【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 9 USB、 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(wú)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 (孫瓊 ,20xx)。 （ 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(wàn)用戶樂(lè)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(guò)習(xí)慣的方向盤(pán)、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(xiě)文字輸入、語(yǔ)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。 影響未來(lái)的若干軟件新技術(shù) （ 1） 日趨流行的行業(yè)性開(kāi)放系統(tǒng)和備受青睞的自由軟件技術(shù) 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（或設(shè)計(jì)） 8 為了對(duì)付日趨激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)態(tài)，設(shè)計(jì)技術(shù)共享和軟件重用 、構(gòu)件兼容、維護(hù)方便和合作生產(chǎn)是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的有效手段。走行業(yè)開(kāi)放系統(tǒng)道路是加快嵌入式軟件技術(shù)發(fā)展的捷徑之一。國(guó)際上自由軟件運(yùn)動(dòng)的順利發(fā)展， GPL 概念正對(duì)嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)深遠(yuǎn)影響。嵌入式 Linux 多種原型的提出，和GNU 軟件開(kāi)發(fā)工具軟件的實(shí)用化進(jìn)展，正為我國(guó)加快發(fā)展嵌入式軟件技術(shù)提供了極好機(jī)遇和條件。 （ 2） 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)初見(jiàn)端倪 未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不僅能夠提供豐富的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而且能夠支持更多功能和更強(qiáng)的移終端設(shè)備。為了有效地發(fā)揮第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，許多設(shè)備廠商針對(duì)未來(lái)移動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)努力開(kāi)發(fā)無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) (M. Tim Jones, 20xx)。 （ 3） IP 構(gòu)件庫(kù)技術(shù)正在造就一個(gè)新興的軟件行業(yè) 嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最高形式是單一芯片系統(tǒng) (SOC， System On Chip)，而 SOC的核技術(shù)是 IP核 (即知識(shí)產(chǎn)權(quán)核 Intellectual Property Kernels)構(gòu)件。 IP核有硬件核、軟件核和固件核，硬件核主要指 8/16/32/64 位 MPU 核或 DSP 核。硬件提供商以數(shù)據(jù)軟件庫(kù)的形式，將其久經(jīng)驗(yàn)證的處理器邏輯和芯片版圖數(shù)據(jù)，供 EDA 工具調(diào)用在芯片上直接配置 MPU/DSP 功能單元；而軟件核則是軟件 提供商將 SOC所需的 RTOS 內(nèi)核軟件或其它功能軟件，如通信協(xié)議軟件， FAX 功能軟件等構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn) API 方式和 IP 核構(gòu)件形式供 IDE 和 EDA 工具調(diào)用制成 FLASH 或 ROM可執(zhí)行代碼單元，加速 SOC 嵌入式系統(tǒng)定制或開(kāi)發(fā)。目前一些嵌入式軟件供應(yīng)商紛紛把成熟的 RTOS內(nèi)核和功能擴(kuò)展件，以軟件 IP核構(gòu)件形式出售，如 Microtec的 VRTXoc for ARM 就是典型例子。正在興啟的 IP 構(gòu)件軟件技術(shù)正為一大批高智小型軟件公司提供發(fā)展機(jī)遇。 課題研究?jī)?nèi)容 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(wàn)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(lái)簡(jiǎn)單而又直觀。 本文通過(guò)對(duì)嵌入式 Linux 和 Qt 的分析，在嵌入式 Qt 的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了面向嵌入式終端的記事本和電子相冊(cè)應(yīng)用軟件。記事本不僅支持英文輸入和顯示，而且支持中文和日文的顯示，還支持記事本文件的瀏覽、編輯、刪除等功能。電子相冊(cè)不僅支持中、英、日文圖片名字的顯示，還支持如放大 、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華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（或設(shè)計(jì)） 9 大小要求苛刻的各種應(yīng)用系統(tǒng)中。 