基于Qt_Embedded的嵌入式GUI系統(tǒng)的研究與構(gòu)建_圖文

1、湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于Qt_Embedded的嵌入式GUI系統(tǒng)的研究與構(gòu)建姓名：孫昌青申請學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：柯敏毅20090501個(gè)一用使，來以布發(fā)款條統(tǒng)系湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘（要）是一種以圖形作為基礎(chǔ)的用戶界面，嵌入式圖形用戶界面系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部分。嵌入式系統(tǒng)對(duì)的基本要求包括輕型、占用資源少、高性能、高可靠性及可配置性。作為嵌入式主流的系統(tǒng)，延續(xù)了在上的強(qiáng)大功能，并以諸多優(yōu)點(diǎn)贏得許多巨頭廠商的青睞。自從方案。以基于的系統(tǒng)目前已成為嵌入式可視化軟件系統(tǒng)開發(fā)的主要解決（）論文在深入分析了嵌入式系統(tǒng)發(fā)展背景的基礎(chǔ)上，介紹了的概念，并對(duì)目前嵌入式

2、的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行了全面的分析。（）闡述了體系結(jié)構(gòu)，最后詳細(xì)分析了戶端服務(wù)器的工作模式和通信原理，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于和開發(fā)應(yīng)用程序提供了理論依據(jù)。的（）對(duì)底層支撐軟件進(jìn)行了研究，并詳細(xì)描述了實(shí)現(xiàn)過程，包括、內(nèi)核的編譯和移植過程，根文件系統(tǒng)的選擇與構(gòu)建，以及基于驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和移植步驟。（）詳細(xì)敘述了和在宿主機(jī)的安裝以及到的移植步驟和注意的細(xì)節(jié)，并成功的在目標(biāo)機(jī)上構(gòu)建了基于的系統(tǒng)，測試結(jié)果證實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好。最后，并以嵌入式播放器的圖形界面設(shè)計(jì)為例，進(jìn)一步說明如何進(jìn)行論文構(gòu)建的系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)相對(duì)簡單、程序小巧，并能充分利用系統(tǒng)資源的特點(diǎn)，非常適合嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)的構(gòu)建為開發(fā)基于的嵌入

3、式圖形界面系統(tǒng)的應(yīng)用軟件提供了一個(gè)借鑒，對(duì)于嵌入式環(huán)境下的應(yīng)用程序開發(fā)也有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)，移植湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（），：，湘咖二案大謦學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：弓矗墨角日期：二年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國

4、家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖北工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。學(xué)位論文作者簽名：孑小習(xí)責(zé)日期：多年占月日指導(dǎo)教師簽名：褫“級(jí)強(qiáng)日期：年否月日湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第章引言課題研究背景及意義本世紀(jì)是嵌入式計(jì)算系統(tǒng)時(shí)代，在日常生活和工作中人們所接觸的設(shè)備大部分都是嵌入式設(shè)備，這些嵌入式設(shè)備一般都具有強(qiáng)大計(jì)算能力的。嵌入式系統(tǒng)指的是把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為一個(gè)信息處理部件嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中而形成的系統(tǒng)，是適應(yīng)具體應(yīng)用系統(tǒng)在功能、可靠性、成本及功耗諸方面更多的綜合要求的專用計(jì)算

5、機(jī)系統(tǒng)【】，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)追求經(jīng)濟(jì)型、小型化、可靠性、高速度和智能型的必然結(jié)果。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、微電子、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)控制、家用電器等領(lǐng)域，并廣泛用于移動(dòng)計(jì)算機(jī)平臺(tái)、信息家電、無線通信設(shè)備、電子商務(wù)平臺(tái)及軍事設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展離不開嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展。嵌入式處理器方面，】已取得了極大的成功，在創(chuàng)立至今短短的幾十年的時(shí)間就占據(jù)了的市場份額，芯片在嵌入式領(lǐng)域幾乎隨處可見，它目前是世界上銷量最大的位微處理器。位的處理器由于它的低成本、低功耗和高性能的特性，使其已成為位嵌入式處理器的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。嵌入式操作系統(tǒng)方面，開源系統(tǒng)由于很多程序員的加

6、入，使其不斷的在發(fā)展壯大。嵌入式具有可用于多種硬件平臺(tái)、源碼開放、內(nèi)核高效穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，使其成為嵌入式領(lǐng)域主流的嵌入式操作系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)功能的完善以及圖形顯示設(shè)備的廣泛應(yīng)用，目標(biāo)產(chǎn)品對(duì)的需求越來越多，要求也越來越高【】。當(dāng)初的一些簡單的人機(jī)交互接口已經(jīng)無法滿足人們的要求，幾乎只要是面向人機(jī)交互的嵌入式產(chǎn)品，就會(huì)涉及文字編輯、圖形視頻，甚至瀏覽器，而這一切均要求有一個(gè)高性能、高可靠的的支持。嵌入式的發(fā)展現(xiàn)狀與前景嵌入式的發(fā)展現(xiàn)狀隨著嵌入式設(shè)備市場的不斷擴(kuò)大，對(duì)嵌入式系統(tǒng)需求也越來越多，要求也越來越高，嵌入式是嵌入式開發(fā)過程中的必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。眾多的開發(fā)廠商往往都采用某些比較現(xiàn)成的嵌入式系

