HelloChinaV16图形用户接口(GUI)模块开发指南.ppt

2019/8/5,Email to: ,Page1,基于Hello China V1.6 By Garry.Xin 2009-04-10,嵌入式操作系统：Hello China V1.6 图形用户接口模块开发指南,基于Hello China V1.6 By Garry.Xin 2009-04-10,2019/8/5,Email to: ,Page2,Hello China Since I was a boy, I want to be a huge hero, to save human beings. When I was a teenage, I want to be a mathematician, to solve most complicated questions. When I was twenties, I want to be a good husband, with beautiful wife and lovely baby.,Now I am thirties, not a hero, not a mathematician, only a husband. But I am very confused, what I want to be, and how to be?,2019/8/5,Email to: ,Page3,目录,Hello China GUI模块的最新进展 Hello China V1.6的组成模块 辅助处理工具介绍 Hello China GUI模块开发指南 GUI模块的内部机制简介 GUI应用程序开发指南,2019/8/5,Email to: ,Page4,Hello China GUI模块的初始启动界面,2019/8/5,Email to: ,Page5,Hello China GUI模块的消息框和按钮控件,2019/8/5,Email to: ,Page6,Hello China GUI模块的内嵌程序-日历,2019/8/5,Email to: ,Page7,目录,Hello China GUI模块的最新进展 Hello China V1.6的组成模块 辅助处理工具介绍 Hello China GUI模块开发指南 GUI模块的内部机制简介 GUI应用程序开发指南,2019/8/5,Email to: ,Page8,Hello China V1.6的组成模块,1、BOOTSECT.BIN和REALINIT.BIN为系统初始化模块，运行在实模式下。一旦系统转换到保护模式，这两个模块就不再起作用； 2、1M物理内存预留，用作BIOS代码和数据、字符界面显存等； 3、MINIKER.BIN为一个字符界面驱动程序，后续将逐步淘汰； 4、MASTER.BIN是操作系统核心代码模块，占据128K内存； 5、HCGUI.BIN是图形用户界面代码模块，当前尚未开发完毕，占据64K内存。后续可能会进一步增大，这时候，其它模块需要顺延调整； 6、点阵汉字库和图标库，是HCGUI模块使用的资源库，没有任何代码，只是存储了点阵汉字、系统常用的显示图标等资源； 7、其它模块，比如网络模块等，放在图标库之后。,2019/8/5,Email to: ,Page9,目录,Hello China GUI模块的最新进展 Hello China V1.6的组成模块 辅助处理工具介绍 Hello China GUI模块开发指南 GUI模块的内部机制简介 GUI应用程序开发指南,2019/8/5,Email to: ,Page10,Hello China V1.6开发辅助工具,2019/8/5,Email to: ,Page11,目录,Hello China GUI模块的最新进展 Hello China V1.6的组成模块 辅助处理工具介绍 Hello China GUI模块开发指南 GUI模块的内部机制简介 GUI应用程序开发指南,2019/8/5,Email to: ,Page12,Hello China V1.6 GUI模块开发指南,步骤一：采用VC 6.0，打开HCNGUI.DSW项目，在其中编写功能代码。这个过程跟开发Windows程序一样。完毕后，编译为Release版本，形成HCNGUI.DLL库。此过程后面会做进一步介绍； 步骤二：把上述HCNGUI.DLL文件，拷贝到一个工作目录下（也可以直接以Release目录为工作目录，这样就可避免拷贝操作），运行PROC.BAT批处理命令，即可生成VFLOPPY.VFD文件； 步骤三：用上述生成的VFD文件，启动虚拟机即可。建议采用Virtual PC做试验，VMWare在支持图形模式方面存在一定问题（或许需要安装一些额外的插件），因此没有在VMWare上调试过。,PROC.BAT批处理文件内容： del master.bin /删除掉旧的MASTER.BIN文件。 del hcngui.bin /删除掉旧的HCNGUI.BIN文件。 process -i master.dll -o master.bin /处理MASTER.DLL文件，输出为MASTER.BIN模块。 process -i hcngui.dll -o hcngui.bin /处理HCNGUI.DLL文件，输出为HCNGUI.BIN模块。 append -s master.bin -a hcngui.bin /把HCNGUI.BIN模块跟MASTER.BIN模块合并，输出合并后的MASTER.BIN模块。 