include<minigui/control.h>#include<stdio.h>common.h包括MiniGui常用的宏及数据类型的定义。minigui.h包含了全局的和通用的接口函数以及某些复杂项函数的定义。gdi.h包含了绘图函数的接口的定义。window.h包含了窗口有关的宏、数据类型、数据结构的定义以及函数接口声明。control.h包含了所有内建控件的接口定义。程序架构2）MiniGUIMain函数入口点函数原型：intMiniGUIMain(intargc,constchar*argv[])

{

}

参数argc和argv与C程序main函数的参数argc和argv的含义是一样的，分别为命令行参数个数和参数字符串数组指针。Main函数已经在MiniGUI的函数库中定义了，该函数在进行MiniGUI初始化工作之后调用了MiniGUIMain函数。程序架构3、设置主窗口属性—MAINWINCREATE结构描述

CreateInfo.dwstyle=WS_VISIBLE|WS_BORDER|WS_CAPTION;//设置主窗口风格为初始可见的，并具有边框和标题栏CreateInfo.dwExstyle=WS_EX_NONE;//设置该主窗口没有扩展风格

CreateInfo.spCaption=“Hello,MiniGui！”;//设置主窗口的标题名

CreateInfo.hMenu=0;//设置主窗口没有主菜单

CreateInfo.hCursor=GetSystemCursor(0);//设置主窗口光标为缺省光标

CreateInfo.hIcon=0;//设置主窗口没有图标

CreateInfo.MainWindowProc=HelloWinProc;//设置主窗口的消息处理过程函数，所有发往该窗口的消息由该函数来处理

CreateInfo.lx=0;

CreateInfo.ty=0;

CreateInfo.rx=320;

CreateInfo.by=240;//设置窗口的左上角坐标（0，0），右下角坐标（320,240）

CreateInfo.iBkColor=COLOR_lightwhite;//设置主窗口的背景色为白色，COLOR_lightwhite为预定义像素值

CreateInfo.dwAddData=0;//设置主窗口的附加值为无

CreateInfo.hHosting=HWND_DESKTOP;//设置主窗口的托管窗口为桌面

程序架构4、创建和显示主窗口//创建主窗口

hMainWnd=CreateMainWindow(&CreateInfo);

CreateMainWindow创建主窗口，参数是指向MAINWINCREATE结构的指针CreateInfo，返回值为所创建的主窗口的句柄。MAINWINCREATE结构描述一个主窗口的属性。//显示主窗口

ShowWindow(hMainWnd,SW_SHOWNORMAL);显示主窗口到屏幕上。程序架构5、进入消息循环事件发生后，

MiniGUI将事件转换为一个消息，并将消息放入目标程序的消息队列之中。应用程序现在的任务就是执行消息循环代码，不断地从消息队列中取出消息，进行处理。//消息循环while(GetMessage(&Msg,hMainWnd)){

TranslateMessage(&Msg);

DispatchMessage(&Msg);

}程序架构6、窗口过程函数staticintHelloWinProc(HWNDhWnd,intmessage,WPARAMwParam,LPARAMlParam)

{

HDChdc;

switch(message){

//创建时发送的消息，用来做初始化处理

caseMSG_PAINT:

hdc=BeginPaint(hWnd);

TextOut(hdc,100,100,“Hello,MiniGui!”);//屏幕输出

EndPaint(hWnd,hdc);

return0;//表明不需要进入默认处理函数中//结束时一些处理函数，单击窗口右上角关闭按钮，发送MSG_CLOSE消息，主要销毁主窗口和发送quit消息以退出消息循环

caseMSG_CLOSE:

DestroyMainWindow(hWnd);

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