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主流嵌入式 Linux 下 GUI 解决方案

主流嵌入式 Linux 下 GUI 解决方案. 基本概念介绍 GUI (graphical user interfaces) 图形用户界面  (GUI), 图形用户接口 . 为用户提供界面友好的所见所得的操作环境 .  主流解决方案 Qt/Embedded 图形库大而全，能够开发较为复杂的图形系统 Microwindows 项目规模较小、功能较为薄弱，缺乏等三方软件开发的支持 MiniGUI 小巧、灵活 , 源码相对较少. 基本概念. Qt

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主流嵌入式 Linux 下 GUI 解决方案

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Presentation Transcript

  1. 主流嵌入式Linux下GUI解决方案 • 基本概念介绍 • GUI (graphical user interfaces) 图形用户界面 (GUI),图形用户接口. 为用户提供界面友好的所见所得的操作环境.  • 主流解决方案 • Qt/Embedded 图形库大而全，能够开发较为复杂的图形系统 • Microwindows 项目规模较小、功能较为薄弱，缺乏等三方软件开发的支持 • MiniGUI小巧、灵活,源码相对较少

  2. 基本概念 • Qt • Qt是Trolltech公司所开发的一个跨平台FrameWork环境 (一个运行的平台，有一堆常用的“库”) • 多平台的C++图形用户界面应用程序框架 • 支持组件编程 （把系统分割成一些组件或设施的一种思想 ，修改项目代码的一些部分不会破坏整个系统） • Trolltech • 跨平台应用程序界面框架 (QT) • 嵌入式Linux开发的应用程序平台，能够应用到PDA和各种移动设备(Qtopia) • Qt/E • Qt库开发商Trolltech公司开发的面向嵌入式系统的Qt版本 • 采用C++封装 • 丰富的控件资源 • 较好的可移植性

  3. Qt/Embedded • Qt/E实现结构 • Qt/Embedded的底层图形引擎基于framebuffer • 计算机显示存储器的一部分，存放屏幕图像的内容。 • framebuffer是一种驱动程序接口 • 将显示设备抽象为帧缓冲区 • 显示内存的一个映像（用户） • QWSserver • 负责事件的服务分发

  4. Qt/Embedded • QPE（Qt Plamtop Environment） • 针对PDA软件的整体解决方案 • 底层的GUI系统、Window Manager、Soft Keyboard • 上层的PIM（个人信息管理器）、浏览器、多媒体 • Qtopia是基于QT/Embedded开发的一个嵌入式的窗口系统和应用程序集 • Qtopia平台组成 • Qtopia 库(Qt/E,libqpe,libqtopia1,qtopiapim) • Qtopia server/laucher • 控制窗口系统 • 进程间通信 • 发起所有应用和其他核心任务的主要服务程序

  5. Application Qt/Embedded Qtopia Arm linux kernel 2.4.18 Driver fb cramfs vivi Hardware Board 系统平台介绍 • 系统平台软件结构图 • 引导装载程序vivi • 设备驱动（包括帧缓存fb） • 嵌入式Linux内核 • 文件系统yaffs（只读cramfs，需做修改） • 基于QT/Embedded和Qtopia的用户图形界面以及应用程序

  6. Qt/E 、Qtopia • 构建GUI时用于 Qt开发的典型工具 • tmake：跨平台的Makefile生成器 • moc：用于Qt C++扩展的metra-object编译器 • designer：用于设计窗口组建的应用程序,(*.ui文件) • uic：从界面文件生成代码的用户界面编译器（*.cpp&*.h） • qvfb(virtual frame buffer)：X窗口用来运行和测试Qtopia应用程序的系统程序。即Qt的虚拟仿真窗口 。 • qpe(Qtopia executable)：用来处理所有的用户程序界面 • 所需要的包 • tmake tmake-1.13.tar.gz：用来得到tmake工具 • /bin: progen工具：生成.pro文件 • tmake工具：组织生成Makefile