2 Linux 和 Qt 簡(jiǎn)介 Linux主要特性 Linux 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)。支持廣發(fā)的計(jì)算機(jī)硬件，包括 X86， Alpha， Sparc， MIPS， PPC，ARM， NEC 等現(xiàn)有的大部分芯片。程式源碼全部公開(kāi)，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（陳英和梁建武， 20xx） ,這樣，開(kāi)發(fā)人員可以對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行定制，再也不必?fù)?dān)心像 MS windows 操作系統(tǒng)中 后門(mén) 的威脅。同時(shí)由于有 GPL 的控制 ,大家開(kāi)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(wèn)題時(shí)可以通過(guò) Inter 向網(wǎng)上成千上萬(wàn)的 Linux開(kāi)發(fā)者請(qǐng)教 ,這使最困難的問(wèn)題也有辦法解決。 Linux 帶有 Unix 用戶熟悉的完善的開(kāi)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(yǔ)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(kāi)銷、時(shí)間限制的研究與開(kāi)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(kāi)發(fā)然后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 Linux 還有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 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。 （ 2） 它是免費(fèi)的，源代碼可以得到。這是最吸引人的。毫無(wú)疑問(wèn)，這會(huì)節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。 （ 3） 它本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持。 （ 4） Linux 的高度模塊化使添加部件非常容易。 （ 5） 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(kāi)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(shì)所趨，其巨大的市場(chǎng)潛力與醞釀的無(wú)限商機(jī)必然會(huì)吸引眾多的廠商進(jìn)入這一領(lǐng)域。 Qt 開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介 Qt 主要特性 Qt 是一個(gè)跨平臺(tái)的 C++圖形用戶界面庫(kù)，由挪威 TrollTech 公司開(kāi)發(fā)，目前華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（或設(shè)計(jì)） 10 包括 Qt/X1基于 Framebuffer 的 Qt/Embedded、快速開(kāi)發(fā)工具 Qt Designer 以及國(guó)際化工具 Qt Linguist 等。人們所熟知的 Linux 下面的 KDE 環(huán)境就是基于 Qt開(kāi)發(fā)而成的。 Qt 支持 Unix 和 Linux 系統(tǒng)以及 Windows 系統(tǒng)。 Qt 的主要特點(diǎn)有： 面向?qū)ο螅? 很容易擴(kuò)展， 并且允許真正的組件編程； Qt 對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了良好的封裝，使各模塊可重用性較好；優(yōu)良的跨平臺(tái)特性， 使用 Qt 類編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn) “一次編碼，到處編譯 ”，極大的降低了跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)的難度（丁丁等， 20xx）；構(gòu)件支持， 對(duì)于對(duì)象間通信 ， Qt 沒(méi)有采用函數(shù)回調(diào)的方法，而是采用了一種全新并且可選的被稱為 “信號(hào)與槽 ” 的對(duì)象間通信機(jī)制，通過(guò)一個(gè)對(duì)象信號(hào)的發(fā)射，另一個(gè)槽函數(shù)的響應(yīng)，使各個(gè)對(duì)象之間的通信安全而且高效。 Qt 的這些特點(diǎn)使它非常適合于真正的構(gòu)件編程， 同時(shí)使各個(gè)組件之間的協(xié)同工作變得十分簡(jiǎn)單，并且 Qt 是直接基于 Xlib 的，不依賴 Motif 工具包， 所以它的執(zhí)行效率比一般的基于平臺(tái)的代碼的執(zhí)行效率要高。 Qt 編程機(jī)制簡(jiǎn)介 （ 1） Qt 系統(tǒng)的信號(hào)與槽機(jī)制簡(jiǎn)介 信號(hào) /槽機(jī)制是 Qt 的一個(gè)中心特征并且也許是 Qt 與其它工具包的最不相同的部分。在圖 形用戶界面編程中，我們經(jīng)常希望一個(gè)窗口部件的一個(gè)變化被通知給另一個(gè)窗口部件 (張娟，張雪蘭 ,20xx)。更一般地，我們希望任何一類的對(duì)象可以和其它對(duì)象進(jìn)行通訊。 較老的工具包使用一種被稱作回調(diào)的通訊方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同一目的?；卣{(diào)是指一個(gè)函數(shù)的指針，所以如果你希望一個(gè)處理函數(shù)通知你一些事件，你可以把另一個(gè)函數(shù)（回調(diào)）的指針傳遞給處理函數(shù)。