7、統(tǒng)，如、湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文或者其他的系統(tǒng)。一般選擇自行開發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)廠商較少，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)開發(fā)周期比較短，開發(fā)廠商一般都把精力集中在開發(fā)應(yīng)用程序上。嵌入式系統(tǒng)目前已成為嵌入式系統(tǒng)競爭領(lǐng)域的必爭之地，有沒有一款優(yōu)異的嵌入式已成為整個(gè)嵌入式設(shè)備成功與否的關(guān)鍵所在。目前嵌入式主流系統(tǒng)主要有、中，本文將逐一介紹其特點(diǎn)。采用條款發(fā)布，是基于一個(gè)用匯編實(shí)現(xiàn)的圖形內(nèi)核。采用分層結(jié)構(gòu)：最底層是使用匯編語言編寫的高速圖形引擎，中間層實(shí)現(xiàn)了用于圖形繪制的，包括線條、矩形和圓弧等，第三層是使用編寫的完整的對(duì)象集。利用指令進(jìn)行了優(yōu)化，因此其運(yùn)行速度非?？?。支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，比如，和等等，不過目前只支持硬件

8、平臺(tái)。的資源消耗小、可移植性差、不支持多進(jìn)程，目前的發(fā)展比較緩慢。起源于項(xiàng)目，是一個(gè)較早出現(xiàn)的開放源碼的嵌入式軟件它提供類和類的兩種接口，目前由美國公司主持開發(fā)。的核心基于顯示設(shè)備接口，是用語言開發(fā)的，支持位和位、以及芯片?；隗w系結(jié)構(gòu)，與和窗口系統(tǒng)保持兼容，并采用分層設(shè)計(jì)。此外，開發(fā)和調(diào)試應(yīng)用程序可以在開發(fā)機(jī)上進(jìn)行，而不需要使用“宿主機(jī)目標(biāo)機(jī)”調(diào)試模式。但也存在許多缺點(diǎn)，如：無硬件加速能力，窗口系統(tǒng)和圖形接口方面的功能還比較欠缺。國內(nèi)也有很多程序員參與項(xiàng)目的開發(fā)，但是目前以開放源碼形勢發(fā)展的項(xiàng)目基本停滯。是一個(gè)面向?qū)崟r(shí)嵌入式系統(tǒng)或者實(shí)時(shí)系統(tǒng)的輕量級(jí)圖形用戶界面支持系統(tǒng)。作為國產(chǎn)自由軟件，具有

9、諸多的優(yōu)勢和技術(shù)創(chuàng)新，其早期由魏永明先生和眾多志愿者開發(fā)，現(xiàn)在由北京飛漫軟技術(shù)有限公司進(jìn)行維護(hù)和商業(yè)運(yùn)作。用使再不擎引層圖層底，能功大強(qiáng)的上布發(fā)款條湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文是建立圖形引擎、和直接基于的之上。在的體系結(jié)構(gòu)中，存在著圖形抽象層和輸入抽象層（和），來為提供了底層的控制臺(tái)或者上的圖形接口以及輸入接口，而用于提供內(nèi)核級(jí)線程支持的函數(shù)庫利用和認(rèn)，大大提高了的可移植性。目前還不是很成熟，主要表現(xiàn)在：代碼質(zhì)量參差不齊，從而影響整體系統(tǒng)穩(wěn)定性，自有圖形引擎的功能較弱，體系結(jié)構(gòu)不完善，而且沒有一個(gè)的圖形開發(fā)環(huán)境。所以，的支持度不夠，尤其是缺乏大型開發(fā)廠商的支持。是著名的庫開發(fā)商公司開發(fā)的面向嵌入式

10、系統(tǒng)的版本【。年月諾基亞宣布將以約合億美元的價(jià)格收購著名跨平臺(tái)開源開發(fā)工具的開發(fā)商公司，以增強(qiáng)其服務(wù)和軟件業(yè)務(wù)。目前已經(jīng)被一些大型公司使用，如、等。人們耳熟能詳?shù)能浖?、等等使用的正是公司開發(fā)的開發(fā)包。繼承了在，而是采用作為底層圖形接。同樣有版，方便開發(fā)者的學(xué)習(xí)和開發(fā)，同時(shí)，將外部輸入設(shè)備抽象為和輸入事件，底層接口支持鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏及用戶自定義的設(shè)備等。類庫完全采用封裝，提供給應(yīng)用程序開發(fā)者建立藝術(shù)級(jí)的圖形用戶界面所需的所有功能。是完全面向?qū)ο蟮?，很容易擴(kuò)展，提供了豐富的窗部件集，并且允許真正的組件編程。庫的穩(wěn)定性和健壯性比較好。它的類庫接口完全兼容于同版本的，使用下的開發(fā)工具可以直接開發(fā)