Vfmaker /创建虚拟软盘影像文件。,2019/8/5,Email to: ,Page13,Hello China V1.6 GUI模块开发注意事项,主意事项： 1、确保BOOTSECT.BIN/REALINIT.BIN/MINIKER.BIN/MASTER.BIN等四个文件，都位于工作目录下。VFMaker程序读取这四个文件，以生成可启动虚拟软盘文件（VFLOPPY.VFD）； 2、当前工作目录下的MASTER.DLL文件，是最新版本的Hello China内核模块，不要删除。若需要更新内核模块，则需按照跟HCNGUI.DLL同样的操作顺序，编译生成release的MASTER.DLL后，重新拷贝到工作目录； 3、PROC.BAT文件，实际上就是执行了APPEND.EXE和PROCESS等程序，把各个二进制模块进行统一处理，并直接执行VFMaker，生成可用的虚拟软盘影像。若对这些工具的使用方法比较熟悉，可一步一步的执行生成VFLOPPY.VFD文件，以进一步熟悉其中的过程。,2019/8/5,Email to: ,Page14,Hello China V1.6 GUI模块二进制影像和工具包,Hello China V1.6二进制影像文件，包含工作目录中的所有二进制模块和开发支持工具。可直接拷贝到工作目录下使用。 PROC.BAT是批处理文件，对于GUI模块的开发，只需要采用最新编译的RELEASE版本HCNGUI.DLL，替代该目录下的相同文件，然后运行PROC.BAT，即可生成VFLOPPY.VFD。,2019/8/5,Email to: ,Page15,Hello China V1.6 GUI模块当前源代码结构,2019/8/5,Email to: ,Page16,Hello China V1.6 GUI模块加载和初始化过程,GUI模块的加载过程： 第一步：操作系统核心加载到内存中，完成初始化后，会初始化静态模块（GUI模块作为静态模块实现），目前只有GUI一个静态模块； 第二步：GUI模块的入口例程被调用，这时候，GUI模块应该执行初始化代码，完成必要的初始化任务，以准备后续执行； 第三步：GUI模块初始化后，操作系统核心会创建系统支持线程，比如系统空闲线程（IDLE线程）、CPU统计线程和shell线程等； 第四步：核心支撑线程创建完毕后，整个操作系统初始化完毕，此时系统控制权转移到shell线程，可执行用户输入操作。 注意：操作系统核心对象的初始化和驱动程序的加载和初始化，是在GUI模块初始化之前完成的。,2019/8/5,Email to: ,Page17,Hello China V1.6 GUI模块的初始化,GUI模块的初始化代码： extern “C“ BOOL _init() if(!Video.Initialize( ,初始化代码完成的任务： 1、初始化显示器对象（Video对象），以支持图形输出。当前版本中，显示器被初始化为1024*768*32模式，flat显存模式； 2、初始化全局参数对象，比如系统颜色、窗口标题栏高度等全局参数； 3、初始化窗口管理对象，以实现窗口机制的支撑； 4、替换缺省的shell为RAWIT（RAW input thread）。缺省的SHELL是基于字符界面的shell，在MASTER.BIN模块中实现； 5、返回TRUE，以指示系统模块初始化成功。 注： 1、初始化代码在GUIENTRY.CPP文件中； 2、RAWIT代码，在KTHREAD目录下的RAWIT文件中实现。,2019/8/5,Email to: ,Page18,Hello China V1.6 GUI模块的单一功能开发,所谓单一功能开发，指的是完成显示汉字、显示BMP/JPG图形、显示光标/鼠标、3D/光照效果等GUI支撑功能的开发。这些功能重点在图形编程和算法上，无须涉及到用户交互，因此可按照下列步骤进行： 第一步：把RAWIT入口函数（RAWIT函数）中所有代码删除，添加上单一功能代码，重新编译即可。实际上，在RAWIT函数被调用前，系统所有功能都已经初始化完毕了； 第二步：在开发中，可直接调用DrawPixel、DrawLine、DrawRectangle等图形输出函数。这些函数的第一个参数，是Video对象（一个全局对象）指针，另外的参数含义十分明了； 第三步：对于常用的系统颜色，比如窗口标题、控件表面等，可直接引用GlobalParams全局对象中定义的颜色值（可参考INCLUDE目录中的GLOBAL.H头文件和VIDEO目录下的GLOBAL.CPP源文件）； 第四步：开发功能完成后，可编译连接，通过PROC.BAT批处理文件生成VFLOPPY.VFD文件，直接引导Virtual PC。,2019/8/5,Email to: ,Page19,目录,Hello China GUI模块的最新进展 Hello China V1.6的组成模块 辅助处理工具介绍 Hello China GUI模块开发指南 GUI模块的内部机制简介 GUI应用程序开发指南,2019/8/5,Email to: ,Page20,GUI模块的消息传递机制,对于鼠标消息，传递过程如下： 1、用户移动鼠标，引发鼠标中断。鼠标驱动程序的中断服务例程读取鼠标的状态数据，并创建一个内核消息，把该消息发送给当前输入焦点线程； 2、在GUI模块初始化的时候，采用RAWIT线程替换了字符界面的shell。