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

　　GUI是一種以圖形化為基礎(chǔ)的用戶(hù)界面，使用統(tǒng)一的圖形操作系統(tǒng)，如可移動(dòng)的視窗、選項(xiàng)與鼠標(biāo)，作為用戶(hù)與操作系統(tǒng)之間的中介。G-UI最重要的優(yōu)勢(shì)在于使用戶(hù)擺脫了在命令行提示符下與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互的方式，用戶(hù)可以?xún)H通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊來(lái)實(shí)現(xiàn)熟悉程序的操作，而且由于圖表、對(duì)話(huà)框等的引入，使得操作直觀形象。GUI已成為一種用戶(hù)與計(jì)算機(jī)交互的標(biāo)準(zhǔn)。其內(nèi)核來(lái)源于Micro Window，是具有圖形用戶(hù)界面支持的開(kāi)源嵌入式系統(tǒng)軟件，具備類(lèi)似WIN32標(biāo)準(zhǔn)的消息循環(huán)和窗口管理機(jī)制，提供和WIN32 SDK一樣的API接口。方便跨平臺(tái)的開(kāi)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(kuò)展的功能和服務(wù)包括圖形編解碼、ALARM管理、數(shù)據(jù)庫(kù)、注冊(cè)表等。

　　1 GUI和操作系統(tǒng)的功能架構(gòu)

　　GUl對(duì)上層(應(yīng)用程序)提供了基于事件或消息驅(qū)動(dòng)的圖形界面處理機(jī)制;它依賴(lài)于底層的操作系統(tǒng)，但是不限于某一類(lèi)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(xiàn)程的消息。如果沒(méi)有消息則檢查有沒(méi)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(méi)有，就會(huì)掛起本線(xiàn)程。TranslateMessage()：如果當(dāng)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(gè)消息沒(méi)有指定目標(biāo)窗口則這個(gè)消息丟掉，因此，對(duì)于給線(xiàn)程發(fā)送的消息(未指定窗口)，用戶(hù)必須在此截獲并由用戶(hù)自己派發(fā)。

　　窗口的管理需要每一個(gè)窗口有3個(gè)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(shí)創(chuàng)建的根窗口。根窗口的子窗口一般是POPU窗口或沒(méi)有Child屬性的OVERLAPPEDWINDOW;每個(gè)AP或線(xiàn)程可以有多個(gè)這樣的窗口。創(chuàng)建窗口前，必須注冊(cè)窗口類(lèi);窗口類(lèi)是一種具有相同屬性或動(dòng)作的窗口的集合，相當(dāng)于某一類(lèi)窗口的橫板，這類(lèi)窗口具有相同的窗口過(guò)程、窗口背景、基本風(fēng)格等，屬于同一個(gè)線(xiàn)程(WIN32是實(shí)例)。所有的窗口都是某一窗口類(lèi)的一個(gè)實(shí)例。窗口類(lèi)以名字作為ID，但是不同的進(jìn)程可以擁有相同名字的窗口類(lèi)。

　　消息的傳遞機(jī)制需要在GUI初始化時(shí)創(chuàng)建一個(gè)優(yōu)先級(jí)別很高的后臺(tái)服務(wù)線(xiàn)程，專(zhuān)門(mén)從事消息獲取與派發(fā)。沒(méi)有任何消息時(shí)，該線(xiàn)程掛起。一旦驅(qū)動(dòng)層有任何消息觸發(fā)，都將恢復(fù)該線(xiàn)程，進(jìn)入驅(qū)動(dòng)消息查詢(xún)。然后將查詢(xún)到的消息經(jīng)過(guò)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(diǎn)點(diǎn)擊為例：Micro Window將筆點(diǎn)消息解釋為鼠標(biāo)消息，對(duì)應(yīng)鼠標(biāo)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(diǎn)時(shí)產(chǎn)生Touchpannel中斷，經(jīng)過(guò)Driver層處理后，將喚醒GUl后臺(tái)線(xiàn)程，后者從Driver層獲取筆點(diǎn)的消息和坐標(biāo)，結(jié)合上一次的筆點(diǎn)座標(biāo)信息，生成一定的鼠標(biāo)消息;根據(jù)坐標(biāo)，在窗口鏈中查找筆點(diǎn)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(dāng)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(diǎn)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(hù)區(qū)DC，限于在客戶(hù)區(qū)的繪制操作;

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

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

　　MicroWindow不保存用戶(hù)區(qū)的繪制內(nèi)容，需要更新時(shí)，只會(huì)發(fā)送WM-PAINT消息;所以比較標(biāo)準(zhǔn)的做法是將圖形繪制操作全部放進(jìn)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(shí)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(huà)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，主要應(yīng)用在3類(lèi)：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(duì)話(huà)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(tái)中，資源數(shù)據(jù)在物理介質(zhì)中的存放方式不同，但AP訪(fǎng)問(wèn)資源的方式可以相同。系統(tǒng)平臺(tái)同時(shí)還支持應(yīng)用程序顯式加載資源的方式。對(duì)話(huà)框提供了一種簡(jiǎn)化Window編碼工作的機(jī)會(huì)。也就是提供了一種創(chuàng)建多個(gè)窗口的模板，用戶(hù)可以填寫(xiě)對(duì)話(huà)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(duì)話(huà)框，系統(tǒng)會(huì)提取其中的信息，為用戶(hù)一一創(chuàng)建相應(yīng)的窗口。它分為兩類(lèi)：模態(tài)對(duì)話(huà)框和非模態(tài)對(duì)話(huà)框。差別在于模態(tài)對(duì)話(huà)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(lài)于具體的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。就移動(dòng)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(tái)下應(yīng)用程序的編譯連接是獨(dú)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(yǔ)

　　由于移動(dòng)終端的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而嵌入式GUI系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的軟件工程，因此研究和設(shè)計(jì)的GUI占用資源少、可配置，特別適用于移動(dòng)終端。它給終端上層應(yīng)用提供了一個(gè)清晰的圖形界面。同時(shí)，在將它用于多種終端平臺(tái)時(shí)還需要盡可能考慮其可擴(kuò)展性、兼容性、可移植性等屬性。為后繼終端軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)建立了良好的開(kāi)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(wú)線(xiàn)移動(dòng)多媒體終端項(xiàng)目中，效果理想。由于限于篇幅，不再贅述。