【正文】 39USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時(shí)也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。為了支持應(yīng)用軟件的特定編程模式，如Web或無線Web編程模式，還需要相應(yīng)的瀏覽器，如HTML、WML等。③ 支持小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本為滿足這種特性，要求嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)者相應(yīng)降低處理器的性能，限制內(nèi)存容量和復(fù)用接口芯片。這就相應(yīng)提高了對(duì)嵌入式軟件設(shè)計(jì)技術(shù)要求。如，選用最佳的編程模型和不斷改進(jìn)算法。④提供精巧的多媒體人機(jī)界面嵌入式設(shè)備之所以為億萬用戶樂于接受，重要因素之一是它們與使用者之間的親和力，自然的人機(jī)交互界面，如司機(jī)操縱高度自動(dòng)化的汽車主要還是通過習(xí)慣的方向盤、腳踏板和操縱桿。人們與信息終端交互要求以GUI屏幕為中心的多媒體界面。手寫文字輸入、語音撥號(hào)上網(wǎng)，收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。 研究目的和意義雖然市場上現(xiàn)在已經(jīng)有了眾多的優(yōu)秀的GUI應(yīng)用軟件，但隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)新硬件、新技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和操作系統(tǒng)都可能發(fā)生相應(yīng)的改變，這勢必會(huì)導(dǎo)致一部分應(yīng)用軟件在新環(huán)境下無法正常運(yùn)行。如果舍棄原有軟件而重新開發(fā)，將會(huì)耗費(fèi)大量的人力和資金，而且浪費(fèi)了許多成熟的軟件成果。而QT在源代碼級(jí)上實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)特性，極大的支持了跨平臺(tái)通用軟件的開發(fā)。QT可以用同一個(gè)源程序在不同平臺(tái)上編譯鏈接，生成目標(biāo)代碼，并取得相同的運(yùn)行效果，這種技術(shù)稱之為“一次編寫，隨處編譯”，利用這種方法充分實(shí)現(xiàn)了程序的跨平臺(tái)運(yùn)行。這種基于源代碼的跨平臺(tái)特性不僅解決了性能的問題，而且可以發(fā)揮各個(gè)平臺(tái)的優(yōu)勢，充分利用每個(gè)平臺(tái)自身的特點(diǎn)；并且即可以在新環(huán)境下實(shí)現(xiàn)原有軟件的功能和特點(diǎn)，減少開發(fā)費(fèi)用，還可以改進(jìn)原有軟件的不足，增加新的需求，從而提高軟件的質(zhì)量，延長軟件生命期。針對(duì)嵌入式產(chǎn)品的高度個(gè)性化，其外觀、與用戶交互的界面千差萬別的特點(diǎn)，故而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是意在打造一個(gè)能在嵌入式終端運(yùn)行、通用的、可以方便的支持各種控件、各種圖形格式，具有體積小、可裁剪、可移植的這樣一個(gè)面向嵌入式的應(yīng)用程序系統(tǒng)，使各種嵌入式設(shè)備也同樣能具有美觀的用戶界面，相對(duì)比較豐富的功能，操作起來簡單而又直觀[2]。本文通過對(duì)嵌入式Linux和QT的分析，在嵌入式QT的基礎(chǔ)上，開發(fā)了面向嵌入式終端的畫圖板應(yīng)用軟件。畫圖板不僅支持新建、保存等功能，還支持圖片的打開，另外還有如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等各種方式下的圖片瀏覽。它們體積小，移植方便，適用于掌上電腦、智能電話及一些高端的嵌入式設(shè)備中。此外它作為一種小型GUI解決方案，可用于那些對(duì)GUI大小要求苛刻的各種應(yīng)用系統(tǒng)中。第2章 嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)，就是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可剪裁、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本章首先通過嵌入式系統(tǒng)選擇對(duì)比，介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后根據(jù)系統(tǒng)方案要求重點(diǎn)敘述了選擇的嵌入式Ubuntu操作系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)概述綜觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時(shí)具有與監(jiān)測、指示設(shè)備相配合的功能。這種系統(tǒng)大部分應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持。第二階段以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為標(biāo)志。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：嵌入式操作系統(tǒng)能運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上，操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口（API），嵌入式應(yīng)用軟件豐富，但與互聯(lián)網(wǎng)無關(guān)。第三階段是以基于因特網(wǎng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于因特網(wǎng)之外，但隨著因特網(wǎng)的發(fā)展以及因特網(wǎng)技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與因特網(wǎng)的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來[2]?！　　inux是個(gè)和Unix相似，以Unix核心為基礎(chǔ)、完全內(nèi)存保護(hù)、多任務(wù)多進(jìn)程的操作系統(tǒng)。其程式源碼全部公開，任何人可以修改并在GNU通用公共許可證（GNU General Public License）下發(fā)行，這樣開發(fā)人員可以對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行定制。同時(shí)由于有GPL的控制，大家開發(fā)的東西大都相互兼容，不會(huì)走向分裂之路。