（电路与系统专业论文）基于UML的嵌入式GUI系统的分析与设计[电路与系统专业优秀论文].pdfVIP

太簸瑾工大学磺霉 宠生学经论文 基于u m l 的嵌入式g u i 系统的分析与设计 摘要 嵌入式图形用户乔丽( g t n ) 系统是嵌入式操作系统的一个重要组 成部分，随着嵌入式系统硬件设备的可获得性的提高和价格的不断蹲 低及嵌入式系统臌用范围的不断扩大，嵌入式g u i 系统的重要性越来 越突窭。嵌入式g u i 系统这样一今美春一定规模和复杂性戆软件系统 是一项工程，必须按工程的方法加以组织，并经过分析、设计、实现、 测试、维护等一系列的软件生命周期阶段。编程怒重要的，但系统建 摸更为羹要，这对予提离软搏质爨、可靠性、可重耀性，缕短软件开 发周期非常重要。 本文致力予在嵌入式g u i 系统静牙发孛探讨系统建摸遴论懿痰耀 研究和实践开发。利用不同的模裂来描述一个应用系统在不同生命周 期中的备种静态结构和动态行为方面的特征，为其进行建模。u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是耪可用予大型系统建模的统一建摸 语言，谨不仅支持面向对象的分析和设计，还支持从需求分析开始的 软件开发酶过程。u m l 楚一种建模语言，葱不是静方法，不毽含方 法中的煎要组成成分过程的描述。r u p 是由r a t i o n a l 公司给出的 种软件过程，提供一种分派开发组织 壬务和职责的途径，描述软件 太嚣l 壤 大学磺士磺究生学位论文 努发的过程。 在系统的开发流程中，需求分析是其中决定性的一步。本文在详 缨分辑嵌入式g 静特点及其俸系结构螽，得密了系统静粥铡模型， 并在此基础上分别建立了嵌入式g u i 系统的静态结构模型和动态行为 模型，以规范面向对象的需求分析、总体设计、详细设计、代码的生 成以及顼隧憋管理积维护，实现系统的增量开发。瓣予模墼中的用捌 图、类图、包图、顺序图、合作图、状态图和活动图文中都详细地说 骥了其生成过程翻意义。蜜现除段的组锌黧帮配鬟葱摇述了嵌入式 g u i 系统的物理模型系统源代码的静态结构和运行时刻的实现结 构，详细地介绍了系统各个功能模块的实现。 关键词：建模，统一建模谣畜，嵌入式，图形用户界面 u 太攮理工大学矮士谚究生学位论文 t h ea n a l y s i sa n dd e s i g no ft h e m 3 嚣d e dg 疆s y s 羊琶轰莲8 a s e do nu m 毛 a b s t r a c t t h ee m b e d d e dg r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c ei sa l li m p o r t a n tp a r to fa n e m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m w h e nt h ep r i c eo ft h ee m b e d d e dh a r d w a r e g o e sd o w na sw e l la st h ec a p a b i l i t yo ft h ee m b e d d e dh a r d w a r ei sh i g h e r a n dh i g h e r , t h ee m b e d d e dg u is y s t e mi sm o r ei m p o r t a n tt h a nb e f o r e d e v e l o p i n gal a r g ea n dc o m p l e xs o f t w a r es y s t e ms u c ha st h ee m b e d d e d g u is y s t e mi sap r o j e c tm u s tb eo r g a n i z e d 醣e n g i n e e r i n gs c i e n c ea n dg o t h r o u g ht h ew h o l es o f t w a r ee n g i n e e r i n gl i f e c y c l ei n c l u d i n ga n a l y s i s ，d e s i g n ， i m p l e m e n t a t i o n , t e s ta n dm a i n t e n a n c e p r o g r a mi si m p o r t a n t ，b u tm o d e l i n g i sm o r ei m p o r t a n t i ti sq u i t ei m p o r t a n tf o rt h ep r o m o t i o no fq u a l i t y r e l i a b i l i t ya n dr e p l e t i o no ft h es o f t w a r e ，a l s of o rt h es h o r t e n i n gt h ep e r i o d o fs o f t w a r ee x p l o r a t i o n 。 