11、基于的應(yīng)用程序界面。因此，自從以以來，就有大量的嵌入式開發(fā)商轉(zhuǎn)到了系統(tǒng)上。當(dāng)前已經(jīng)升級(jí)為，繼承了的新技術(shù)，包括：高性能渲染引擎、模板容器類及基于行為的主窗口架構(gòu)。嵌入式的發(fā)展前景圖形用戶接口（）】是指計(jì)算機(jī)與其使用者之間的對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，目前已經(jīng)成為一種用戶與計(jì)算機(jī)交互的標(biāo)準(zhǔn)。就像操作系統(tǒng)流行的原因一樣，極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口、菜單方便地進(jìn)行操作，使程序員和用戶從大量的命令中解脫出來。目前的桌面機(jī)操作系統(tǒng)大多有著美觀、操作方便、功能齊全的，進(jìn)何如明說步一進(jìn)，例為計(jì)設(shè)面界形圖的器放播程用應(yīng)湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文例如的和。然而，與桌面機(jī)系統(tǒng)不一樣，嵌

12、入式以及系統(tǒng)一般都是固化在存儲(chǔ)芯片上，很少存儲(chǔ)在大容量的磁盤設(shè)備上，而且嵌入式系統(tǒng)處理器芯片的主頻較低、存儲(chǔ)容量較小，所以我們在設(shè)計(jì)圖形用戶界面系統(tǒng)的時(shí)候，必須考慮嵌入式系統(tǒng)的基本要求：輕型、占用資源少、模塊化設(shè)計(jì)、可裁減性、可移植性。當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)種類繁多、良莠不齊，因此，針對(duì)特定的嵌入式硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)選擇一款優(yōu)異的顯得很重要。目前，嵌入式的研發(fā)正處于起步階段，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的研究己成為嵌入式系統(tǒng)研究及發(fā)展中的一個(gè)熱點(diǎn)，在嵌入式領(lǐng)域有許多技術(shù)難題尚待解決，因而研究與開發(fā)嵌入式圖形用戶界面有著長遠(yuǎn)的意義。論文的主要內(nèi)容嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)于嵌入式電子產(chǎn)品來說是必不可少的，嵌入式由于源代碼開放，因

13、此是使用最多的嵌入式操作系統(tǒng)之一，而嵌入式在嵌入式中又是非常重要的，尤其是對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更是必不可少。因此，構(gòu)建一個(gè)小型、高效的系統(tǒng)具有很大的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：第一，在深入分析了嵌入式系統(tǒng)發(fā)展背景的基礎(chǔ)上，介紹了的概念，并對(duì)目前嵌入式的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行了全面的分析。接著介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念和組成，描述了本課題的硬件平臺(tái)開發(fā)板的和嵌入式軟件平臺(tái)系統(tǒng)的特點(diǎn)。第二，闡述了體系結(jié)構(gòu)，最后詳細(xì)分析了序的創(chuàng)建過程、客戶端服務(wù)器的工作模式和通信原理，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于的系統(tǒng)和開發(fā)應(yīng)用程序提供了理論依據(jù)。第三，對(duì)底層支撐軟件進(jìn)行了研究，并詳細(xì)描述了實(shí)現(xiàn)過程，

14、包括、內(nèi)核的編譯和移植過程，根文件系統(tǒng)的選擇與構(gòu)建，以及基于驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和移植步驟。第四，詳細(xì)敘述了和在宿主機(jī)的安裝以及到的移植步驟和注意的細(xì)節(jié)，并在目標(biāo)機(jī)上成功構(gòu)建基于的系統(tǒng)后，以嵌入式行應(yīng)用程序開發(fā)。湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第章嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)概述嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)（）】是一個(gè)相對(duì)模糊的定義，目前己經(jīng)滲透到我們生活中的每個(gè)角落，包括工業(yè)、服務(wù)業(yè)、電子消費(fèi)等等各個(gè)領(lǐng)域，由于這種應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，使得“嵌入式系統(tǒng)更加難于明確定義。比較權(quán)威的定義有兩種，一種是，國內(nèi)的一般的定義是：嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件和硬件的綜合體，它是以應(yīng)用為中心和以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的，并且軟硬件是可以裁

15、減的，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等指標(biāo)的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。另一種是，（國際電氣和電子工業(yè)協(xié)會(huì)）的定義是：嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器的設(shè)備和裝置。兩種定義分別是在不同方面來闡述嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，其實(shí)筆者認(rèn)為可以將嵌入式系統(tǒng)簡單的理解為一種軟件和硬件的綜合體，將電子于計(jì)算機(jī)技術(shù)與具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，是一種體型小巧、功能強(qiáng)大的集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般指非系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分，硬件設(shè)備包括處理器和外圍設(shè)備，軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序。嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部分，它與通用處理器最大的區(qū)別在于，嵌入式處理器大多工作在為

16、特定用戶群所專門設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它將通用處理器中許多由板卡完成的任務(wù)集成到芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)趨于小型化，同時(shí)還具有很高的效率和可靠性。如今，全世界嵌入式處理器已經(jīng)超過多種，流行的體系結(jié)構(gòu)有多個(gè)系列，其中以、等使用最為廣泛。外圍設(shè)備在嵌入式系統(tǒng)中主要用于完成存儲(chǔ)、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能，如存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和端口、圖形控制器等。嵌入式操作系統(tǒng)通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)不僅具有通用操作系統(tǒng)的一般功能，如向上提供對(duì)用戶的接口（如圖形界面、庫函數(shù)等），向下提供與硬件設(shè)備交互的接口（硬件驅(qū)動(dòng)程序），管理

