嵌入式Linux下基于MiniGUI的信息终端软件开发
嵌入式Linux下基于MiniGUI的信息终端软件开发 关键词：嵌入式操作系统 Linux MiniGUI 信息终端 引言 近年来，随着软硬件资源的成熟与完善，嵌入式技术越来越和人们的生活 紧密相关，功能单一的公用电话也开始向嵌入式多媒体信息终端转型。对嵌入式 系统的研究，在全球激起了人们极大的兴趣。选择开放源码的Linux操作系统开发新一代嵌入式产品已经成为其中新的 技术热点。在本系统中，采用了MontaVista Linux系统。它提供了很多处理器、 目标板和主机环境的组合，有一套完整的辅助开发工具，便于嵌入式系统专用人 员设计、开发和发布应用程序。
与此同时，配备一个优秀的图形用户界面，使产品和用户能进行友善可靠 的交互也已成为开发工作中非常紧迫的要求。本系统中使用的MiniGUI就是嵌入 式Linux系统下一个轻量级的图形用户界面支持系统，目前已比较成熟，并已被 用到很多项目的实际开发中。
1 嵌入式Linux系统 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁减。
适用于用户系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系 统。从20世纪80年代末开始，陆续出现了一些嵌入式操作系统，如VxWorks、pSOS、 WindowsCE、Linux等。其中免费源代码的Linux操作系统因其内核小、支持多种 硬件平台、可裁减性好等显著优点，得到了广泛的关注，为嵌入式系统开发提供 了一个极有力的选择。
（2）MontaVista Linux 目前，已有多家公司推出了嵌入式Linux发行版本。本系统中采用的是应 用全球三大嵌入式Linux供应商之一MontaVista Software公司的最新版 MontaVista Linux3.0。它使用的是最标准Linux内核2.4.2,是针对嵌入式设备度身 定制的实时的、专业的嵌入式操作系统。考虑到嵌入式设备处理器、存储器资源 有限的情况，在不减少新内核对嵌入设备有利特性的基础上，MontaVista公司对 内核部分进行了高度裁减、配置，使MontaVista Linux 3.0。它使用的是标准Linux内核2.4.2，是针对嵌入式设备度身定制的实时的、专业的嵌入式操作系统。考虑 到嵌入式设备处理器、存储器资源有限的情况，在不减少新内核对嵌入设备有利 特性的基础上，MontaVista公司对内核部分进行了高度裁减、配置，使MontaVista Linux 3.0系统性能具备稳定、突出等特点，同时还为MontaVista Linux 3.0配备了 一个由优先级驱动的实时调度器（RealTime Scheduler），从而使客户对实时性 的要求得到更大的满足。
2 软件开发平台 MontaVista Software公司在嵌入式Linux发行版中已提供了系统开发所需 的环境：
a)内核和文件系统工具——目标配置工具（TCT）、库优化工具（LOT）；
b)交叉开发工具——GNU GCC/C++编译器、GDB源码调试器、DDD图形 界面调试器等；
c)实时性能工具和分析工具。
系统内核则通过Abatron公司的BDI2000调试器进行测试，内核运行于 PowerPC体系的CPU上。该目标系统已实现以太网接口、串口、USB接口，LCD 也能正常显示。
3 系统框架结构 应用程序是最上层的开发，其交互界面直接通过MiniGUI图形系统的API 接口函数实现。MiniGUI屏蔽了对底层显示、输入设备编程的细节，使程序员更 能专注于信息终端界面的特色上，从而缩短了编程投入时间。MiniGUI图形率编 译安装后一般以库的形式存放在操作系统/usr/lib文件目录下。
该嵌入式系统的框架结构如图1所示。
4 MiniGUI的移植 （1）MiniGUI特点 MiniGUI是由魏永明主挂的一个自由软件项目，现完全遵循GPL（General Public License）条款的纯自由软件，可以运行在任何一种具有POSIX线程支持的POSIX兼容系统上。MiniGUI在体系结构上有许多独特之处。它的主要特色有：
a)提供了完备的多窗口机制；
b)对话框和预定义的控件类；
c)消息传递机制；
d)多字符集和多字体支持；
e)全拼、五笔等汉字输入法支持；
f)BMP、GIF、JPEG等常见图像文件的支持；
g)小巧，包含全部功能的库文件大小为300KB左右；
h)可配置，可根据项目需求进行定制配置和编译；
i)可移植性好。