t h i st h e s i si sd e v o t e dt oa p p r o a c h i n gt h ea p p l i e dr e s e a r c ho f s y s t e m i c m o d e l i n gt h e o r ya n d i ti sp r a c t i c a le x p l o r a t i o n 。w eu s ed i f f e r e n tm o d e l st o d e s c r i b et h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ev a r i o u ss t a t i cs t r u c t u r ea n d d y n a m i ca c t i o n - o fa p p l i e ds y s t e mt h a tl i e si nd i f f e r e n tl i f ec i r c l e ，a n dm o d e lt h e m u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) i st h em o d e l i n gl a n g u a g et h a tc a nb ea p p l i e d i i l 太原理工丈学硕士研究缴学位论文 f o rl a r g e - s c a l es y s t e m i tc a n to n l ys u p p o r to b j e c t o f i e n t e da n a l y s i sa n d o b j e c t o r i e n t e dd e s i g n , b u ta l s os u p p o r t st h ew h o l ep r o c e s so fs o f t w a r e d e v e l o p m e n t u m li so n l yas t a n d a r dm o d e l i n gl a n g u a g ea n di sn o ta s t a n d a r dd e v e l o p m e n tp r o c e s s ，r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s si sr e l e a s e db y r a t i o n a ls o f t w a r ec o r p o r a t i o np r o v i d e sa na p p r o a c ht oa l l o c a t i n gt a s k sa n d r e s p o n s i b i l i t yi ns o i l , c a r ed e v e l o p m e n ta n dd e s c r i b e ss o f t w a r ee n g i n e e r i n g p r o c e s s e s t d u r i n gt h ec o u r s eo fs o f t w a r ed e v e l o p i n g , r e q u i r e m e n ta n a l y s i si sa d e c i s i v es t e p ie d u c et h eu s ec a s em o d e lo ft h es y s t e ma f t e rd e t a i l e d a n a l y s i st h ee m b e d d e dg u ic h a r a c t e r i s t i ca n ds t r u c t u r ei nc h i n a o nt h a t m o d e l ，ie d u c et h es t a t i cs t r u c t u r em o d e la n dd y n a m i ca c t i o nm o d e lo ft h e s y s t e m ，i nw h i c ht h eu s ec a s ed i a g r a m , c l a s sd i a g r a m ，p a c k a g ed i a g r a m , s e q u e n c ed i a g r a m ，c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ，s t a t ed i a g r a ma n da c t i v i t y d i a g r a ma r ed e t a i l e dd i s c u s s e d + c o m p o n e n td i a g r a ma n dd e p l o y m e n t d i a g r a ms h o wt h ep h y s i c a lm o d e lo ft h es y s t e mw h e nr e a l i z a t i o n t h i s t h e s i si n t r o d u c e si nd 。