17、復(fù)雜的資源系統(tǒng)，同時(shí)它還湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、硬件依賴性、軟件固化性以及應(yīng)用專用性等方面具有更加鮮明的特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，嵌入式處理器的多樣化，使嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。常用的嵌入式操作系統(tǒng)有如下幾種商業(yè)：，等開源：，等國內(nèi)：，等應(yīng)用軟件是針對(duì)特定應(yīng)用系統(tǒng)領(lǐng)域，基于某一固定的硬件平臺(tái)，用來達(dá)到用戶預(yù)期目標(biāo)的計(jì)算機(jī)軟件。由于嵌入式系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，決定了嵌入式應(yīng)用軟件除了具有應(yīng)用軟件本身的特點(diǎn)外，還要做到準(zhǔn)確、安全和穩(wěn)定，而且還要盡可能的減少代碼量，以減少對(duì)系統(tǒng)資源的消耗，從而降低硬件成本。嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用

18、相結(jié)合才具有其實(shí)用價(jià)值。硬件平臺(tái)開發(fā)板概述處理器簡介），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以（認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字】。采用架構(gòu)的微處理器一般具有如下特點(diǎn)：體積小、低功耗、低成本、高性能；支持（位）（位）雙指令集，能很好的兼容位位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；指令長度固定。年公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。在創(chuàng)立至今短短的幾十年的時(shí)間就占據(jù)了的市場份額，芯片在嵌入式領(lǐng)域幾乎隨處可見，它目前是世界上銷量最大的位微處理器。位的處理器由于它的低成本、低功耗和高性能的特性，使其已成為位

19、嵌入式處理器的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。￥處理器的體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)本課題目標(biāo)機(jī)使用的硬件平臺(tái)是友善之臂信息技術(shù)有限公司開發(fā)的開發(fā)板，其中央處理器采用韓國三星公司的￥。這塊處理器是一款基于內(nèi)核的位嵌入式微處理器，主要面向手持式設(shè)備以及高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用，中央處理器為￥】。外部存儲(chǔ)器為位以及。擴(kuò)展網(wǎng)口，接口芯片為。接口可接湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，級(jí)灰度屏。接口兼容規(guī)范，接口芯片為。串口：有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)針接口。時(shí)鐘源：內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘。接口；音頻輸出，其硬件平臺(tái)框架如圖所示。圖硬件平臺(tái)軟件平臺(tái)概述目前，在技術(shù)領(lǐng)域和市場領(lǐng)域經(jīng)常見到嵌入式操作系統(tǒng)比較多，比較常用的有嵌入式操作系統(tǒng)

20、，系統(tǒng)逐一進(jìn)行簡單介紹?！薄坎僮飨到y(tǒng)是美國風(fēng)河（）公司設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（），由于其具有高性能的內(nèi)核、開發(fā)環(huán)境簡便、可靠性高，又具有實(shí)時(shí)性，因此被廣泛應(yīng)用于通信、航空、航天等實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中。但目等，下面將對(duì)上述幾種嵌入式操作前支持的協(xié)議有一定的局限性，任務(wù)間的通信機(jī)制不夠完善。源代碼不開放，再加上學(xué)習(xí)的移植需要相當(dāng)長的時(shí)間才能掌握，因此并沒有得到很多開發(fā)廠商的支持。操作系統(tǒng)是家族中的新成員，是一種位的多任務(wù)操作系統(tǒng)。是有優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)操作系統(tǒng)，它允許多進(jìn)程，在相同時(shí)間系統(tǒng)中運(yùn)行支持最大的位同步進(jìn)程。此外，其組件可以裁剪，更適合嵌入式設(shè)備。與桌面機(jī)系統(tǒng)很相似，包含圖形接口的

21、人機(jī)接口，還包含了瀏覽器等組件。但對(duì)硬件要求相對(duì)較高，例如主頻要求高，內(nèi)存及外部存儲(chǔ)容量也較大。而且同一樣的源代碼不開放，從而阻礙了更多開發(fā)者的加入。的產(chǎn)生來自于一名芬蘭學(xué)生的業(yè)余愛好，從誕生以來，就不斷有開發(fā)者加入它，并且是一些高級(jí)開發(fā)人員熱衷的項(xiàng)目，這些使得在短期內(nèi)就成為迅速成長成為了一個(gè)唯一能和系統(tǒng)相媲美的操作系統(tǒng)。是一個(gè)多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持分時(shí)處理和軟實(shí)時(shí)處理，并帶有微內(nèi)核特征（如模塊加載卸載機(jī)制），具有很好的定制特性。從誕生至今雖然只有十幾年，但它已形成了一個(gè)龐大的家族，大到服務(wù)器領(lǐng)域，小到微型機(jī)領(lǐng)域，包括現(xiàn)在的嵌入式領(lǐng)域，都具有其不可代替的優(yōu)勢。作為嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)

