嵌入式Linux的MiniGUI研究和移植

结构如图1所示。在最底层，GAL和IAL提供底层图形接口以及鼠标和键盘的驱动；中间层是MiniGUI 的核心层，包括窗口系统必不可少的各个模块；最顶层是API，即编程接口。GAL和IAL为 MiniGUI提供了底层的Linux控制台或者X Window 上的图形接口以及输入接口，而Pthread用于提供内核级线程支持的C函数库。

利用GAL和IAL，大大提高了MiniGUI的可移植性，并且使程序的开发和调试变得更加容易。可以在X Window上开发和调试自己的MiniGUI程序，通过重新编译就可以让MiniGUI应用程序运行在特殊的嵌入式硬件平台上。

3 MiniGUI的移植

　　笔者的项目DVD720工作在μC/OS嵌入式操作系统下，核心CPU为MIPS芯片。该平台是SUNPLUS公司提供的一个多媒体平台，不仅仅实现DVD的播放，还包含一些附加功能，例如游戏、卡拉OK、VOD及上网等功能，并为用户提供了编程接口，使用户可以在DVD上对Lego公司的机器人进行控制。为了给用户提供一个友好的界面，以及从易用性和通用性方面考虑，将MiniGUI移植到我们的DVD720平台。DVD720平台的体系结构如图2[6]所示。由于MiniGUI的分层实现，需要考虑的只是HAL接口下的各驱动程序：鼠标驱动程序、键盘驱动程序及图形驱动程序。

3.1 鼠标和键盘驱动程序

　　鼠标驱动程序非常简单。抽象意义上讲，初始化鼠标后，每次用户移动鼠标，就可以得到一个X 和 Y 方向上的位移值。驱动程序内部维护鼠标的当前位置，用户移动鼠标后，当前位置被加上位移值，并通过上层Cursor支持，反映到屏幕上，用户就会认为鼠标被正确地“移动”了。现在有各种各样的鼠标，例如MS鼠标、PS/2鼠标、总线鼠标及GPM鼠标等，其主要差别在于初始化和数据包格式上。键盘驱动程序的实现也比较简单，在此不作详细的介绍。

3.2 图形驱动程序

　　HAL提供的接口函数大多与图形相关，主要就是通过调用图形驱动程序来完成任务的。图形驱动程序屏蔽了底层驱动的细节，实现底层驱动相关的功能，而不是硬件相关的一些功能，如一些画圆和画线的GDI函数、普通的剪切，可直接在HAL接口层实现。

　　DVD720的显示驱动是基于Frame buffer的驱动程序的。通过对SDRAM中的frame buffer和video bitstream buffer写入，就可以实现对TV和显示器的刷新。像素的写入方式和顺序如图3所示[6]。

　　下面介绍各接口函数：

　　Open，Close

　　基本的初始化和关闭函数。在Open函数里要选择子图形驱动程序，将其实现的函数赋给本PSD 结构的函数指针。这里只考虑基于Frame buffer的图形引擎的初始化。

　　SetPalette，GetPalette

　　当使用8位或以下的图形模式时，要使用系统调色板。这里是调色板处理函数，它们和Windows API中的概念类似。Linux系统利用ioctl 提供了处理调色板的接口。

　　AllocateMemGC，MapMemGC，FreeMemGC

　　内存屏幕是一个伪屏幕。在对屏幕图形操作过程中，比如移动窗口，先生成一个内存屏幕，将物理屏幕的一个区域拷贝到内存屏幕，再拷贝到物理屏幕的新位置，这样就减少了屏幕直接拷贝的延时。AllocateMemGC用于给内存屏幕分配空间，MapMemGC做一些初始化工作，而FreeMemGC则释放内存屏幕。

　　DrawPixel、ReadPixel、DrawHLine、DrawVLine及FillRect

　　这些是底层图形函数。分别是画点、读点、画水平线、画竖直线及画一个实心矩形。之所以在底层实现这么多函数，是为了提高效率。图形函数支持多种画图模式，常用的有直接设置或Alpha混合模式，从而可以支持各种图形效果。

　　PutHLine、GetHLine、PutVLine、GetVLine、PutBox、GetBox及PutBoxMask

　　Get* 函数用于从屏幕拷贝像素到一块内存区，而Put*函数用于将存放于内存区的像素画到屏幕上。PutBoxMask 与PutBox的唯一区别是，如果要画的像素是白色，就不会被画到屏幕上，从而达到一种透明的效果。
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4 总结与展望

　　到目前为止，我们的移植工作已经顺利完成。MiniGUI已经能成功运行在我们的DVD720平台上。作为底层支持的GUI系统，MiniGUI也应该像操作系统一样是开放源码的自由软件，并应该得到开发商的共同推动。到目前为止，已经有多家嵌入式系统开发商采用MiniGUI开发嵌入式系统，并且已经开发出了许多重要的应用程序。我们期望能够有更多的人加入MiniGUI的开发，共同促成MiniGUI成为嵌入式 Linux系统上的标准GUI。尽管MiniGUI目前的功能已经非常强大，并且已经成功应用于许多嵌入式系统，但还需要在如下领域进行开发：

　　◇ 建立一个 C++ 类库来封装MiniGUI的API；

　　◇ 建立基于传统进程级客户/服务器体系结构的 MiniGUI，以便能够让MiniGUI适合于一些较大的嵌入式系统，比如支持全功能浏览器的机顶盒。

随着MiniGUI不断推广和功能的加强，它也将在实际应用中不断走向成熟。实时嵌入式系统上的GUI开发正处于开始阶段。在这个领域，有许多技术难题等待自由软件程序员去解决。

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