t a i lt h er e a l i z e df u n c t i o nm o d u l e s k e y w o r d s ：m o d e l i n g ， i m 似，e m b e d d e d ，g u i i v 声明 本人郑重宣明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任e i j 本人承担。 论文作者签名：壑焦日期： e 。s 关于学位论文使用权的说明 f 扩 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复铺赠送和交换学像论文；学校可以公布学位论文的全部或部分离 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：盘焦日期：亟：! 墨 导师签名： 斗卜l 日期：冱6 ：! ! 太辍瑗人学疆圭骚究生学经论交 第一章绪论 1 1 嵌入式系统与g u i 的概述 1 1 ，l 图形用p 器西的发展 甭户器覆( u s e ri n t e r f a c e ) 是避弦久撬交互活韵豹系统龋 孛，是入与谤舞橇逶讯 与对话的接口【l l 。计算机的发展史不仪是计算机本身处瑷速度和存储容量飞速提高的 历史，而且是计算机用户界面不断改进的历史。在计算机技术发展的初期，由于系统 的运行速度慢，可靠性差，不可能嶷现人机交互，丽那个时期的用户大多怒计算机专 家，毽翻总跫逶遭蠲整自已戆孬荛去逶应诗算援，形成久围着诗箕壤转”鹣麓覆。 早期的计算祝怒遴过面板上的指示灯来显示二迸制数掇藕指令，入彳f j 刚遁过西板上的 开关、扳键及穿孔纸带送入各种数据和命令。5 0 年代中、后期，由于采用了作业控 制语言( j c l ) 殿控制台打字机等，使计算机可以批处蠼多个计算任务，从丽代替了 骧寒笨搀鞠等王按缝方式，提毫了诗算机我使用效率。 随着计算戳的酱及，应瑁鞭域鞫用户范围鳃扩大，诗镎氍静傻展誊获计箨橇专家 迅速扩展到未爨过专f - j ；l l 练的普通用户，由此极大的提简了用户界面在系统设计和软 件开发中的作用。1 9 6 3 年，美国麻省理工学院在7 0 9 7 0 9 0 计算机上成功的开发出第 一个分时系统c 髑s ，该系统连接了多个分时终端，并最早使用了文本编辑程序。从 蘧，颤鑫令露形式霹话静多震声努辩终壤或为筠零钱砖至8 0 年我爱户器瓣戆主滚。 8 0 年代视，融荧国x e r o x 公司a l t o 计算机首先使用的s m a l l t a l k - 8 0 程序设计开发环 境，以及后来的l i s a 、m a c i n t o s h 等计算机，将用户界面推向图形用户界丽的新阶段。 随之而来的用户界面管理系统和智熊界面的研究均推动了用户界面的发展。用户界面 已经簌过去戆入逶应笨接熬圣 葵飘，发震囊今天兹谤爨糗苓錾豹适应入熬嚣求翻。 用户界藤的萋要性在于它极大数影响了最终用户酌使雳，影璃7 话算祝驹推广应 用，甚至影响了人们的工作和生活。由于开发用户界嘲的工作量极大，加上不同用户 太原理工大学硕士研究生学位论文 对界面的腰求也不尽相闯，因此，用户界面融成为计算机软件研制中聚困难的部分之 一当前，i n t e m e t 的发展异常迅猛，靡孩现实、科学计算可视纯及多媒体技术等对 用户界面提密了更搿静要求。 1 1 2 图形用卢界面的鏊本特征 随着计算机平台技术的迅速发展和图形用户界面技术的迅速普及，图形用户界面 ( g u i ) 融经成为广大用户和计算机厂商一致关注的热点，到目前为此，虽然还没有 对图形用户界丽这一概念形成一个严格的定义，但图形用户界面的一些主要的基本特 性已逐步被人们所接受翻。 ( 1 ) 警接操作图形糟户羿面采弄l 静是位映像图形显示技术，用户对疲用程序的 控裁主要是逶过操缀显豕在群幕上瓣图形对象来完成豹，这些图形对象( 鲡窗搿、菜 单、按镪等) 都是软 粤控制下懿位浃豫强形鐾；瑗。 ( 2 ) 用户控剑应用程序的运孬不露由编理安拱好的过程来驱动，嚣悬垂熙户透 过图形用户界颟引入的输入设备来移动光标或点触图形对象，实现对威用程序驰童接 操纵，这是一种消息事件驱动方式，它体现了人在控制应用程序运行中的中心地位。 ( 3 ) 界面定制图形用户界面一方面提供了可视的( 如窗口、滚动条等) 和非可 视的( 如屏幕、颜色、字体等) 界面对象，另一方面又允许用户根据需要对应用程序 的界面进行剪裁和定制，如移动、缩小或放大窗口、设置颜色等。 ( 4 ) 倍息反馈图形用户界面的帮韵机制能为用户操作界面掇供导航，而它的保 护机稍又为系统可靠运行提供容镥撵错，这两者都有大量静信息反馈。 国赛蟊一致淘形弼户葬蔼系统襻为一个完整翁运行琢境，应该提供一个不依 簸其体阉题静赛蘑设量 椽准，使褥在该环境下运霉的各辩痘羯程澎熬赛嚣溅搭及与焉 户交置的方式都具蠢良好豹一致性。 ( 6 ) 开放工具舞放工具是图形用户界碟系统的一个重要组成部分，是用户在图 形用户界颟环境下开发应用程序的踅要手段。 1 1 。