这样RAWIT就成为GUI模式的当前输入焦点线程，于是鼠标消息会首先被RAWIT得到； 3、 RAWIT线程根据鼠标消息发生的位置（相对于屏幕），查询窗口树，得到该消息所落入的窗口对象； 4、进一步检索到上述窗口对象所属的核心线程，然后创建一个窗口消息，把该窗口消息发送到对应的核心线程。这时候鼠标消息进入到核心线程消息队列； 5、每个GUI线程的消息循环代码，会从本地线程消息队列中得到鼠标消息，并分发到对应的窗口（实际上是调用了窗口的窗口函数），于是消息得到处理。,2019/8/5,Email to: ,Page21,GUI模块窗口对象的组织,First child,Ancestor,Last child,Second child,First child,Last child,Second child,First child,Last child,Second child,1） 每个窗口对象维持四个指针：父窗口对象指针、第一个孩子窗口对象指针、下一个兄弟对象指针、上一个兄弟对象指针； 2） 系统创建的第一个窗口，作为所有窗口的父窗口，称为祖先窗口； 3） 系统中的所有窗口组成了一个窗口树，作为所有消息分发的基础。,2019/8/5,Email to: ,Page22,窗口鼠标消息的归属窗口判断过程,static HANDLE GetFallWindowFromTree(HANDLE hWnd,int x,int y) _WINDOW* pWindow = (_WINDOW*)hWnd; _WINDOW* pChild = NULL; HANDLE hResult = NULL; if(NULL = pWindow) return NULL; /Check children first. pChild = pWindow-pChild; do if(NULL = pChild) break; hResult = GetFallWindowFromTree(HANDLE)pChild,x,y); if(hResult) return hResult; pChild = pChild-pNextSibling; while(pChild != pWindow-pChild);,/If reach here,it means not any child contain the specified point. if(PtInRegion(pWindow-pRegion,x,y) return (HANDLE)pWindow; return NULL; ,上述代码位于KTHREADRAWIT.CPP文件中，在RAWIT线程处理鼠标输入消息的时候调用。 该函数根据鼠标输入消息的位置（X,Y），找到一个落入的窗口对象。 该函数采用递归调用的方式，实现了窗口树的深度优先搜索。 按照目前的实现，该函数不可能返回NULL（虽然理论上是可以的）。因为祖先窗口实际上覆盖了整个屏幕，任何鼠标点击消息，最终都会被窗口祖先处理。,2019/8/5,Email to: ,Page23,键盘消息的归属窗口判断过程,键盘消息被送达窗口的过程如下： 1、用户通过键盘输入，引发键盘中断； 2、键盘中断处理程序读取用于输入和键盘状态，形成键盘消息； 3、键盘中断处理程序把上述键盘消息发送给RAWIT； 4、RAWIT进一步把消息转换为窗口消息，然后发送给当前焦点窗口所在线程； 5、当前焦点窗口所在线程处理该消息。 在WindowManager中，维持了当前焦点窗口和对应的核心线程： struct _WINDOW_MANAGER _WINDOW* pWndAncestor; /The first window of the system,it is all other windows ancestor. HANDLE hCurrThread; /Current focus thread. _WINDOW* pCurrWindow; /Current focus window. 窗口焦点改变的过程，同时也会更新当前焦点线程和焦点窗口。需要注意： 1、当前获得CPU运行的线程，不一定是当前焦点线程； 2、当前焦点线程的状态，不一定是运行，可以是任何状态； 3、当前焦点窗口即是屏幕焦点窗口。,2019/8/5,Email to: ,Page24,线程的消息循环,DWORD GuiShellEntry(LPVOID) MSG Msg; if(!InitGuiShell() return 0; while(TRUE) if(GetMessage( ,线程的消息循环完成下列动作： 1、循环检测消息队列，处理每个消息； 2、对于窗口消息，则调用DispatchWindowMessage，把消息分发给指定窗口（消息的归属窗口，由RAWIT线程指定）； 3、对于其它消息，则直接在消息循环中处理。但针对GUI应用，绝大部分消息是窗口消息。,2019/8/5,Email to: ,Page25,窗口的创建,HANDLE CreateWindow( DWORD dwWndStyle, /窗口风格，控制窗口外观。 