22、穩(wěn)定、功能強(qiáng)大，而且使用成本低，具有開放的源代碼，開發(fā)者可以任意的學(xué)習(xí)、修改、裁剪，這也是眾多開發(fā)者加入的原因，這點(diǎn)優(yōu)勢是其他商用操作系統(tǒng)無法比擬的。嵌入式有很好的文檔支持和優(yōu)秀的開發(fā)工具。是互聯(lián)網(wǎng)充分發(fā)展的產(chǎn)物，許多關(guān)于的技術(shù)文檔和開發(fā)工具都可以在互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和下載，開發(fā)者同樣可以不斷完善和擴(kuò)展這些技術(shù)文檔和開發(fā)工具。此外，嵌入式還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和多處理器的支持。嵌入式誕生于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代并具有的特性，保證了它支持所有標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議，并且可以利用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。內(nèi)核提供對(duì)多種處理器的支持，并且正在進(jìn)一步增加對(duì)嵌入式微處理器的支持。目前的內(nèi)核支持，￥，等處理器體系結(jié)構(gòu)

23、。鑒于諸多優(yōu)點(diǎn)考慮，本課題選擇嵌入式系統(tǒng)作為目標(biāo)機(jī)的操作系統(tǒng)。本章小結(jié)本章介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念和組成，描述了本課題的硬件平臺(tái)開發(fā)板的和常用嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，最后闡述了嵌入式系統(tǒng)的特性，并選擇了嵌入式系統(tǒng)作為嵌入式操作系統(tǒng)。第章客戶端服務(wù)器通信原理概述的組成是挪威的奇趣科技公司的設(shè)計(jì)的主打產(chǎn)品，作為一款優(yōu)秀的跨平臺(tái)的應(yīng)用程序開發(fā)框架，深受開發(fā)者的追捧，它是桌面系統(tǒng)以及集成開發(fā)工具的所實(shí)用的開發(fā)庫。公司于年推出了版，然后接著推出了版，版，直到發(fā)展到現(xiàn)在最新的版，版又可稱為。廣義上來說，一個(gè)完整的應(yīng)用開發(fā)框架由開發(fā)庫、預(yù)言家、設(shè)計(jì)者、助手以及的嵌入式版本等組成，如圖所示。開發(fā)平臺(tái)圖的組成（）開發(fā)庫

24、開發(fā)庫是最主要的組成部分，開發(fā)庫擁有的類大概有多個(gè)，當(dāng)然這個(gè)數(shù)字還會(huì)增加。開發(fā)庫則主要由、圖形用戶接口、國際化語言等類構(gòu)成。開發(fā)庫多用于下載軟件如、電驢、迅雷等軟件的底層接口函數(shù)和底層模塊。（）對(duì)接直層底在，¨【賴依的湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文是受各自不同國家和實(shí)用不同語言的開發(fā)者喜歡的原因之一，它可以使開發(fā)者在開發(fā)過程中不受語言不同所帶來的影響。開發(fā)者在開發(fā)過程中不需要過多的修改源碼，便可以輕松的應(yīng)對(duì)開發(fā)小組中由于所用語言不同所帶來的影響。促使更多使用不同語言的開發(fā)者使用。（）是一個(gè)集成的開發(fā)環(huán)境，它是一個(gè)帶圖形界面的布局與窗口構(gòu)建器，可以在多種平臺(tái)上運(yùn)行，主要是用來對(duì)軟件的主圖形界

25、面與按鈕等窗口部件進(jìn)行布局、管理，以及構(gòu)建對(duì)話框等窗口的。（）是一款幫助軟件，當(dāng)開發(fā)者開發(fā)完圖形軟件后，可以自我定制幫助系統(tǒng)，它也可以當(dāng)作幫助文檔的瀏覽器來使用，非常的方便、快捷。（）的嵌入式版本的嵌入式版本主要指的是和是公司面向嵌入式系統(tǒng)和移動(dòng)產(chǎn)品開發(fā)而推出的版本，也分為開源版和非開源版，具體介紹將在后文中將詳細(xì)敘述。此外，還有其他軟件，比如（）是公司開發(fā)的跨平臺(tái)腳本工具箱，為靜態(tài)的應(yīng)用程序提供一個(gè)腳本界面，以及可以使應(yīng)用程序很容易擴(kuò)展。相關(guān)的另一個(gè)產(chǎn)品是面向程序員的應(yīng)用程序框架，它也是基于開發(fā)庫構(gòu)建的。除此之外，還有一些開源的在其他開發(fā)語言上的綁定，如，它是的綁定，還有，則是的綁定，還有的