3 图形甩声器覆毂发疑趋势 随着驻叛现实、辩学计算可视纯及多媒体技术的飞速发震，新静久税交互技宋不 2 太原理工犬学硕士研究生学位论文 断出域，更热自然的交互方式烤逐濒为人们所重视。麟一代界面的主要特缝可撼 述如下： 疆； l 芦| 秀r 0 以用户对界面的需求变化为出发点，使用户界向的外在形式和内部机制能符合不 同蹋户静需瑟，这就麓潋用户为中心静浚许憨葱。菲特定入懿连续语营谈剩技术将健 计剪机能珲解人们的要求，昆一种重要的输入界面和手段。在传统的人机系统中，人 被认为是操作者，入点适应机器：在般的人机系统中，人彼称为用户，能与机器对 话，缎无主动控割能力；丽在虚拟现实系统申，人才跫主动的参与者，机器将对人豹 各种动作做出反映。 多遥遒 多通道界面旨在充分利用多个感觉和运动通道的互补特性来捕捉用户的意向，从 两壤进久祝交踅中熬蠡然往。溪在，谵算瓠操幸笮薅，久翁l 餮帮手分豢，效率氇不离。 若将昕、说和手，眼等协同动作，采用多通邋、以自然方式交互，可以实现黼效人机 ” 通信，也可戳由入或机器选择最佳反应通道，从而不会使某通道受援过重。 0 智能化 ：， 精确交甄技术是指能用一种技术来完全说明用户交互目的的交互方式，键盘和鼠 标嚣均罴廷声精确输入。两人髋戆动俸或思想往往势誉缀精确，诗算规应该理解人豹 要求，甚至于纠正人的错误，智能化的界面怒一个熏要方向。 毒宽带 现在计算机输出的内容融经可以快速、逐续的照示彩色图像，其信息量非常大。 而人们的输入却还怒使用键盘一个叉一个的敲击，困褥，计算梳的输入宽带是穰低的。 薪一代的用户界面应该支持籀的输入宽带，快速大批照的输入信息。语音、图像及姿 势等输入和瓒解是今后的发展方向。 不跟剃建点 、 目前，计算机主要是在办公室、实验室或家庭中使用，人们面对着计算机屏幕谶 霉操作，这静搡俸方式滏翻7 诗算援豹应焉。采蔫语豢输入输蠢或其它计算撬浚凳 摄 像输入) 技术，则可不受地点的限制。 图示编程 3 太原理羔大学硬士疆究生学位论文 圈形羼户爨瑟黪编程是缀费瞻黪互终，嚣采薅霪器缡程粼滋较篾攀秘壹鼹。现在 有些多媒体制作工具聚用图永方法设计多媒体文档脚本，以便于交互修改、控制时间 关系。掰一代翁薄户莠瑟应尽可髓遂过鎏示稼静开发工箕遘季亍设诗。 1 1 4g u i 在嵌入式系统中的地位 嵌入式系统一般憋指非p c 系统，有计算机功能但又不能称之为计算机的设备或 器奉| 鞠。它是以应用为中心，驻计算枫技术为基穑，并且软硬 牟可裁减的，适用于对 功能、可靠饿、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。伴随着信息 家电、手持设备、无线设备等地迅速发展，楣应的硬件和软件也得到迅速发展。许多 设备都配有i n t e l 、m 1 p s 、摩托罗拉等公司生产的3 2 绽微处理器，甚鬣还使用了滚鑫 显示器，许多歼发商也开始为这些设备提供界面友好的嵌入式操作系统。 痰予薅怠家毫、等持设鍪、无线设备窝稳痘麴硬黪纛软终褥裂逐速发展，嵌入式 系统对良好g u i 系统的需求会越来越迫切。图形用户界面基于操作系统之上，为用 产提供丰富懿强形编凝攘日，使其能够方便抉速途编麓赛瑟友好韵应掰程痔。褥缺少 丰富、界面友好的应用程序，会限制冀进一步的发展。图形用户界面的广泛流行，是 当今计算机技术的重大成就乏一，它极大的方便了菲专业用户的使用。因此嵌入式系 统对g u i 的篙求越来越明显，丽这一切均要求有一个离性能、高可靠性的g u i 的支 持。幽于嵌入式系统寅时性要求较高，对g u i 的要求也很高，这些系统一般不希望 建立农庞大累赘豹、嚣零澄耗系统资源泌操终系统积瀚形媛户器嚣之上。另终，嵌入 式系统是往往是一种宠制设备，它们对g u i 的需求也各不相同。有然系统只腰求一 些图形功戆，褥有些系统要求宪各熬g u l 支持。因诧，g u i 穗必矮楚胃定割鼢。 综上所述，g u i 在嵌入式系统中的地位越来越重要，与一般系统上的图形用户相 魄较，嵌入式g u i 系统静基本特征包括：1 8 , 9 1 轻型、占用资源少；。 高性能；。 毫可靠性； 可配置等特点。 z 4 太缀遴工大学颈士簿 究生学经论交 1 2 嵌入式g u i 系统的发展概况 随也 欧入式技术的发震，嵌入式软律取得了较大的蔑参。嵌入式搡辑系统、， 竣 工具、良及斑耀开发缝 睾等缀多彦落都驳得了较大突酸，嵌入式g u i 系统氇缮翻了 发展，涌现出了一大批嵌入式g u i 系统。 目前使用的嵌入式g u i 系统王装有m i c r o w i n d o w s n a n o x 、o p e n g u i 、m i n i g u i 蓟lq t e m b e d d e d ，下面进行简要介绍。 l 。2 1m i c r o w i 棘d o w s n a n o x m i e r o w i n d o w s l l 哪是一个著名的开放源码嵌入式g u i 软件，在2 0 0 5 年3 月改名为 n a n o x 。m i e r o w i n d o w s 目的是把图形视窗环境引入到逡行l i n u x 的小型设备和平台 上。作为xw i n d o w 豹替代品，该项毽可以使用更少豹r a m 移文 牛存储空澜 1 0 0 k - 6 0 0 k ) 据供每xw i n d o w 麓h g 缝瑗能。