  7. Qt/E 、Qtopia • 所需要的包 • qt-embedded-2.3.10.tar.gz：Qt的嵌入式版本。 • /bin：模拟目标机器的qvfb后台程序,如moc 、qvfb 、uic • /lib：qvfb上PC机模拟运行时需要加载的库文件 libqte.so* • qt-x11-2.3.2.tar.gz：Qt的X11版本 • /bin ：在PC机器上的运行的开发工具和编译程序,如desinger 、findtr 、moc 、uic等 • /lib：源文件编译成PC机器X11环境下的共享联接库 libqt.so* • qtopia-free-2.1.1.tar.gz：官方网站提供的Qtopia免费版。 • Qtopia是一个用Qt/Embedded开发的程序 ：综合的应用程序平台和用户界面 • e2fsprogs-1.38.tar.gz：为了得到qtopia所需的uuid.h和libuuid.so。

  8. Qt/E 、Qtopia • 建立本机Qtopia 虚拟平台 • 设定tmake的环境变量 • export TMAKEPATH=/root/qtopia/tmake-1.13/lib/qws/linux-x86-g++ • 指定tmake在生成Makefile时使用本机的编译器 • 注：环境变量的设置非常重要（指定路径、库、头文件） • 编译qt-x11 • 目的：生成moc、uic、qvfb、designer • 复制到qt-embedded\bin目录 • export QTDIR=$PWDexport PATH=$QTDIR/bin:$PATH（指定命令搜索路径 ）export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH（共享库路径） • 配置qt-embedded编译选项 • ./configure -system-jpeg -gif -no-xft -qconfig qpe -qvfb -depths 4,8,16,32 • 使Qtopia平台支持jpeg、gif格式的图形 • 指定Qt 嵌入式开发包（qconfig-local.h ）生成虚拟缓冲帧工具qvfb，并支持4，8，16，32 位的显示颜色深度

  9. Qt/E 、Qtopia • 建立本机Qtopia 虚拟平台 • 使用make命令编译qt-embedded，用来生成Qt库(libqte.so) • 编译 e2fsprogs • 库文件libuuid.so提供uuid支持 • 唯一字符串生成库 • 编译libjpeg、libpng • 得到jpeg/png图形编码解码程序库libjpeg.so/ libpng .so • qtoppia需要Qt/Embedded配置为支持jpeg、gif • 配置并交叉编译Qtopia • 生成应用程序以及桌面环境

  10. Qt/E 、Qtopia • qtopia目录结构 • apps/Applications：应用程序桌面配置文件apps/Games：游戏桌面配置文件apps/Settings：系统设置桌面配置文件bin：二进制可执行文件configs：编译配置文件目录doc和docs：qtopia的参考文档etc：应用配置文件目录include/qpe：与qtopia相关的头文件目录inputmethods：输入法library：qtopia部分源代码目录pics：与应用相关的图片存放目录plugins：各种插件目录，如mpeg3解码插件、输入法插件等sounds：音频文件存放目录taskbar：桌面程序的源代码（qpe的源代码）

  11. Qt/E 、Qtopia • 测试Qt/E桌面环境 • 有源文件progressbar.cpp • 指定环境变量TMAKEPATH=…/qws/linux-x86-g++ • 使QTDIR指向Qt/Embedded的安装路径以及库 • progen –t app.t –o progressbar.pro（生成工程文件.pro） • tmake -o Makefile hello.pro（生成Makefile文件） • 使用LINUX系统自带的make进行整个程式的编译联接 • 生成二进制的可执行文件progressbar • 运行qvfb来模拟Virtual framebuffer（指定模拟器长、宽）

  12. Qt/E 、Qtopia • 建立本机Qtopia 虚拟平台 • 测试Qt/E桌面环境 • qvfb -width 640 -height 480 & • 在qvfb上加载二进制文件,运行程式.如:./progressbar -qws • 建立本机Qtopia 虚拟平台 • 在Virtual framebuffer 中实现Qtopia • cd /root/qtopia/qtopia-2.1.1-host/binqvfb &sleep 10./qpe.sh  • qvfb：运行Qt 的虚拟缓冲帧工具 • 把显示结果输出到虚拟缓冲帧，出现桌面环境