（2）MiniGUI的移植过程 要使MiniGUI运行在入式目标板PPC上，需在MontaVista Linux 3.0的交叉 开发环境下移植该图形包。
MiniGUI 1.2.6版发布时含资源文件压缩包minigui-res1.2.6.tar.gz、库文件压 缩包libminigui-1.2.6.tar.gz和一个综合示范程序mde-1.2.6.tar.gz。
在开发主机上安装好MontaVista Linux 3.0后，把主机NFS服务的输出目录 配置为硬盘路径/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target。目标板运行起来后，会自动挂 载到该目录下。
将该目标作为当前路径安装MiniGUI。
打开资源文件压缩包，执行如下命令 tar-xvf minigui-res-1.2.6.tar.gz 会自动在当前路径下生成minigui-res目录。在该目录下可以看到 config.linux文件，修改其中TOPDIR=NONE一项，使TOPDIR=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target，此处的路径对应的就是前面设置的 NFS输出目录。运行安装命令make install即可。
编译库文件压缩包libminigui-1.2.6.tar.gz时，解压步骤如上。不同的是须在 当前目录下运行configure命令对库文件进行移植的配置。命令行如下：
CC=ppc_8xx-gcc./configure --build=i386-linux --target=ppc-unknown-linux --prefix=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target --libdir=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target/usr/lib --includedir=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target/usr/include --enable-debug 其中，ppc_8xx-gcc是针对PowerPC体系结构目标的编译器，是MontaVista Linux提供的；
build是指执行编译的机器，这里是x86的开发主机；
target是运行 该编译器所产生目标文件的机器；
prefix是所有安装路径的前缀；
libdir是库文件 安装路径；
includedir是头文件安装路径；
enable-debub指编译时需包含调试信息。
配置完，运行编译安装命令。
综合示范程序mde-1.2.6.tar.gz的安装方法和库文件类似的。
此时，启动目标板，在MontaVisa Linux的控制程序下，进入 /mde-1.2.6/mginit目录，输入命令行./③mginit运行MiniGUI的这个后台服务器程序， 出现一个有小企图片的窗口管理器，并在左上角弱出一个控制台程序的子窗口。
在该控制台下，可以运行mde中其它的示范例子。至此，MiniGUI图形包在目标 板上移植安装完成。
5 信息终端软件开发 本系统中采用了MiniGUI专为嵌入式系统开发的Lite版本。它基于客户/服 务器（C/S）体系，在服务器和客户之间传递输入设备数据，以及客户和服务器 之间的某些语法 和响应数据。在该信息终端软件中，就根据这种结构特点，设计了一个服务器程序和两 个客户进程。服务器始终运行后台，记录有关系统信息，如系统计时、用户刷卡 余额等，通过MiniGUI提供的Socket机制通信将数据传给下面的客户程序。主界 面客户进程给用户提供了完整的操作体验，用户可以通过菜单选择打电话、浏览 信息等功能。另一客户进程则是广告屏保，在无人使用的间隙时间里，可以动态 显示一些精彩的画面，实现商业价值或公益宣传。下面分别进行介绍。
（1）信息终端客户程序 该信息终端主体界面客户程序在MiniGUI服务器的控制台程序下打开，弹 出的是信息终端的主菜单，显示了电话、信息查询、城市交通、新闻专栏等板块。
程序实现时，开始是包含的头文件。
MiniGUI图形包的头文件有：common.h(MiniGUI常用的宏及数据类型的定 义)、minigui.h（全局的和通用的接口函数及杂项函数的定义）、window.h（定 义了和窗口有关的宏、数据类型、数据结构和窗口函数）。使用GDI函数和控件 还需包括gdi.h、control.h两个头文件。
