嵌入式Linux的MiniGUI研究和移植

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摘要：分析嵌入式操作系统下典型的图形用户界面MiniGUI的结构和特点，并提出将其移植到SUNPLUS的DVD720上的方案。

    关键词：图形用户界面(GUI) 嵌入式系统 Frame Buffer

引 言

1 嵌入式Linux下的GUI概况

1.1 GUI在嵌入式系统中的地位

　　随着嵌入式系统的广泛应用，PDA、机顶盒、DVD/VCD播放机及WAP手机已经迅速普及。图形用户界面（GUI）的广泛流行，是当今计算机技术的重大成就之一。它极大地方便了非专业用户的使用，因此实时嵌入式系统对GUI的需求越来越明显，而这一切均要求有一个高性能、高可靠的GUI 的支持。

　　由于嵌入式系统实时性要求非常高，对GUI的要求也更高。这些系统一般不希望建立在庞大累赘的、非常消耗系统资源的操作系统和GUI之上，比如Windows或X Window，太过庞大和臃肿。这样，这些系统对轻型GUI的需求更加突出。另外嵌入式系统往往是一种定制设备，它们对GUI的需求也各不相同。有些系统只要求一些图形功能，而有些系统要求完备的GUI支持，因此，GUI也必须是可定制的。嵌入式系统对GUI的基本要求包括轻型、占用资源少、高性能、高可靠性及可配置[1]。

1.2 目前嵌入式系统中GUI的实现

　　尽管实时嵌入式系统对GUI的需求越来越明显，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>但目前GUI的实现方法各有不同[1]：

　　① 某些大型厂商有能力自己开发满足自身需要的GUI系统。

　　② 某些厂商没有将GUI作为一个软件层从应用程序中剥离，GUI的支持逻辑由应用程序自己来负责。

　　③ 采用某些比较成熟的GUI系统，比如 Mini GUI、MicroWindows 或者其它GUI系统。

　　比较常用的有如下几种GUI系统：紧缩的X Window 系统、MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI及QT/Embedded 等。下面简单介绍这些系统。

　　（1）MiniGUI

　　MiniGUI[2]由原清华大学教师魏永明先生开发，是一种面向嵌入式系统或者实时系统的图形用户界面支持系统。它主要运行于Linux控制台，实际可以运行在任何一种具有POSIX线程支持的 POSIX兼容系统上。MiniGUI同时也是国内最早出现的几个自由软件项目之一。稍后将对它作详细的介绍。

　　（2）MicroWindows

　　MicroWindows[3]是一个著名的开放源码的嵌入式GUI软件。MicroWindows提供了现代图形窗口系统的一些特性。MicroWindows API接口支持类Win32 API，接口试图和Win32完全兼容。它还实现了一些Win32用户模块功能。MicroWindows采用分层设计方法，以便不同的层面能够在需要的时候改写，基本上用 C 语言实现。MicroWindows已经支持 Intel 16位和32位CPU、MIPS R4000 以及 ARM 芯片；但作为一个窗口系统，该项目提供的窗口处理功能还需要进一步完善，比如控件或构件的实现还很不完备，键盘和鼠标等的驱动还很不完善。

　　（3）OpenGUI

　　OpenGUI[4]在Linux系统上存在已经很长时间了。这个库是用C++编写的，只提供C++接口。OpenGUI基于一个用汇编实现的x86图形内核，提供了一个高层的C/C++图形/窗口接口。OpenGUI提供了二维绘图原语、消息驱动的API及BMP文件格式支持。OpenGUI功能强大，使用方便。OpenGUI 支持鼠标和键盘的事件，在Linux上基于Frame buffer或者SVGALib实现绘图。由于其基于汇编实现的内核并利用MMX指令进行了优化，OpenGUI运行速度非常快。正由于其内核用汇编实现，可移植性受到了影响。通常在驱动程序一级，性能和可移植性是矛盾的，必须找到一个折衷。

　　（4）QT/Embedded

　　QT/Embedded[5]是著名的QT库开发商Trolltech 的面向嵌入式系统的QT版本。这个版本的主要特点是可移植性较好，许多基于QT的X Window程序可以非常方便地移植到嵌入式系统；但是该系统不是开放源码的，如果使用这个库，可能需要支付昂贵的授权费用。
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2 MiniGUI的特点和体系结构

2.1 MiniGUI的特点

　　MiniGUI的主要特点有[1]：

　　◇ 遵循GPL条款的纯自由软件。

　　◇ 提供了完备的多窗口机制，包括：

　　多个单独线程中运行的多窗口；

　　单个线程中主窗口的附属；

　　对话框和预定义的控件类（按钮、单行和多行编辑框、列表框、进度条及工具栏等）；

　　消息传递机制。

　　◇ 多字符集和多字体支持，目前支持 ISO8859-1、GB2312及Big5 等字符集，并且支持各种光栅字体和 TrueType、Type 1 等矢量字体。

　　◇ 全拼和五笔等汉字输入法支持。

　　◇ BMP、GIF、JPEG及PCX 等常见图像文件的支持。

　　◇ Windows的资源文件支持，如位图、图标、光标、插入符、定时器及加速键等。

　　◇ 小巧。包含全部功能的库文件大小为300 KB左右。

　　◇ 可配置。可根据项目需求进行定制配置和编译。

　　◇ 高稳定性和高性能。MiniGUI已经在Linux发行版安装程序、CNC系统及蓝点嵌入式系统等关键应用程序中得到了实际应用。

　　◇ 可移植性好。目前，MiniGUI可以在X Window 和Linux控制台上运行。中科院EEOS开发组已经成功地将MiniGUI移植到了他们的POSIX兼容系统上。蓝点软件（北京）研发中心也已经成功地将 MiniGUI移植到了两款基于StrongARM的嵌入式系统上。

2.2 MiniGUI的体系结构

　　从整体结构上看，MiniGUI是分层设计的，层次

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