  13. Qt/E 、Qtopia • qte/qtopia在2410s上的移植 • 软件环境 • PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0 • MINICOM • ARM-LINUX 开发环境 • 配置NFS（网络文件系统） • 使计算机系统通过网络访问其它计算机系统的目录和文件 • 远程访问控制 • 修改etc/export指定文件夹共享可访问 • /root/share 192.168.0.* (rw,sync,no_root_squash) • 配置minicom • 友好易用的串口通信程序 • /etc/minirc.dfl中编辑系统范围的缺省值 • 建立arm-linux-gcc交叉编译环境 • 在某个主机平台上（比如PC上）用交叉编译器编译出可在其他平台上（比如ARM上）运行的代码的过程 • 生成的编译工具在目录/usr/local/arm/2.95.3/bin • 环境：与PC机不同的库函数和编译器 • Host-〉交叉编译工具链 -〉源代码-〉二进制文件-〉目标板可执行

  14. Qt/E 、Qtopia • qte/qtopia在2410s上的移植 • 交叉编译e2fsprogs • ./configure --enable-elf-shlibs 支持elf共享库（linux标准可执行程序格式 ） • --host=arm-linux 指定目标机类型 • --with-cc=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc 指定编译器 • --with-linker=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-ld 指定连接 • --prefix=/usr/local/arm/2.95.3/arm-linux 指定安装路径 • 交叉编译jpeg、libpng • 需要修改Makefile文件 • 交叉编译zlib • 一个压缩解压程序库 • 提供库libz.so* • 交叉编译tslib • 是一个触摸屏的库，它提供诸如滤波、去抖、校准之类的功能，为不同的触摸屏提供了一个统一的接口 • 提供触摸屏共享库libts.so等 • 修改qte-2.3.10交叉编译环境参数文件使其增加对触摸屏的支持

  15. Qt/E 、Qtopia • qte/qtopia在2410s上的移植 • 设定tmake的环境变量 • export TMAKEPATH=/root/qtopia/tmake-1.13/lib/qws/linux-arm-g++ • 指定交叉编译器 • 交叉编译Qt/Embedded • ./configure -xplatform linux-arm-g++ -qconfig qpe -qvfb -thread -system-jpeg –tslib -system-zlib -system-libpng -gif -depths 4,8,16,32 • -xplatform linux-arm-g++，表示需要交叉编译，编译的目标平台是linux-arm-g++。具体可查看XPLATFORM文件。 • -qconfig qpe，表示这次编译是为了支持QPE（Qtopia）,只会生成QPE所需要的库。 • -qvfb，qvfb支持。如果是在开发板上运行，则不需要qvfb。 • -thread，是否支持多线程。选择后会生成libqte-mt.so库（挺大的）。 • 生成库文件libqte.so.2.3.10* • File命令检查库文件：file libqte.so.2.3.10libqte.so.2.3.10: ELF 32-bit LSB shared object, ARM, version 1 (ARM),not stripped • 交叉编译qtopia

  16. Qt/E 、Qtopia • qte/qtopia在2410s上的移植 • 建立宿主机和开发板的通讯 • 执行 minicom • 重启nfs /etc/rc.d/init.d/nfs start • mount –t nfs –o nolock 192.168.0.155:/root/share /mnt/nfs • 所需库文件copy到目标板的/usr/lib目录 • 所需其他文件copy到指定目录 • qte/qtopia在2410s上的移植 • 使用tslib • 修改目标机/etc/profile文件 • export TSLIB_TSEVENTTYPE=H3600 对tslib中的设备结构体定义 • 基于src/ts_read_raw.c文件：查看触摸屏驱动程序数据结构，保证一致 • typedef struct {  unsigned short pressure;  unsigned short x;  unsigned short y;  unsigned short pad;} TS_RET; 驱动程序提供给上层应用程序使用的信息，用来存储触摸屏的返回值

  17. 项目进度 • 触摸屏坐标确定 • 触摸屏本身有自己的指标分辨率， 比如2048*2048（即它 的坐标系），它和我们LCD显示屏的坐标系（比如大点的1024*768）是两个概念。 • 通过ADS控制器的SPI/I2C总线读取到的触摸屏的坐标信 息，是触摸屏（贴在LCD上面很像包装纸的一层薄膜）以它 本身坐标原点O（物理的固定的，4个边角的某一个）为参 考的坐标对（X，Y） • 原理是两个电压值（Nx,Ny）,根据触摸屏X，Y方向的参 考电压，做个线性比较，得到其坐标值（X，Y）

