嵌入式操作系統(tǒng)GUl人機界面系統(tǒng)研究與設(shè)計

　　GUI是一種以圖形化為基礎(chǔ)的用戶界面，使用統(tǒng)一的圖形操作系統(tǒng)，如可移動的視窗、選項與鼠標，作為用戶與操作系統(tǒng)之間的中介。G-UI最重要的優(yōu)勢在于使用戶擺脫了在命令行提示符下與操作系統(tǒng)進行交互的方式，用戶可以僅通過鼠標點擊來實現(xiàn)熟悉程序的操作，而且由于圖表、對話框等的引入，使得操作直觀形象。GUI已成為一種用戶與計算機交互的標準。其內(nèi)核來源于Micro Window，是具有圖形用戶界面支持的開源嵌入式系統(tǒng)軟件，具備類似WIN32標準的消息循環(huán)和窗口管理機制，提供和WIN32 SDK一樣的API接口。方便跨平臺的開發(fā)和移植。主要功能包括窗口管理、消息派發(fā)、控件、輸入法、圖形設(shè)備接口(GDI);擴展的功能和服務(wù)包括圖形編解碼、ALARM管理、數(shù)據(jù)庫、注冊表等。

　　1 GUI和操作系統(tǒng)的功能架構(gòu)

　　GUl對上層(應(yīng)用程序)提供了基于事件或消息驅(qū)動的圖形界面處理機制;它依賴于底層的操作系統(tǒng)，但是不限于某一類操作系統(tǒng)。功能架構(gòu)如圖1所示。

　　應(yīng)用程序一般都有自己的消息循環(huán)：

　　其中，GetMessage()得到本先線程的消息。如果沒有消息則檢查有沒有窗口需要重繪;如有則直接給相應(yīng)的窗口發(fā)WM_PAINT消息;如果還沒有，就會掛起本線程。TranslateMessage()：如果當前的消息是WM_KEYDOWN，則根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)換中相應(yīng)的WM_CHAR消息。DispatchMessage()：將消息派發(fā)到指定的窗口。如果這個消息沒有指定目標窗口則這個消息丟掉，因此，對于給線程發(fā)送的消息(未指定窗口)，用戶必須在此截獲并由用戶自己派發(fā)。

　　窗口的管理需要每一個窗口有3個基本的鏈：子窗口→children;父窗口→parent;兄弟窗口→sibling，其中，rootwp窗口是GUI初始化時創(chuàng)建的根窗口。根窗口的子窗口一般是POPU窗口或沒有Child屬性的OVERLAPPEDWINDOW;每個AP或線程可以有多個這樣的窗口。創(chuàng)建窗口前，必須注冊窗口類;窗口類是一種具有相同屬性或動作的窗口的集合，相當于某一類窗口的橫板，這類窗口具有相同的窗口過程、窗口背景、基本風格等，屬于同一個線程(WIN32是實例)。所有的窗口都是某一窗口類的一個實例。窗口類以名字作為ID，但是不同的進程可以擁有相同名字的窗口類。

　　消息的傳遞機制需要在GUI初始化時創(chuàng)建一個優(yōu)先級別很高的后臺服務(wù)線程，專門從事消息獲取與派發(fā)。沒有任何消息時，該線程掛起。一旦驅(qū)動層有任何消息觸發(fā)，都將恢復該線程，進入驅(qū)動消息查詢。然后將查詢到的消息經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，或者轉(zhuǎn)發(fā)到桌面，或者直接發(fā)送給指定窗口。以筆點點擊為例：Micro Window將筆點消息解釋為鼠標消息，對應(yīng)鼠標的左鍵。產(chǎn)生的消息有：WM_MOVE，WM_LBUTTONDOWN，WM_ LB UTTONUP，WM_LBUTTONDBCLK，WM_NCLBUTTONDOWN，WM_NCILBUTTONUP，WM_LBUTTONDBCLK等。筆點時產(chǎn)生Touchpannel中斷，經(jīng)過Driver層處理后，將喚醒GUl后臺線程，后者從Driver層獲取筆點的消息和坐標，結(jié)合上一次的筆點座標信息，生成一定的鼠標消息;根據(jù)坐標，在窗口鏈中查找筆點所在的窗口;如果有捕獲窗口，直接發(fā)給此窗口。如果是系統(tǒng)消息，則直接發(fā)給桌面。如充電、插入USB等消息。