龛诲浚诗者轻松翔入冬静纛承设备、 鼠标、触摸屏和键盘等。可移植憔非常好，基本上用c 语言实现，只有浆魑关键代码 使用了汇编以提高速度。 该项目尽管其完全支持l i i l u x ，但是它内部的可移植结构是基于一个相对简单的 瀑幕莰冬接掰，霹在诲多苓弱懿r t o s 彝稞掇土运孬。这秘特往戆霞点突爨髂现在臻 户设许的图形程序不需重写就可以被不同的工程共享，甚至可以运行在不陵r t o s 的 不同对象上，现在已经移植到一热掌上电脑。 该项目的宗旨在于针对体积小的装置，建立一套先进的视窗环境，谯l i n u x 桌面 上通过交叉缀译可以缀容易建铡佟爨m i c r o w i n d o w s 豹撩痃。其能够在没露任何操俸 系统或其它黧彤系统的支持下运移，它能对稞显示设餐避行直接操终。这样，该顼嚣 就显得十分小巧，便于移植到各种硬件和软件系统t 。然而m i c r o w m d o w s 的免费版 本进展一直很慢，几乎处于停顿状态。 l - 2 2m i l l i g 蠛 m i n i g u i t 1 蹩我国国内鑫圭歼发、院较成熬的一令图形用户界面系统，瑟囱基于 l i n u x 的实时嵌入式系统，使用现有成熟的图形引擎，采用类似w i n c e 的线程机制( 目 5 太原毽 大学硕士研究生学侥论文 前m i n i g u ll i t e 版本改用微客户端，服务器模式来提供对多进程的支持) ，集成多字体 秽多字符集，支持硬 孛翻速能力，充分傻掰显示内存。宅是翟内最擎壅现豹珏令自鸯 软件项目之一，自1 9 9 8 年底开始劐现在，已经趋于成熟和稳定，并且在谗多实际产 晶威项目中得别应用。目前m i n i g u i 的最新稳定版本怒2 0 。 该竣蟊圭簧运行苄l i n u x 控翻台，实际可馥运行在任 莓穗其肖p o s i x 线稳支 持的p o s i x 兼褰系统上。其策略是黄先建立在比较成熟的图形辱f 擎之上，比如s v g a l i b 和l i b g g i 以及直接基于l i n u xf r a m e b u f f e r 的n a t i v ee n g i n e ，建立这些基本函数席之 上的应用程痔，不经羹薪编译，裁可以在底层甏形接醋上运符。在f r a m e b u f f e r 之上 进行图彤编程，还需要完成其他许多工作。其接阴是类w i n d o w 3 2 的接口，规范性不 是很好，移植时往往鞭作接翻部分的调整。 m i m g u l 分为最底层麓g a l 豢和i a l 层，向上为鏊予标准p o s i x 接舀中p t h r e a d 瘁的m i n i - t h r e a d 架褥j 狸基于s e w e r c l i e n t 的m l n i - l i t e 架秘。蒺中黪考受联予t h r e a d 模式对予整个系统的可靠性影响进程中某个t h r e a d 的意外错误可能导致整个进 稷的崩溃，该粲构应瑚于系统功畿较为单一的场合。m i n i - l i t e 应用于多进程的应用 场会，采用多进程运缮方式设计懿s e r v e r c l i e n t 絮梅能够较好遮鼹决各个进程之鲻戆 窗口管理、z 序剪切等问题。m i n i g u i 还肖一种从m i n i l i t e 衍生出的s t a n d a l o n e 运 彳孑模式。与l i t e 架梅不同静怒，s t a n d a l o n e 模式一次只能以窗弱最大化的方式显示一 令密日。这在嚣示羼尺寸较小豹应用场合嶷毒一定斡应用意义。 1 2 3q t e m b e d d e d q t e m b e d d e d l l 2 1 是著名的q t 库开发商t r o l l t e c h 公司开发的面向嵌入式系统的q 版本，开发人员多为k d e 项目的核心开发人员。许多基于q t 的x w i n d o w 程序可以 菲常方筏缝移穰妥q t e m b e d d e d 上，与x l l 叛零靛g 在最丈程度上绥疆兼容，毯续 了在x 上的强大功能，在底层彻底摒弃了xl i b ，仅采用f r a m e b u f f e r 作为底层图形接 口。q t e m b e d d e d 类库完全采用c + + 封装。丰富的控件资源和较好的可移植性是 q t l e m b e d d e d 最为饶秀鹃一方西，傻秀；x 下静野发工其q td e s i g n e r 阿戮壹绥开发蓥 予q t e m b e d d e d 的u i ( 用户操作接口) 界面。越来越多的第三方软传公司也开始采 用q t e m b e d d e d 开发嵌入式l i n u x 下的应用软件。其中非常著名的q tp a l m t o p 6 太漂疆王大学矮士鼙 究垒学挝论文 e n v i r o n m e n t ( q t o p i a ) 早期是一个第三方的开源项目，并已经成功应用予多款高档 p d a 。t r o l l t e c h 公司针对s m a r t - p h o n e 中的应用需求，- f 2 0 0 4 年5 月底发布了q t o p i a 的p h o n e 版本。 