编程实现时，MiniGUI的程序入口点是MiniGUIMain函数，系统初始化后 就会自动找到该函数。在该函数中先设置主窗口一些基本属性，建立每个客户程 序唯一的一个消息队列。当程序结束时，调用MainWindow ThreadCleanup函数， 清除主窗口所使用的消息队列系统资源，退回服务器程序中。
其，各个功能子函数是在MiniGUI程序的另一主体部分——主界面窗口的 过程函数中调用打开的。在主窗口建立时，其中有一项属性MainWindowProc， 即是注明了对应该窗口的过程函数。各个功能模块的消息也都是通过主窗口中的 消息循环进行触发的。
窗口过程函数主体上都是switch和case结构的选择语句，针对不同的消息 产生不同的响应。一般MSG_CREATE消息在窗口生成时被发送，因而控件往往 在这里调用CreateWindow函数生成。MSG_PAINT则是在移动窗口或调用 UpdateWindow重绘时发生，可根据需要定义相应的操作。MSG_CLOSE即是关 闭窗口时的动作，一般调用DestroyMainWindow销毁主窗口，调用 PostQuitMessage退出消息循环。
此外，在窗口过程函数MiniGUI提供的GDI，即图形设备接口（graphicsdevice interface），可以方便地将BMP、GIF、JPEG等图片用LoadBitmap函数输 出到界面，并通过设备上下文（DC）的逻辑字体（logfont）实现多字体和多字 符集支持。
广告进程的制作也类似，不再说明。
（2）信息终端软件服务器程序 因为服务器和客户程序需要交换数据，所以我们使用了经MiniGUI包装过 的Socket通信机制。
在服务器中，建立一个监听套接字：
#define LISTEN_SOCKET "/var/tmp/socket1" static int listen_fd;
BOOL listen_socket(HWND hwnd) { if((listen_fd=serv_listen(LISTEN_SOCKET))0) return FALSH;
return RegisterListenFD(listen_fd,POLLIN,hwnd,NULL);
} 服务器监听该套接字listen_fd。当客户有连接请求时，服务器的过程函数 中就会收到MSG_FDEVENT消息，服务器就可以接受该请求以进行相应处理：
static int MainFunProc(HWND hWnd, { switch(message) {case MSG_FDEVENT: if(LOWORD(wParam)= =listen_fd){ …… conn_fd=serv_accept(listen_fd,uid);
if(conn_fd0){ sock_read(conn_fd,buff[20],40);…… sock_write(conn_fd,buff[20],40)；
}} break;
}} 在主界面进程中，需要连接到服务器时，可以通过 cli_conn(LISTEN_SOCKET,"b")来提出请求。
这样，服务器和客户程序之间即可相互交流数据了。
广告进程实现时，需要在服务器中设置事件钩子函数 SetServerEventHook(my_event_hook)。因为广告屏保是在没有键盘鼠标输入的一 段时间后自动打开的，有任意键时又自动关闭，所以只有始终运行在后台的服务 器才能判断广告是否要打开关闭。
可以在消息循环时进行判断：
while(GetMessage(Msg,HWND_DESKTOP)) {if (pid_scrnsaver= =0GetTickCount() old_tick_count+1000){ ShowCursor(FLASE);
pid_scrnsaver=exec_app("./scrnsaver","crnsaver");
} DispatchMessage(Msg);
} dld_tick_count是前一次消息的时间。当从GetTickCount()得到的当前时间 大于设定值时，还没有任何消息的话，广告屏保scrnsaver程序就启动，同时隐蔽 鼠标光标。
当系统又接收到事件时，会自动执行前面注册过的事件钩子软件系统的示意如图2所示。
将完成的C语言程序文件用交叉编译工具编译，并链接MiniGUI库文件， 即可生成所需的可执行文件。
结语 将嵌入式Linux应用至信息家电类产品中，并开发出优秀的人机交互界面， 是嵌入式发展的趋势，拥有广阔的市场前景。本系统开发的嵌入式信息终端也已 初见成效，相信这种方案必将得到越来越多的应用。