  18. 项目进度 • 触摸屏坐标确定 • 实际使用过程中， 唯一的参考定位是LCD屏的坐标系（x,y）， tslib就是把两个2维线性坐标系通过几个样值的比较，对应转换， 即（X,Y）--->(x,y) • （1）计算程序，调用LCD显示驱动程序，在LCD上打印几个光标，选择方便计算的，比如（ x1,y1）,(x2,y2)... (2) 触摸屏驱动程序应该还没有设计完成, 这里只需要做到其触摸屏控制器初始化函数、坐标数据读取函数和相应的点击中断程序工作就可以了。分别点击这些点，程序中读出这些点对应的触摸屏坐标值（X1，Y1），（X2，Y2）... (3) 这时候，就可以得到了两个坐标系的对应关系，具体就是代入程序中读到的采样值求解下面对应方程的6个系数(a,b,c,d,e,f)：{   x=aX+bY+c, y=eX+fY+g   }

  19. 项目进度 • tslib校正原理 • 触摸动作模拟鼠标动作 • 传统的鼠标：相对定位系统，只和前一次鼠标的位置坐标有关 • 触摸屏：绝对坐标系统 • 绝对坐标系统的特点：每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同，不能保证绝对坐标定位，点不准，这就是触摸屏最怕出现的问题：漂移。对于性能质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现并不是很严重。所以很多应用触摸屏的系统启动后，进入应用程序前，先要执行校准程序。

  20. 项目进度 • tslib校正原理 • LCD坐标和触摸屏的物理坐标的比较 • 从触摸屏中读出的是点的物理坐标，其坐标轴的方向、XY值的比例因子、偏移量、缩放因子都与LCD坐标不同

  21. 项目进度 • tslib校正原理 • 使触摸屏坐标和LCD坐标一一对应，且以插件形式提供附加功能如滤波、防抖。 • tslib的API接口 • tsdev表示触摸屏设备 • fd:打开触摸屏设备的文件描述符 • list:指针，依次存放指向tslib插件的指针

  22. 项目进度 • tslib校正原理 • tslib的API接口 • ts_sample存放按键消息 • x,y:按键的坐标位置（以LCD坐标系为基准） • pressure:按键的轻重程度 • tv:按键发生的时间

  23. 项目进度 • tslib校正原理 • tslib的函数 • ts_open() 打开触摸屏设备 • ts_config() 读取触摸屏配置文件并决定加载模块 variance:限定点击力度方差 dejitter:去除点击抖动 linear: 将触摸屏上的坐标转换成LCD的坐标 • ts_close() 释放触摸屏设备及相关资源 • ts_fd() 返回打开的触摸屏设备的文件描述符 • ts_read() 从触摸屏设备读取采样点坐标 • 开发板上运行Calibrate程序，触摸屏上任何一点的坐标就可以在主机LCD屏上回显出来。于是，就采集到了4个角的物理坐标 • 假设是6.4英寸屏，640X480分辨率，则它们的像素坐标分别是（20,20）、（20,460）、(620,460)和(620,20)。这样，使用待定系数法就可以算出坐标系之间的平移关系。比如： • Vx = xFactor*Px + xOffset • Vy = yFactor*Py + yOffset

  24. Qt/E 、Qtopia • qte/qtopia在2410s上的移植 • 使用tslib • export TSLIB_CONSOLEDEVICE=none tslib运行需要的控制台，这里就是LCD屏幕,设定控制台设备为none，否则默认为/dev/tty, • export TSLIB_FBDEVICE=/dev/fb0 指定帧缓冲设备 • export TSLIB_TSDEVICE=/dev/touchscreen/0raw 指定触摸屏设备节点文件 • export TSLIB_CALIBFILE=/etc/pointercal 指定触摸屏校准文件pintercal的存放位置 • export TSLIB_CONFFILE=/etc/ts.conf 指定TSLIB配置文件的位置 • export TSLIB_PLUGINDIR=$QTDIR/lib/ts 指定触摸屏插件所在路径 • 校准屏幕（5点校准） • ./ts_calibrate • 用户点击从ts驱动获得数据 • 屏上坐标位置 • 运行PDA • ./qpe

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