26、綁定等。由此可見，除了程序員可以輕松的編寫應(yīng)用程序開發(fā)外，使用其他語言的程序員也可以輕易開發(fā)應(yīng)用程序。是一個(gè)公司專門為小型的嵌入式設(shè)備提供圖形交互界面的開發(fā)框架，也是一個(gè)底層的圖形引擎。是根據(jù)嵌入式系統(tǒng)體積小、軟硬件都有限的特點(diǎn)，精簡的而得到的版本。因此的完全兼容的標(biāo)準(zhǔn)，資源豐富，并且基本繼承了的幾乎所有優(yōu)點(diǎn)，下面簡單介紹一個(gè)與不同之處是消除了對(duì)（幀緩沖）進(jìn)行操作。針對(duì)復(fù)雜臃腫系統(tǒng)，其資源消耗比較大，并且其所消耗的存儲(chǔ)和運(yùn)行空間都是嵌入式系統(tǒng)滿足不了的。除此之外，功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)復(fù)雜，其使用需求并不是嵌入式系統(tǒng)實(shí)際的的使用需求。，序程用應(yīng)湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文開發(fā)庫可以裁剪和定制，裁剪后的庫文

27、件大小可以壓縮到。這樣簡單精煉的開發(fā)庫不僅可以提高時(shí)間和空間效率，還能滿足本系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的需求。同相比，非常節(jié)約空間，因?yàn)樗恍枰獎(jiǎng)?chuàng)建服務(wù)器或客戶端。沒有采用庫，其下一層是技術(shù)引，上一層是提供圖形抽象層和輸入抽象層的接，的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖所示。應(yīng)用程序移“礎(chǔ)應(yīng)用編程接口，核心層：，圖形抽緣層，輸入抽緣層輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)二卜嵌入式內(nèi)核硬件平臺(tái)圖實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)為開發(fā)者提供了統(tǒng)一兼容的編程接口，通過調(diào)用提供的，開發(fā)者就可以自如的設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大的提高嵌入式圖形界面的開發(fā)效率。的優(yōu)勢，它是在上層應(yīng)用層創(chuàng)建程序，開發(fā)者不需要考慮與硬件相關(guān)的因素。而且，在做不同硬件和操作系統(tǒng)的擴(kuò)展和移植時(shí)，不需要改動(dòng)應(yīng)用層代碼，而只需要改

28、動(dòng)圖形抽象層和輸入抽象層這部分與硬件或操作系統(tǒng)有關(guān)的代碼即可。很容易就可實(shí)現(xiàn)在多硬件平臺(tái)上的擴(kuò)展和移植。在底層定義了統(tǒng)一的編程接，并提供對(duì)組件開發(fā)的支持，這為開發(fā)大型的應(yīng)用程序帶來了極大的便利和分工協(xié)作。采用消息槽通信機(jī)制來取代回調(diào)（）機(jī)制【】，這種機(jī)制的好處是既強(qiáng)調(diào)類型，又使得毫無關(guān)系的對(duì)象可以互相通信和互相協(xié)作。這個(gè)特點(diǎn)也是它適合于組件編程，把一個(gè)大規(guī)模的程序劃分成小模塊的特點(diǎn)。庫采用面向?qū)ο蟮姆椒▽?shí)現(xiàn)，可以縮短開發(fā)時(shí)間和減少代碼量。設(shè)計(jì)合理的類，并通過繼承和派生使代碼能夠重用，以減少系統(tǒng)開銷量。由實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可知，外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)僅位于它的下一層，因此添加外部設(shè)備如顯卡、鍵盤、鼠標(biāo)等外圍設(shè)備及

29、其方便。的客戶端服務(wù)器結(jié)構(gòu)湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文系統(tǒng)系統(tǒng)又稱為或，是麻省理工學(xué)院于年開發(fā)的是一種位圖方式顯示的視窗系統(tǒng)【】，通常由客戶端服務(wù)器模型和協(xié)議兩個(gè)部分構(gòu)成。隨后被廣泛使用到了系統(tǒng)之上，后來便演變成類系統(tǒng)圖形界面的使用標(biāo)準(zhǔn)。比如，我們熟知的的桌面機(jī)系統(tǒng)和都是在建立在的基礎(chǔ)之上。經(jīng)常使用系統(tǒng)的用戶都知道，一般跨平臺(tái)的軟件的安裝針對(duì)很多平臺(tái)，一般針對(duì)或的版本，就是適用于的版本。由于很容易擴(kuò)展，所以目前大多操作系統(tǒng)都可以運(yùn)行系統(tǒng)。是一個(gè)分布式的應(yīng)用系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)之初就考慮到網(wǎng)絡(luò)的因素，因而在體系結(jié)構(gòu)上采用了客戶端服務(wù)器模型。同時(shí)為了便于擴(kuò)展和移植，的客戶端服務(wù)器模型并不依賴于具體的的軟、硬件

30、，而是依賴于抽象的協(xié)議。在系統(tǒng)中，的服務(wù)器（）主要功能是響應(yīng)客戶端的請求，與圖形設(shè)備通信，負(fù)責(zé)底層的具體操作，并向客戶端提供顯示輸出對(duì)象的能力?？蛻舳耍ǎ┎痪哂酗@示的功能，所以只能向服務(wù)器發(fā)送顯示請求。隨后服務(wù)程序?qū)@示的具體對(duì)象進(jìn)行解釋，再傳給硬件設(shè)備，最后服務(wù)器再將顯示事件的結(jié)果返回給客戶端。然而，服務(wù)器與客戶端如何通信呢？這就是協(xié)議的作用，它是客戶端與服務(wù)器通訊的橋梁，系統(tǒng)架構(gòu)示意如圖所示。圖系統(tǒng)架構(gòu)然而，在現(xiàn)有的嵌入式設(shè)備中，和內(nèi)存等硬件資源都有限并無法跟微型機(jī)相比，因此嵌入式設(shè)備的桌面環(huán)境建立在之上目前來說是不現(xiàn)實(shí)的。在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境下，具有自己特有的客戶服務(wù)器模型，并完成了幾乎所有