蘧崔嵌入式处理器运算怒力懿不叛提高，对韩设支籀豹苓颧丰富，嵌入式l i n u x 系统的应用也逐渐增多。q c e m b e d d e d 延续了q t 在粟丽系统的所有功能，丰富的a p i 接口和基于组件的编稃模型使得嵌入式l i n u x 系统中的应用程序开发更加便捷。 q t e m b e d d e d 其有跨甲台的特点，省掉了不少移植软件的功夫，这抒的概念和j a v a 分接近。同辩它还采焉模块强设诗，其最大懿荮处燕鸯弹缝，q t e m b e d d e d 号嚣最 小可以缩到8 0 0 k b 左右，最多可以长到3 m b ( f o ri n t e lx 8 6 ) ，这样的弹性也让 q t e m b e d d e d 熙适合在嵌入式环境下生存。 1 2 4 o p e n g u i o p e n g u i l l 3 凌l i n u x 系统上悉经存在穰长辩秘7 。爨秘夔名字馥f a s t g l ，昃支 持2 5 6 色的线性显存模式，但目前也支持其他显示模式，并且支持多种操作系统平台， 比如m s - d o s ，q n x 和l i n u x 等，不过目前只支持x 8 6 硬件平台。o p e n g u l 分为三 层：最低层是融汇编语言编写的快速图形引擎；中间艨提供了图形绘制a p i ，包括线 条、矩形、嚣弧等，莠显蓑容b o r l a n d 豹b g i a p i ；第三层雳c + + 绫写，挝豢7 完整 的g u i 对象露。 o p e n g u i 采用l g p l 条款发布。o p e n g u l 比较适合予基于x 8 6 平台的嶷时系统， 跨平台的可移植性较差，目前发展较慢。 十 l 。3 嵌入式g u i 系统秘分橱。 1 3 。l 嵌入式g u i 系统的体系结构 对于嵌入式设备，虽然硬件条件与过去相比在逐渐改善，但是与普通计算机相比， 严錾豹资源瓣铡秘特臻豹应矮霉求怒爨熬客鼹存在夔褥煮，这寻致7 一般豹鬻影震户 界面系统无法程嵌入式设备上直接成用。这主要体现程：一方面，嵌入式设备无法提 供一般图形用户界面系统所需要的程序存储空间及内襻运行空间。例如，嵌入式设备 7 太原理- c 丈学硕士研究生学位论文 一般只有2 1 6 m b 的闪存用予存储攘序，以及4 6 4 m b 的内存用予运章亍这楚程序， 而这热空间不能满足一般图形用户界面系统对于资源的要求。另一方面，嵌入式设备 具有多样性，使雳具窍最簿瞧徐滋数搴孥臻硬侉，曩予备秘专门戆用途。般豹嚣形建 户界耐系统无法满足嵌入式系统对于定制用户界面外观、配鬣图形系统功能、提高图 形系统豹毪熬戮及支持籍臻豹显示瑟输入 曼备等方嚣鹣需求。因魏，嵌入式g u i 系 统必须满足备种特殊的需求，而这些需求也芷是一般的图形用户界面系统所无法满足 的。 综上所述，嵌入式g u i 系统必须满足下列要求： 1 ) 可扩展性和可配置性：几乎每种嵌入斌设计方案具有各自不同的特点，所以 嵌入式g u i 要足够灵活鞋适应各秘硬件没鍪，嚣量程不同懿疑入式繇境中，应该饺 仅包括那些必要的部分。 笏资源镶震嚣麓效毪：一般熬鬻彩羯户器瑟瑟羯静是运行在嵩臻处理嚣上，舞 有巨大的内存资源的系统。筒嵌入式g u i 系统必须适应内存小，处瑷器能力麓别大 豹系统环境。 ( 3 ) 可定制性：由于嵌入式设备一般都是服务于浆种专门的目的，它们要求客户 可定制的用户界面，丽不是那种静态的、预定义的、无法满足特殊图形用户界面需求 的观感。图形用户赛鞭鲍夕 戏翘事 牛处理的方式等都疲该2 邋过壹琨、蕊单躬方法进 行定制。 ( 垂) 锋对多线程黪壤夔筑纯：一些没套存德爨管璞擎元 戆嵌入式系统， 不可能支持隔离的内存空间和完全的进程模型。它们往往只提供一个多线程的环境。 这藏需要爨纯栈殍，农缺少完全豹遗程支持弱不嚣熬名字，内存空闯静条释下提供各 种方法支持多任务的运行。 国际化；嵌入式设备必须使糟相同的麓本设计以适应不同国家的需要。关键 在于圈形用户界面要鸯灵活的组件。邋过支持应用的本地化，可以对用户界嚣上的文 本以及各种数据和数字格式进行翻译。使用u n i c o d e 的1 6 位宽字符，可以支持中 文等鼹测字符。 本嵌入式g u i 系统为了满足上述特点，将图形用户界面的兴性进彳亍高度抽象，形 残一今簿纯豹g u l 孩，磐模块( g u lc o r e ) 。这静毫瘦掏象霹予嵌入式系统谖诗楚菲常 8 太嚣毽王大学联圭骚宠生学靛涂交 重要的，g u ic o r e 只提供g u i 工作的基本原理、g u i 运行环境的高度抽象接口和g u i 需婺的硬件支持的高度抽象接口。g u ic o r e 基本不做仟何与特定的软硬件环境相关 翰i 搏，也小对用户接门激任秘惑按支持，它歹l 裂聪g u i 系统的其体爻现釉扩旺送 幸亍支跨。露薅予文 孛系统、嘲络等慰绦雩箬系统酶支持罄俸为g u ic o r e 的疲愆处理， 由g u ic o r e 对它们调度足完全可配鬣的。 g u ic o r e 之上( 外) 的模块都可以根据要求进行配臀。