　　絕大多數(shù)的圖形設(shè)備接口(GDI)函數(shù)都是基于DC的。DC是一種圖形設(shè)備上下文環(huán)境。它集成了當前繪制操作的所有信息，包括輸出的屏幕設(shè)備、字體、筆的屬性、光柵特點等。在繪制操作之前必須得到設(shè)備上下文。而且在得到DC的期間，不能阻塞。否則容易造成死鎖。獲取DC的方式有3種：

　　(1)GetDC：獲取客戶區(qū)DC，限于在客戶區(qū)的繪制操作;

　　(2)GetWindowDC：獲取屏幕DC，可以在客戶區(qū)和標題區(qū)繪制操作;

　　(3)BeginPaint：獲取客戶區(qū)DC，限于且推薦在WM_PAINT消息中調(diào)用。

　　MicroWindow不保存用戶區(qū)的繪制內(nèi)容，需要更新時，只會發(fā)送WM-PAINT消息;所以比較標準的做法是將圖形繪制操作全部放進WM_PAINT中去，采用BeginPaint獲取DC。

　　內(nèi)存設(shè)備上下文(MemoryDC)是一種虛擬的圖形設(shè)備上下文環(huán)境，也就是所謂的虛屏。有時為了避免屏幕閃爍感，把不連續(xù)的圖形內(nèi)容繪制到MemoryDC中，然后統(tǒng)一繪制到真正的屏幕設(shè)備上去;有助于提高畫面的連續(xù)性和完整性，下面是使用MemoryDC繪制位圖并疊加文字的例子：

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源采用VC的Resource標準數(shù)據(jù)格式，主要應(yīng)用在3類：系統(tǒng)資源、公共資源、應(yīng)用程序私有的資源。資源內(nèi)容包括位圖、ICO-N、String、對話框、BIN數(shù)據(jù)等。在VC中需要事先做好所需的資源，生成資源數(shù)據(jù).res和資源頭文件resource.h。在不同的平臺中，資源數(shù)據(jù)在物理介質(zhì)中的存放方式不同，但AP訪問資源的方式可以相同。系統(tǒng)平臺同時還支持應(yīng)用程序顯式加載資源的方式。對話框提供了一種簡化Window編碼工作的機會。也就是提供了一種創(chuàng)建多個窗口的模板，用戶可以填寫對話框中的子窗口或控件的相關(guān)信息，或者從資源文件中裝載對話框，系統(tǒng)會提取其中的信息，為用戶一一創(chuàng)建相應(yīng)的窗口。它分為兩類：模態(tài)對話框和非模態(tài)對話框。差別在于模態(tài)對話框有自己的消息循環(huán)。

　　應(yīng)用程序的編譯和連接方式依賴于具體的硬件開發(fā)平臺。就移動終端而言，CPU若采用ARM7系列，編譯工具使用ADS，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)集成在一起編譯。需要注意的是C文件采用thumb模式，而ASM文件采用的是ARM模式。而Linux平臺下應(yīng)用程序的編譯連接是獨立完成的，最終生成exe文件，然后在打包成pak文件下載到硬件板中。

　　2 結(jié)語

　　由于移動終端的應(yīng)用越來越廣泛，而嵌入式GUI系統(tǒng)是一項復雜的軟件工程，因此研究和設(shè)計的GUI占用資源少、可配置，特別適用于移動終端。它給終端上層應(yīng)用提供了一個清晰的圖形界面。同時，在將它用于多種終端平臺時還需要盡可能考慮其可擴展性、兼容性、可移植性等屬性。為后繼終端軟件應(yīng)用開發(fā)建立了良好的開發(fā)基礎(chǔ)，性能優(yōu)越且易于移植，已經(jīng)成功應(yīng)用于Linux和Windows CE等嵌入式操作系統(tǒng)的無線移動多媒體終端項目中，效果理想。由于限于篇幅，不再贅述。