31、所做的主要任務(wù)。創(chuàng)建應(yīng)用程序的過程湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文！，鬯！蔓，！曼！曼！曼】在應(yīng)用程序的創(chuàng)建過程中起完成了初始化工作、創(chuàng)建會(huì)話管理器、啟動(dòng)應(yīng)用程序服務(wù)器進(jìn)程、創(chuàng)建調(diào)色板等等，其具體的調(diào)用過程如圖所示。：“：士：。，：上：圖構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用過程應(yīng)用程序的創(chuàng)建過程其實(shí)并不復(fù)雜，主要是靠類來實(shí)現(xiàn)，其主要的實(shí)現(xiàn)過程如圖所示。首先類成員的初始化工作由構(gòu)造函數(shù)：和：來共同完成。然后依次調(diào)用、：和：。再調(diào)用：來啟動(dòng)服務(wù)器，來初始化顯示設(shè)備，來初始化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其中在函數(shù)里，用戶可以構(gòu)建對(duì)象，通過創(chuàng)建默認(rèn)的裝飾風(fēng)格以及通過：來設(shè)置字體。調(diào)用：來完成進(jìn)程的命令行解析，調(diào)用：初始化對(duì)象，隨后再通過：創(chuàng)建調(diào)色板

32、，并通過創(chuàng)建新的會(huì)話管理器。的工作模式分析如上文所說的窗：系統(tǒng)具有自己的一種客戶端服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其窗口系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖所示。在一個(gè)典型的嵌入式窗口系統(tǒng)中一般包括一個(gè)或多個(gè)客戶端進(jìn)程（簡稱客戶端），一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程（簡稱服務(wù)又念概型模器務(wù)服戶客的指泛般一與型模器務(wù)，序程用用應(yīng)應(yīng)，中湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文器）。然而的客戶不完全一樣，在中，客戶端和服務(wù)器都是并不是位于不同機(jī)器上應(yīng)用程序。服務(wù)器和客戶端不是獨(dú)立分別運(yùn)行在不同的機(jī)器上，而和客戶端應(yīng)用程序并且在同一機(jī)器上運(yùn)行。在類主要完成服務(wù)器的構(gòu)建，則主要完成客戶端的構(gòu)建。在系統(tǒng)中有程卻只能有一個(gè)。在個(gè)啟動(dòng)的應(yīng)用程序，這個(gè)應(yīng)用程序除了具有一般程序的客

33、戶端外，還具有服務(wù)器的功能。圖服務(wù)器與客戶端的劃分并不完全以應(yīng)用程序的多少里來劃分，而是以應(yīng)用程序的功能來劃分的。假設(shè)當(dāng)前在系統(tǒng)中只有一個(gè)應(yīng)用程序在運(yùn)行，那么該應(yīng)用程序中既有服務(wù)器又有客戶端，也就說它同時(shí)具備服務(wù)器的功能和客戶端的功能；假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行，那么則以參數(shù)方式運(yùn)行的那個(gè)應(yīng)用程序跟只有一個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行的時(shí)候一樣，同時(shí)具備服務(wù)器的功能和客戶端的功能，而其它應(yīng)用程序只具有客戶端的功能。在沒有特殊情況下，如果應(yīng)用程序在啟動(dòng)時(shí)，沒有加參數(shù)，則默認(rèn)它是以客戶端啟動(dòng)的。一中客戶端與服務(wù)器通信中客戶端與服務(wù)器通信方式在中，客戶端進(jìn)程可有多個(gè)，但服務(wù)器進(jìn)程只能有個(gè)【。服務(wù)器是以作為參數(shù)

34、運(yùn)行的應(yīng)用程序，它除了具有一般應(yīng)用程序的客戶端功能外，還具有服務(wù)器的功能。在這種情況下服務(wù)器與客戶端在同一個(gè)進(jìn)程中，也就是說客戶端與服務(wù)器的通信是發(fā)生在同一進(jìn)程空間中。在這種情況下，其實(shí)只需要通過兩個(gè)隊(duì)列結(jié)構(gòu)就可以完成消息的傳遞。當(dāng)服務(wù)器有命令或事件發(fā)送給客戶端時(shí)，服務(wù)器就把此命令或事件放到與服務(wù)器對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列（）中，直到客戶端從取出此命令或者事件。而客戶端也是如此，當(dāng)客戶端有命令或事件發(fā)送給服務(wù)器時(shí)，則把此命令或事件放到與客戶端對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列（）中，直到服務(wù)器從取出此命令或者事件。當(dāng)然，這只是一個(gè)大致的通信過程。大多數(shù)情況下系統(tǒng)中總則存在多個(gè)客戶端，它們都是沒有用參數(shù)啟動(dòng)的應(yīng)用程序時(shí)。這些

