基于ARM-Linux的MiniGUI的仿真與移植

近幾年，隨著嵌入式系統的日益發(fā)展和32位嵌入式處理器以及圖形顯示設備的廣泛應用，目標產品對GUI（圖形用戶界面）的需求越來越多。由于嵌入式系統一般實時性要求很高，所以嵌入式系統下的GUI需要具有輕量級型、占用資源少、高性能等特點。此外，嵌入式系統往往是一種定制設備，它對GUI的需求各不相同，因此，GUI必須也可以定制。而MiniGUI是一個非常適合實時嵌入式產品的高效、可靠、可定制、小巧靈活的圖形用戶界面支持系統，被廣泛的應用于高端科技產品中。利用MiniGUI開發(fā)出良好的人機交互界面已成為嵌入式開發(fā)中的迫切需求。本文實現了在ARM-Linux環(huán)境下進行基于QVFB的MiniGUI的模擬開發(fā)、調試，通過在PC機上的仿真模擬，將應用程序完成之后，利用交叉編譯工具編譯產生在目標機上運行的代碼，然后把MiniGUI和可執(zhí)行應用程序移植到S3C2410目標板上，這樣既節(jié)省了開發(fā)時間，又提高了開發(fā)效率和質量。
1?MiniGUI的特點和體系結構
??????MiniGUI項目的最初目標是為基于Linux的實時嵌入式操作系統提供一個輕量級的圖像用戶界面支持系統。作為操作系統和應用程序之間的中間件，MiniGUI將底層操作系統與硬件平臺之間的差別隱藏起來，并對上層應用程序提供了一致的功能特性。
1.1MiniGUI的特點
（1）占用資源少：MiniGUI本身占用的空間非常小，整個MiniGUI系統占用空間在2～4MB，在某些系統上，MiniGUI系統本身所占用的空間可進一步縮小到1MB以內。
（2）高性能、高可靠性：MiniGUI良好的體系結構及優(yōu)化的圖形接口，可確保最快的圖形繪制速度。
（3）可定制配置：和Linux內核類似，MiniGUI也具有大量的編譯配置選項，通過這些選項可指定MiniGUI庫中包括哪些用戶所需要的功能。
（4）跨操作系統支持：MiniGUI支持Linux/uClinux、eCos、uC/OS-II、VxWorks等嵌入式操作系統。同時，在不同操作系統上的MiniGUI，提供完全兼容的API接口。
1.2MiniGUI的體系結構
??????從整體結構上看，MiniGUI采用的是分層設計的，結構如圖1所示。

??????在最底層，GAL（圖形抽象層）和IAL（輸入抽象層）及鼠標和鍵盤的驅動；中間層是MiniGUI的核心層，包括窗口系統必不可少的各個模塊；最頂層是API，即編程接口。GAL和IAL為MiniGUI提供了底層的Linux控制臺或者X-Window上的圖形接口以及輸入接口，而Pthread用于提供內核級線程支持的C函數庫。利用GAL和IAL，大大提高了MiniGUI的可移植性，并且使程序開發(fā)和調試變得更加容易。
2?MiniGUI在QVFB上的仿真應用
??????MiniGUI能夠在PC機上運行，也能夠移植到目標板上運行。在運行Linux的PC機上，MiniGUI應用程序可以通過以下兩種方式運行：
（1）在X-Window上，在虛擬Frame?Buffer的QVFB中運行；
（2）?在Linux的字符控制臺上，在Linux內核提供的FrameBuffer驅動上運行；
??????這里主要介紹MiniGUI在QVFB中的仿真運行。QVFB是Qt（Qt是Linux窗口管理器KDE使用的底層函數庫）提供的一個虛擬FrameBuffer工具，該程序是基于Qt開發(fā)的。
2.1?建立MiniGUI在Linux上的運行環(huán)境
??????在Linux環(huán)境下，將已經下載好的壓縮安裝文件qvfb-1.0.tar.gz復制到/opt目錄下，在該目錄下解壓，利用make?install命令把QVFB安裝到系統默認的/usr/local/bin目錄下。在X-Window環(huán)境下，打開終端，鍵入qvfb&命令，啟動QVFB模擬程序。接下來對QVFB的運行環(huán)境進行配置，這里配置為640×480，Depth為16bit。QVFB提供了一種軟件的方法，通過這種方法，可以看到自己的圖像應用程序在PC上運行的效果。它能模擬不同的分辨率及顯示的顏色數，因此可以模擬目標機上的嵌入式顯示屏，從而大大方便了應用程序的開發(fā)與調試。
2.2?安裝資源文件和配置MiniGUI的庫文件
??????在Linux環(huán)境下，將已下載好的壓縮資源文件
minigui-res-1.3.3.tar.gz（該文件包含字體、光標、圖標、位圖等資源）復制到/opt/emulation目錄下（emulation目錄為新創(chuàng)建的目錄），然后運行./configure腳本成功通過，就可以執(zhí)行make和make?install命令，將資源文件安裝到系統默認的/usr/local/lib/minigui/res目錄中。將下載好的壓縮庫文件libminigui-1.3.3.tar.gz復制到/opt/emulation目錄下，輸入解壓縮命令然后進入解壓后的目錄，在該目錄下輸入make?menuconfig，啟動圖像界面的配置工具，當配置完成后，輸入make對庫文件進行重新編譯，如果編譯成功，輸入make?install命令，將MiniGUI庫安裝到默認的/usr?/local/lib/目錄下。接下來，查看文件/etc?/ld.so.conf，如果文件中沒有/usr/local/lib這一行，將該行添加到文件的最后，然后執(zhí)行l(wèi)dconfig。
2.3?MiniGUI在QVFB上的仿真
??????將已下載的mg-samples-1.3.1和mde?-1.3.0.tar.gz復制到/opt/emlation/目錄下，在終端下進入該目錄，依次執(zhí)行./configure和make命令，將這些示例程序編譯成能夠在QVFB上可執(zhí)行的程序。首先修改/usr/local/etc目錄下的配置文件MiniGUI.cfg，將gal_engine=fbcon改為gal_engine=qvfb，ial_engine=console改為ial_engine=qvfb。然后使用qvfb&命令啟動qvfb，運行/opt?/emulation?/mg-samples/src目錄中的可執(zhí)行程序，如bomb，即可看到運行在QVFB內的MiniGUI程序，如圖2所示：

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