MicroWindows体系结构及应用程序接口

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摘要：MicroWindows是一个著名的开放源码的嵌入式GUI软件。本文简要论述了MicroWindows的体系结构和应用程序接口，并介绍其设备驱动特性、API、客户机/服务器模型和画图机制。

    关键词：MicroWindows API Nano-X 图形用户界面

许多开发者在嵌入式设计中开始使用类似于桌面的操作系统。其中一个方案就是Linux操作系统。由于Linux在嵌入式系统上具有桌面电脑的全部功能和特性，作为一种免费的开放源码，它允许修改和根据用户的要求进行定制。

MicroWindows是一个开放源码的嵌入式GUI软件，目的是把图形视窗环境引入到运行Linux的小型设备和平台上。作为X Window系统的替代品，MicroWindows可以用更少的RAM和文件存储空间（100KB～600KB）提供相似的功能，允许设计得轻松加入各种显示设备、鼠标、触摸屏和键盘等；可移植性非常好，可用C语言实现；支持Intel 16位/32位CPU、MIPS R4000以及基于ARM内核的处理器芯片。

1 体系结构

1.1 分层结构设计

MicroWindows采用分层结构设计方法，在底层提供对屏幕、鼠标、触摸屏和键盘的驱动，在程序能访问实际的硬件设备和其它用户定制设备。在中间层有一个可移植图形引擎，提供绘制线程、区域填充、绘制多边形、裁减和使用颜色模式的方法。在顶层实现多种API以适应不同的应用环境。目前，MicroWindows中使用两种流行的图形编程接口：Microsoft Windows Win32/WinCE图形显示接口（GDI）和Xlib接口。前者应用于所有的Windows CE和Win32应用程序；后者就像Nano-X，应用于所有Linux X插件集的最底层，这样可让Linux图形程序员X接口开发图形应用程序。

1.2 驱动设备

device.h文件中定义设备驱动接口。MicroWindows已实现至少将一个屏幕、鼠标和键盘的驱动与系统相连。独立图形设备引擎的中间层可以使驱动设备直接完成对硬件的具体操作。

（1）屏幕驱动

MicroWindows可运行在支持Framebuffer的32位Linux系统上，也可使用SVGALib[45]库来进行图形显示。此外，还被移植到16位的ELKS和实模式的MSDOS上，实现1、2、4、8、16和32位的像素支持，以及实现VGA16平面模式支持。它的图形引擎能够运行在任何支持readpixel、writepixel、drawhorzline、drawvertline和setpalette的系统之上。如果底层驱动系统实现了Blitting，则上层可提供更多的增强功能。在底层函数的支持之下，上层实现了对位图、字体、光标以及颜色的支持。除了基于调色板的1、2、4和8位像素模式，也实现15、16和32位像素的真彩模式。

（2）鼠标驱动

MicroWindows有三个鼠标驱动程序。GPM驱动程序mou_gpm.c支持Linux系统，串口鼠标驱动程序mou_ser.c支持Linux和ELKS系统，int33驱动程序mou_dos.c支持MSDOS系统。鼠标驱动程序的基本功能，是将鼠标中的数据编码，然后返回关于鼠标位置和按键的相对或绝对数据。

在Linux下，MicroWindows的主循环是select（）声明，如果运行的系统不支持select()，MicroWindows则提供Poll()入口。

（3）键盘驱动

MicroWindows提供两个键盘驱动程序：Kbd_tty.c适用于Linux和ELKS系统，键盘被当成文件描述符来读写；Kbd_bios.c用于MSDOS真彩模式下，它是对PC BIOS进行读写来对按键进行操作。

1.3 MicroGUI——独立图形设备引擎

MicroWindows的MicroGUI提供了对屏幕、鼠标、键盘驱动程序和硬件之间的接口。用户应用程序不能直接调用核心图形引擎，但是可通过API函数来实现。核心程序在客户机/服务器模型下常驻在服务器上，使用内部的文本字体和位图文本模式。此外，核心程序使用的是指针，这样不用靠转变成句柄来实现更多的复杂功能。

MicroWindows中的核心程序以GdXXX()开头，与之相连的是图形输出系统而不是窗口管理系统。此外，还控制所有的裁剪和颜色转换功能。以下是组成MicroWindows核心模块的文件：

dvdraw.c——核心图形程序，关于绘制线段、圆、多边形及其填充，文本和位图文件的绘制和颜色转换；

devclip.c——核心裁剪程序；

devrgn.c——动态分配程序；

devmouse.c——鼠标控制程序；

devkbd.c——核心键盘控制程序；

devpalX.c——连接到系统调色板。

1.4 应用程序接口

MicroWindows提供两个应用程序接口：MicroWindows API（源代码在win*.c中）和Nano_XAPI(源代码在nanox*.c中)

在MicroWidows上的API函数的基本模型都是用来初始化屏幕、键盘和鼠标的驱动程序，然后一直等待select（）消息循环。当事件发生时，这条信息将送到用户程序。如果是用户请求图形操作，那参数将被编码后送到适当的GdXXX核心程序上。与原始图形操作相对的窗口概念是被该层所控制的，也就是说该层的API函数定义了窗口及其对应系统的概念。这样，系统坐标就能被转成屏幕上显示的坐标，并且可将数据传给GdXXX核心程序，由其作实际操作。该层亦定义图形/显示文件，并且会将此信息包括裁减信息送到核心程序上。

MicroWindows API支持大多数图形绘制、裁减、窗口工具条绘制以及拖拉窗口等这些程序。Nano_x API以mini-X服务器基础，类似于X的一个API，沿用X

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