35、客戶端有一個(gè)特點(diǎn)，就是它們與服務(wù)器不處于同一進(jìn)程中。此時(shí)客戶端與服務(wù)器的通信指的是不同客戶端進(jìn)程與一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程的通信。在這種情況下，不同客戶端與這個(gè)服務(wù)器的通信不能再以隊(duì)列的形式通信而是通過進(jìn)行。多個(gè)客戶端和一個(gè)服務(wù)器通過函數(shù)：（）向?qū)Ψ桨l(fā)送事件和命令，然后服務(wù)器將來自鼠標(biāo)及鍵盤等硬件輸入的數(shù)據(jù)抽象通過以事件的形式發(fā)送給客戶端。在發(fā)送的過程中，服務(wù)器還要把對(duì)窗口的全局管理也以事件的形式發(fā)送給客戶端。在發(fā)送的同時(shí)，服務(wù)器還通過等待接收來自客戶端發(fā)送過來的命令或事件，然后再進(jìn)行相應(yīng)的操作?？蛻舳吮旧聿痪哂刑幚淼哪芰Γ杼幚淼拇翱诘娜止芾砑版I盤鼠標(biāo)命令數(shù)據(jù)同樣用以事件的形式發(fā)送給服務(wù)器，交給服務(wù)

36、器處理。同服務(wù)器一樣，客戶端在發(fā)送的同時(shí)還要通過接收來自服務(wù)器的事件，然后發(fā)給相應(yīng)的客戶端進(jìn)行窗口處理。由上述分析可知，中的客戶端與服務(wù)器通信可以分為兩種情況，一種是單進(jìn)程情況，即服務(wù)器端與客戶端在同一個(gè)進(jìn)程中，另一種是多進(jìn)程情況，即服務(wù)器端和客戶端在不同的進(jìn)程中，其通信模型如圖所示。進(jìn)程進(jìn)程胳器駱戶。一一一一一進(jìn)程一一進(jìn)程一客戶端與服務(wù)器在不同進(jìn)程圖客戶端服務(wù)器通信模型除了隊(duì)列和的通信方式外，行通信，這種情況主要是用在圖形繪制過程中。采用共享內(nèi)存可以在客戶端之間和客戶端與服務(wù)器之間快速高效的共享數(shù)據(jù)。首先創(chuàng)建一段共享內(nèi)存區(qū)，進(jìn)程再將其映射到該進(jìn)程的私有地址空間，因此，這個(gè)進(jìn)程就可以直接快速的

37、讀寫這一塊共享內(nèi)存區(qū)，不需要進(jìn)行繁瑣的數(shù)據(jù)拷貝。同時(shí)避免了相同的數(shù)據(jù)在不同的客戶端中不斷的申請空間，從而造成資源的浪費(fèi)。共享內(nèi)存還能方便的協(xié)調(diào)客戶端之間的行為，并且還保持唯一的全局?jǐn)?shù)據(jù)。多進(jìn)程中客戶務(wù)器通信在通訊則是靠實(shí)現(xiàn)的。（）是中的一種通信協(xié)議，它可以使不同的客戶端在同一進(jìn)程中通信，也可以使不同的客戶端在不同的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。目前，機(jī)制技術(shù)僅在和中投入了使用，在和中暫時(shí)還未使用此通信協(xié)議。由上文分析可知在中，多進(jìn)程的情況下客戶端與服務(wù)器通信是通過通信，而其具體的實(shí)現(xiàn)過程是通過通道完成的。類的首先創(chuàng)建一個(gè)通道對(duì)象，并重載調(diào)用函數(shù)，然后利用函數(shù)建立起信號(hào)與槽函數(shù)的橋梁。這個(gè)通道本質(zhì)上是內(nèi)存臨

38、時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè)臨時(shí)文件，湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文在通信的接口中封裝了機(jī)制。多進(jìn)程中，通道通信前首先要注冊通道，然后才能進(jìn)行后續(xù)的通信工作。在系統(tǒng)中，服務(wù)器總存在一個(gè)隊(duì)列，其內(nèi)部注冊的是通道名稱和客戶端對(duì)應(yīng)對(duì)象的，在客戶端總存在著一個(gè)隊(duì)列，其內(nèi)部注冊的是通道名稱和服務(wù)器或客戶端對(duì)應(yīng)的對(duì)象。多進(jìn)程中客戶端朋艮務(wù)器具體的通信過程圖如圖所示圖多進(jìn)程中客戶端服務(wù)器通信其具體通信過程如下：）一個(gè)要進(jìn)行通信的進(jìn)程首先構(gòu)造一個(gè)對(duì)象，這里假設(shè)是，然后把這個(gè)對(duì)象與要注冊的通道名，這里假設(shè)是通道名同時(shí)注冊到隊(duì)列中。）客戶端向服務(wù)器發(fā)出注冊命令，服務(wù)器讀取注冊命令后進(jìn)行查找操作，找到與這個(gè)客戶端名稱所對(duì)應(yīng)的客戶端對(duì)象，然后把