Linux用戶遇到問題時(shí)可以通過Internet向網(wǎng)上成千上萬的Linux開發(fā)者請(qǐng)教，這使最困難的問題也有辦法解決。Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都已移植到了Linux上。Linux還提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，有多種可選擇窗口管理器（X windows）。其強(qiáng)大的語言編譯器gcc、g++等也可以很容易得到。不但成熟完善、而且使用方便，為嵌入操作系統(tǒng)提供了一個(gè)極有吸引力的選擇。Linux已經(jīng)被移植到多種硬件平臺(tái)，這對(duì)受開銷、時(shí)間限制的研究與開發(fā)項(xiàng)目是很有吸引力的。原型可以在標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上開發(fā)然后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開發(fā)過程。Linux可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關(guān)系。它是免費(fèi)的，源代碼可以得到。這是最吸引人的。毫無疑問，這會(huì)節(jié)省大量的開發(fā)費(fèi)用[3]。Linux還有以下優(yōu)點(diǎn)。 ① 它本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持。② Linux的高度模塊化使添加部件非常容易。③ Linux在臺(tái)式機(jī)上的成功，使大家看到了Linux在嵌入式系統(tǒng)中的輝煌前景。嵌入式產(chǎn)品中選擇什么樣的操作系統(tǒng)極為重要，嵌入式Linux由于其開源特性、實(shí)時(shí)性好、可移植、內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)點(diǎn)在嵌入式領(lǐng)域成為主力軍。如今，業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識(shí)：即嵌入式Linux是大勢所趨，其巨大的市場潛力與醞釀的無限商機(jī)必然會(huì)吸引眾多的廠商進(jìn)入這一領(lǐng)域。 嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)特征這些年來掀起了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用熱潮的原因只要有幾個(gè)方面：一是芯片技術(shù)的發(fā)展，使得單個(gè)芯片具有更強(qiáng)的處理能力，而且使集成多種接口已經(jīng)成為可能，眾多芯片生產(chǎn)廠商已經(jīng)將注意力集中在這方面。另一方面的原因就是應(yīng)用的需要，由于對(duì)產(chǎn)品可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統(tǒng)逐漸從純硬件實(shí)現(xiàn)和使用通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用中脫穎而出，成為近年來令人關(guān)注的焦點(diǎn)。從上面的定義，可以看出嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征[4]。 　　① 系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核卻是沒有可比性的。 　?、?專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。 　?、?系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。 　?、?高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件（OS）是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。 ?、?嵌入式軟件開發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－Time Operating System）開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。 　?、?嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。圖21 嵌入式Linux開發(fā)模式一般流圖 常見嵌入式Linux系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)Linux的版本可以大體分為兩類，一類是商業(yè)公司維護(hù)的版本，一類是社區(qū)組織維護(hù)的版本，前者以Redhat（RHEL）為代表，后者以Debian為代表。本節(jié)對(duì)常見的幾個(gè)版本的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡要分析[4]。① Redhat系列優(yōu)缺點(diǎn)這個(gè)系列包括RHEL（Redhat Enterprise Linux，也就是所謂的Redhat Advance Server，收費(fèi)版本）、Fedora Core（由原來的Redhat桌面版本發(fā)展而來，免費(fèi)版本）、CentOS（RHEL的社區(qū)克隆版本，免費(fèi)）。Redhat應(yīng)該說是在國內(nèi)使用人群最多的Linux版本，甚至有人將Redhat等同于Linux，有很多的專業(yè)人士只用這一個(gè)版本的Linux。所以這個(gè)版本的特點(diǎn)就是使用人群數(shù)量大，資料非常多，能夠很容易的找到運(yùn)用過程中所遇到的問題，而且目前一般的Linux教程都是以Redhat為例來講解的。Redhat系列的包管理方式采用的是基于RPM包的YUM包管理方式，包分發(fā)方式是編譯好的二進(jìn)制文件。穩(wěn)定性方面RHEL和CentOS的穩(wěn)定性非常好，適合于服務(wù)器使用，但是Fedora Core的穩(wěn)定性較差，最好只用于桌面應(yīng)用。② Debian系列優(yōu)缺點(diǎn)這個(gè)系列包括Debian和Ubuntu等。Debian主要運(yùn)用在社區(qū)類Linux之中，也是迄今為止最遵循GNU規(guī)范的Linux系統(tǒng)。Debian最早由Ian Murdock于1993年創(chuàng)建，分為三個(gè)版本分支（branch）： stable，testing 和 unstable。其中，unstable為最新的測試版本，其中包括最新的軟件包，但是也有相對(duì)較多的bug，適合桌面用戶。testing的版本都經(jīng)過unstable中的測試，相對(duì)較為穩(wěn)定，也支持了不少新技術(shù)（比如SMP等）。而stable一般只用于服務(wù)器，上面的軟件包大部分都比較過時(shí)，但是穩(wěn)定和安全性都非常的高。Debian最具特色的是aptg