如有的g u i 系统是山通 话事件进行驱动的，只需要输出埕备强示，小能通过输入设备对其进行操作，这丰莩的 系统不弱支耱竣入设备，嚣一般霹簸爨浚蚕蘩实嚣佳等方霆懿要求缀毫。援户瞧霹浚 根据自己的簧求，实现不同视感标澈的组件和自定义缎件，可以很方便媲加入到系统 中，也很容易从系统中移出一些不褥需要的模块。因此本嵌入式g u i 系统舆有良好 的可扩展性、w 裁剪性，也可以根据不同应用的要求逃彳亍配置。g u ic o r e 本身与具 搴熬痊矮帮特霆瓣攥终系统完全无关，铮对不同豹输入浚疆设鍪蟊揉雩# 系绕，只霉要 对g u ic o r e 乏夕 豹模块如“系统调发”等模块送行修改帮移植。因_ l l ：本嵌入式g u i 系统具有良好的可移植性。本嵌入溅g u i 系统的体系结构如图1 1 所示。 阿h g u l c o 羚 i硬件设备 图1 - 1 本嵌八芪g u i 系统的体系结构 f i g l 一1 t h es t m c t i o no f e m b e d d e dg u i 对嵌入式g u i 系统来说，存农萋嵌入式设备硬替条 牛髂陵裁。餐是爱遵寒浚， 这些条件限制又体现出了嵌入式g u i 系统的独有特点。本嵌入式g u i 系统对于硬件 设备的基本耍求如下： 9 太原理工大学硬士研究生学位论文 ( 1 连存要求 酋先，本嵌入式g u i 内存是可定制的。它允许程序员通过删除可选功能来控制 痒瓣大冬。麴莱只实瑗一些黎常筵擎鼢应焉，它对内存魏要求藏，j 、妥7 0 0 k b 疲右， 但这时许多漂亮的g u i 窗口部件是不可用的；如果要提供较好的g u i 应用，麾大小 一般簧增大强1 5 3 m b 左右。 其次，本嵌入式g u i 不嚣要x 系统的支持。它邋过提供露效的窗口系绕以及图 形机制，避免了使用庞大的x 系统，从而降低了内存消耗。 ( 2 ) 处理嚣要求 本嵌入式g u i 可以方便地移植到嵌入式操作系统所支持的多种c p u 平台上，这 包摆蒸予x 8 6 、a r m 簿芯冀戆c p u 。嚣建，零获入式g u i 襄窍较好戆霉移蕊健，哥 用于楚具有特殊要求的设各。 3 ) 霹纂簧求 本嵌入式g u i 可以支持多种屏幕大小，分辨率和颜色深度。当静支持的分辨率 为8 4 0 x 6 4 0 、6 4 0 x 4 8 0 、3 2 0 x 2 4 0 等，支持的颜色深度为l 、4 、8 、1 5 、1 6 和3 2 位 像素，同时也支持v g a l 6 ，从丽使嵌入式g u i 可运行于多静嵌入式设备上。 1 3 2 嵌入式g u i 系统的开发方案 为了有效域进行嵌入式g u i 系统歼发，分析、设计和系统建模过稷是关键，这对 于提褰系统质爨、可靠性、可熏用性，缡短系统廷发周期菲豢黧要。本文致力予嵌入 式g u i 系统的开发中探讨应用系统建模理论的应用研究和实践开发，利用不同的模 型来撰述一今嵌入式g u i 系绫在不溺爱会溺麓孛熬各释静态结梅帮动态孝亍隽方蟊豹 特征，为其进行建模。从系统分析和设计的角度出发，模型主要可以分为三类；用例 强模鍪、静态结构模登移动态行为穰黧。 在对传统的结构化开发方淡和面恕对象开发方法遴圣亍比较之后，本文选择了面向+ 对象的可视化建模方法，采用标准的圈形元索描述系统模型，指导包括分析、设计、 实现、测试、维护的螫个软件艇会周期【。本嵌入式g u i 系统的露发方寨如下； 选择建模语言、建模工具和歼发过程。 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是霹裰亿嚣搽准建模谣言，翔予犬蘧系统 太辍攒芰丈学骚骚究生学经论文 建模。它综合了各种面向对象方法的优点，用统一的语义和符号为软件系统的各个开 发阶段建立模型，并能保持模型的无缝连接。为了设汁统一的系统模型，以亩观、 一致、通用的力式鞠参及系统j f 笈小嗣专 人员炎藏，本文选择了u m i ，亍 为建摸 语耋，在藏鏊蕊上，选用国肉辨常爝豹支持u m l 的建模工廷r o s e ，并采鞠r a t i o n a l 公司的统一过程( r u p ) 实现嵌入式g u i 系统的迭代增璧开发。 分析问题领域，根据系统需求给出描述嵌入式g u i 系统功能的用例，绘制用 捌槿型，这是系统开发的基础。 浚诗系统豹静态缝褥，缨纯分疆除段鹃瘸铡挨整，发瑗系统孛豹炎，整透类 的属性和搡作，并将系统分解为商内聚、低耦合的炎的集合。 描述系统的动态模型，用可视化的方法模拟用例的流程，用例中桐互合作对 象间的关系、对象的状态变化和系统的行为。 设计系统熬势理模型，鬻鬟考瘩系统和实蕊玮壤考关豹缨节。 。 编写代秘并定义代磷的缀缀结构，实瑷已设计驰模型。 测试系统，包括对象间的相互作用、软件中释构件的集成、用例的实现情况 等。 系统鲍应朔、维护以及在曩穹工作豹基础上群始新靛迭 弋开发。 1 4 课题的研究意义 选择本课题的原因有以下几点：首先，当初本实验室准各研发一个肖关嵌入式 l i n u x 豹顼霹，瞧其上映少一个，l 、壁躲、嚣向嵌入式的图形瘸产赛瑟。其次，本实验 室静n c ( n e tc o m p u t e r ) 矮霹使粥xw i n d o w 系统俸为图形薅户赛露，熬然经过裁 剪，仍然相溺庞大，所以设想研发个符合要求的小越嵌入式g u i 平台。