TCHAR* pszWndTitle, /窗口标题字符串，最大64字节 int x, /窗口左上角的x坐标，相对于屏幕； int y, /窗口左上角的y坐标，相对于屏幕； int cx, /窗口宽度； int cy, /窗口高度； _WINDOW_PROC WndProc, /窗口过程指针； HANDLE hParent, /窗口的父窗口句柄； HANDLE hMenu, /窗口菜单句柄； _COLOR clrbackground, /窗口的背景颜色，将采用该颜色刷新窗口客户区； LPVOID lpReserved); /保留未来使用。,2019/8/5,Email to: ,Page26,窗口的外观风格（dwWndStyle）,2019/8/5,Email to: ,Page27,窗口消息和消息机制,在Hello China的实现中，有两种类型的消息： 内核消息：该消息定义如下，通过SendMessage和GetMessage两个函数进行发送和接收： typedef struct _MSG WORD wCommand; WORD wParam; DWORD dwParam; MSG; 内核消息是一种通用消息，在没有窗口（或GUI）的情况下，也是适用的。 窗口消息：在Hello China的窗口机制中被引入，是整个窗口体系中最核心的数据交换机制。该消息通过SendWindowMessage函数来发送，通过窗口过程进行处理。消息定义如下： struct _WINDOW_MESSAGE HANDLE hWnd; /消息的目标窗口句柄 UINT message; /消息类型，比如WM_CREATE,WM_DRAW等 WORD wParam; /16位消息参数，一般用于WM_NOTIFY消息中，标识控件ID WORD wReserved; /保留 DWORD lParam; /32位消息参数，不同的消息类型有不同的使用方式。 ;,2019/8/5,Email to: ,Page28,窗口过程和窗口消息处理,窗口过程定义如下： typedef DWORD (*_WINDOW_PROC)(HANDLE hWnd,UINT msg,WORD wParam,DWORD lParam); 窗口过程是所有窗口消息的实际处理函数。任何一个窗口消息，都会被发送到对应的窗口过程进行处理。 下面是窗口过程的一个具体实例： DWORD HelloWndProc(HANDLE hWnd,UINT message,WORD wParam,DWORD lParam) HANDLE hDC = GetClientDC(hWnd); switch(message) case WM_DRAW: TextOut(hDC,0,0,”Hello,World!”); /Text out Hello World in windows client area. break; default: break; return DefWindowProc(hWnd,message,wParam,lParam); 任何一个窗口过程，都必须在消息处理的最后，调用缺省窗口过程DefWindowProc。,2019/8/5,Email to: ,Page29,窗口消息的发送-SendWindowMessage函数,利用SendWindowMessage函数向一个特定窗口发送消息，比如： _WINDOW_MESSAGE msg; msg.hWnd = GetParentWindow(hWnd); msg.message = WM_NOTIFY; msg.wParam = dwButtonId; msg.lParam = (DWORD)hWnd; SendWindowMessage(msg.hWnd, 上述代码示例了一个窗口空间，向其父窗口发送通知消息的过程。 SendWindowMessage函数直接调用了目标窗口的窗口过程，来处理消息。,2019/8/5,Email to: ,Page30,窗口相关的函数调用（API接口）,2019/8/5,Email to: ,Page31,窗口相关的函数调用（API接口）Cont.,2019/8/5,Email to: ,Page32,图形设备接口（GDI）对象,设备上下文（Device Context，DC）是最重要的图形设备接口对象，所有绘图操作，都以DC对象句柄作为输入参数。在当前版本的实现中，DC定义如下： struct _DC DWORD dwDCType; /DC type. _PEN* pPen; /Current drawing pen. _BRUSH* pBrush; /Current drawing brush. _FONT* pFont; /Current drawing font. _POINT Point; /Current position to draw. _VIDEO* pVideo; /Video device this DC based on. HANDLE hOther; /Other device this DC based on,such as PRINTER. HANDLE hWindow; /Window object of this DC. _REGION* pRegion; /Clip zone object of the home window of this DC. ;,2019/8/5,Email to: ,Page33,图形设备接口（GDI）对象,其它相关的GDI对象： Brush，在绘制矩形等封闭对象的时候，采用Brush来填充封闭对象； Pen，画笔对象，在进行图形或文字输出的时候，采用Pen定义的属性来进行输出； Font，字体对象，用于指定文字输出的字型和大小等字体属性。 