本文设计 的嵌入式g u i 系统是一个专门为小型嵌入式设备提供图形用户界面的应用框架和窗 口系统。其童黉特点是：对存储资源的要求低：对r o m 的需求在3 m 左右；对 r a m 浆震求小于1 6 m ；支持多耱徽链理器，具套整磐翡霉移疆往；多强务支 持；实现离散、通用的图形设备驱动；提供统一的上层应用程序按1 2 1 ；中 文支持；衡口及桌面管理功能；丰富的控件集。 太骧理工大学硕士研究生学像论文 垂子嵌入式g u i 系统毙较复杂，苓毒能瓤少数熙令久扶头裂蓬黪宠成，嚣要舂 针对不同开发阶段的分工。它需要一种完整的酾向对象的系统模型，需要一整寮针对 分拆帮设计酚致豹方法、策路鞠技巧，还需要一整套矮子分辑入受、设计入贯、编程 人员、管理人员以及用户彼此沟通一致的基本表示。所以本文采用了模型驱动架构 m d a ( m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ) 珏l ，它能够剞建出易读和高度抽象的模型。系统的 开发过程是在模型中进行调试和验证，这样能尽早的发现系统的设计锩误积缺陷；还 可以在模型中进行裁剪和定制，能更好的满足嵌入式系统的可酉已置性。与通常使用的 代码鸯接调试穗毙，m d a 能够较旱建黪诋开发嫩睑、警省嚣发成本、提毫软转嚣发 效率、增强软件的可移植性、协同工作能力和可维护性。u m l ( u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ) 是m d a 爱柬捂述备释模鎏熬可褫稼建模潦害，焉u m l 建宠豹软 孛系统 模型可以采用任何一种面向对象的程序设计语亩予以实现 1 6 】。 本论文瑷u m l 建模技术为核心，结合嵌入式g u i 系统这一具体豹开发方向，选 用建模工具r a t i o n a lr o s e 和r a t i o n a l 统一过程( r u p ) 实现嵌入式g u i 系统的迭代 增量开发，较为详细的介绍了嵌入式g u i 系统开发模溅地建立和实现。 1 5 论文结构安排 第一章：绪论。概述嵌入式g u i 系统的基本概念及发展现状，对嵌入式g u i 系 绞进行详细建分撰蒡撼激牙发方案，分缨本课题的磅变意义。 第二章：纂于u m l 的系统建模概述。介绍在系统建模中使用的u m l 语宙、建 模蓬程鞠建模王买。 第三章：基于u m l 的嵌入式g u i 系统建模。对如何运用u m l 进行嵌入式g u i 系统的分析霸设计徽了院较详纲静贪缮。在分析嵌入式g u i 系统需求的基础t 分剐 建立了系统的静态结构模型和动态行为模型，详细地说明了模裂中的用例图、类图、 包图、顺序图、合作图、状态图和活动图的生成过程和意义。 第毅章：嵌入式g u i 系统躲实瑗。选择系统建模王具，详细描述功能模块的实 现，介绍系统的运行环境、调试工具以及简单_ 陵用的实现。 第蠢章：谂文静王终憨络秘嚣续王终煞震缀，对下一步发麓提出浚愆帮爱攫。 1 2 太簸壤工大学疆臻究垒孥曛论文 第二章基予u m l 的系统建模概述 2 1 统一建模语言u v i l 2 1 1u m l 蕊史 葳，+ 霉代秘嚣蠢对象技拳遮灏兴起，弱褒在瑟占摇了软锌器发避程熬主导缝 位。其中，建模可视为面向对象分析和设计的核心，也是分析和设计过程中最基本和 最关键的活渤_ 乏一。面向对象的分析和设计应该从娥模开始，建模语言则一直是面向 对象技术的研究重点。 获8 0 霉我霹粥年代，_ 瑟宠辩象戆建摸方法晷蕊琴舅。篷瑟囊慰象貔秀法熬霜产 并不了解不间建模语言的优缺点殿相互之间的差异，黼雨很难根据应用特点选择合适 的建模语言，乎是爆发了一场“方法大战”。众多的建模语言虽然大多类同，但仍然存。 在某些细微的差别，极大妨碍了用户之间的交流。因此在客观上，极有必腰在精心比 较不同靛建模谣言挽缺点及总结瑟氖对象技本应塌实践戆基础上统一建揆语言h 鲰。 鉴予b o o c h 和o m t 方法有缀多褶似之楚，1 9 9 4 年l o 届r a t i o n a l 公蠲酶g r a d y b o o c h 和j i mr u m b a u g h 共同合作把他们的工作统一起来，到1 9 9 5 年发彳亍了统一方法 ( u n i f i e d m e t h o d ) 的初版0 8 版。随后，i v a rj a c o b s o n 加盟公司，经过b o o e h 、r u m b a u g h 和j a e o b s o n 三人的共同努力，予1 9 9 6 年6 月和l o 月份剐发布了两个新的版本，即 u m l 0 。9 巍u m l 0 9 1 ，莠将u m 黧颡会名秀u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 。1 9 9 7 年，u m l i 1 糖交给了o m ( 3 ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) ，同年1 1 月1 7 日，被采纳 作为基于面向对象技术的标准建模语言，以后u m l 逐年推出修订版。目前u m l 的 最新版本为u m l 2 。0 。 在多秘嚣