上述对象都跟DC对象关联，可以通过SelectXXX函数调用来改变这些GDI对象与DC的关联关系。,2019/8/5,Email to: ,Page34,GDI对象的使用,通过调用SelectXXX函数，来修改特定DC的GDI对象属性。DC对象被创建的时候，会以缺省设置创建这些GDI对象。 下列代码，以紫罗兰颜色绘制一个矩形： HANDLE hBrush,hOldBrush; HANDLE hDC = GetClientDC(hWnd); hBrush = CreateBrush(FALSE,COLOR_VIOLET); if(NULL = hBrush) /Can not create new brush. return; hOldBrush = SelectBrush(hDC,hBrush); /Replace old brush use new one. DrawRectangle(hDC,2019/8/5,Email to: ,Page35,GDI相关的系统调用,2019/8/5,Email to: ,Page36,GDI相关的系统调用,2019/8/5,Email to: ,Page37,Hello China文件系统接口,通过CreateFile接口函数，可完成文件的创建、打开等操作。该函数还可打开一个硬件设备，比如IDE硬盘设备、COM串口设备等。 下面的代码，示例了如何创建一个新的文件对象： HANDLE hFile = NULL; TCHAR* pszFileName = “C:HELLOCN.TXT”; hFile = CreateFile(pszFileName, FILE_ACCESS_WRITE | FILE_OPEN_ALWAYS, /If existing then open it,else create a new one. 0, NULL); if(NULL = hFile) MessageBox(hWnd,”Can not create the specified file.”,”Error”,MB_OK); else /Access the newly created file here. CloseFile(hFile);,2019/8/5,Email to: ,Page38,Hello China文件系统接口,通过CreateFile接口函数，可完成文件的创建、打开等操作。该函数还可打开一个硬件设备，比如IDE硬盘设备、COM串口设备等。 下面的代码，示例了如何打开一个已经存在的文件： HANDLE hFile = NULL; TCHAR* pszFileName = “C:HELLOCN.TXT”; hFile = CreateFile(pszFileName, FILE_OPEN_EXISTING, /If existing then open it,else create a new one. 0, NULL); if(NULL = hFile) MessageBox(hWnd,”Can not open the specified file.”,”Error”,MB_OK); else /Access the newly created file here. CloseFile(hFile);,2019/8/5,Email to: ,Page39,Hello China文件系统接口,ReadFile和WriteFile两个函数，完成文件的读写操作。下面的代码实现了一个文件的拷贝操作： HANDLE hSrcFile = NULL; HANDLE hTargetFile = NULL; CHAR buffer128; DWORD dwRead,dwWritten; /Open the source file and create the target file. while(ReadFile(hSrcFile,128,buffer,2019/8/5,Email to: ,Page40,目录,Hello China GUI模块的最新进展 Hello China V1.6的组成模块 辅助处理工具介绍 Hello China GUI模块开发指南 GUI模块的内部机制简介 GUI应用程序开发指南,2019/8/5,Email to: ,Page41,GUI应用程序开发步骤,GUI应用程序开发步骤之一：在HCNGUI工程中的APP目录下，添加应用程序代码文件和头文件。 以“Hello，World！”为例，添加下列两个文件到APP目录，并添加到HCNGUI的工程工作区中的APP目录下：,Hellow.h 代码只声明了Hello World程序的入口点： /The example of GUI application. /Hello world application entry point. DWORD HelloWorld(LPVOID);,2019/8/5,Email to: ,Page42,GUI应用程序开发步骤,GUI应用程序开发步骤之二：编辑Hellow.CPP文件，输入源代码,GUI应用程序开发步骤之三：把Hellow.H文件包含在KTHREADAPPBAND.CPP文件中，如下： /Header files for applications. #include “APPCLENDAR.H“ #include “APPHELL