處理函數(shù)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用回調(diào)（倪繼利，20xx）。回調(diào)有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。首先他們不是類型安全的。我們從來(lái)都不能確定處理函數(shù)使用了正確的參數(shù)來(lái)調(diào)用回調(diào)。因此容易造成進(jìn)程崩潰，另外一個(gè)問(wèn)題是，回調(diào)這種方式緊緊的綁定了圖形用戶接口的功能元素，因而很難把開(kāi)發(fā)進(jìn)行獨(dú)立的分類。 Qt 的信號(hào)與槽機(jī)制是不同的。 Qt 的信號(hào)與槽均以函數(shù)形式出現(xiàn)， Qt 的窗口部件有很多預(yù)定義的信號(hào)，但我們也可以通過(guò)繼承來(lái)加入我們自己的信號(hào)。槽就是一個(gè)可以被調(diào)用處理特定信號(hào)的函數(shù)。 Qt 的窗口部件有很多預(yù)定義的槽，但是通常的習(xí)慣是你可以加入自己的槽，這樣你就可以處理你所感興趣的信號(hào)。我們可以用 connect()函數(shù)對(duì)需要的信號(hào)和槽進(jìn)行連接。當(dāng)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變，信號(hào)就被發(fā)射。從某種意義上講，它們也許對(duì)外面的世界感興趣。這就是所有的對(duì)象通訊時(shí)所做的一切。它不知道也不注意無(wú)論有沒(méi)有東西接收它所發(fā)射的信號(hào)。當(dāng)一個(gè)信號(hào)被發(fā)射，它所連接的槽會(huì)被立即執(zhí)行，就像一個(gè)普通函數(shù)調(diào)用一樣（見(jiàn)圖 1）。信號(hào) /槽機(jī)制完全不依賴于任何一種圖形用戶界面的事件回路。當(dāng)所有的槽都返回后發(fā)射的信號(hào)也將返回。信號(hào)與插槽機(jī)制并不要求類之間互相華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（或設(shè)計(jì)） 11 知道細(xì)節(jié)，這樣就可以相對(duì)容易的開(kāi)發(fā)出代碼可高重用的類 (Matthias Dalheimer,20xx)。 信號(hào)和槽的機(jī)制是類型安全的：一個(gè)信號(hào)的簽名必須與它的接收槽的簽名相匹配。（實(shí)際上一個(gè)槽的簽名可以比它接收的信號(hào)的簽名少，因 為它可以忽略額外的簽名。）因?yàn)楹灻且恢碌?，編譯器就可以幫助我們檢測(cè)類型不匹配。它以警告的方式報(bào)告類型錯(cuò)誤，而不會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生崩潰。信號(hào)和槽是寬松地聯(lián)系在一起的：一個(gè)發(fā)射信號(hào)的類不用知道也不用注意哪個(gè)槽要接收這個(gè)信號(hào) (Johan Thelin,20xx)。 Qt 的信號(hào)和槽的機(jī)制可以保證如果你把一個(gè)信號(hào)和一個(gè)槽連接起來(lái)，槽會(huì)在正確的時(shí)間使用信號(hào)的參數(shù)而被調(diào)用。信號(hào)和槽可以使用任何數(shù)量、任何類型的參數(shù)。它們是完全類型安全的：不會(huì)再有回調(diào)核心轉(zhuǎn)儲(chǔ) (core dump)。 你可以把許多信號(hào)和你所希望的單一槽相連，并且一 個(gè)信號(hào)也可以和你所期望的許多槽相連。把一個(gè)信號(hào)和另一個(gè)信號(hào)直接相連也是可以的。（這時(shí)，只要第一個(gè)信號(hào)被發(fā)射時(shí)，第二個(gè)信號(hào)立刻就被發(fā)射。） 總體來(lái)看，信號(hào)和槽構(gòu)成了一個(gè)強(qiáng)有力的組件編程機(jī)制。 如果一個(gè)類要使用信號(hào)與槽機(jī)制，它就必須是從 QObject 或 QObject 的子類繼承，而且類的定義必須加上 Q_OBJECT 宏。 signals、 slots 和 emit 是 Qt 特有的關(guān)鍵字，分別用來(lái)表示信號(hào)、槽、和發(fā)送信號(hào)，移除這些關(guān)鍵字和預(yù)處理程序，就可以使用標(biāo)準(zhǔn)的 C++編譯器。槽同其他函數(shù)一樣也具有訪問(wèn)權(quán)限，只是槽的訪問(wèn)權(quán)限決 定了誰(shuí)可以和它相連，如一個(gè) public slots:包含了任何信號(hào)都可以相連的槽 (Andrew Krause,20xx) 。一個(gè) protected slots:包含了只有這個(gè)類和它的子類的信號(hào)才能連接的槽。這就是說(shuō)這些槽只是類的實(shí)現(xiàn)的一部分，而不是它和外界的接口。 一個(gè) private slots:包含了只有這個(gè)類本身的信號(hào)可以連接的槽，甚至它的子類都沒(méi)有獲得連接的權(quán) 利。 圖 1 信號(hào)和槽的連接原理圖 Fig. 1 Signal and slot connection scheme 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（或設(shè)計(jì)） 12 （ 2） Qt 元對(duì)象系統(tǒng) Qt 中的元對(duì)象系統(tǒng)是用來(lái)處理對(duì)象間通訊的信號(hào) /槽機(jī)制、運(yùn)行時(shí)的類型信息和動(dòng)態(tài)屬性系統(tǒng)。它基于下列三類： QObject 類、類聲明中的私有段中的Q_OBJECT 宏、元對(duì)象編譯器（ moc）。 moc 讀取 C++源文件。如果它發(fā)現(xiàn)其中包含一個(gè)或多個(gè)類的聲明中含有Q_OBJECT 宏，它就會(huì)給含有 Q_OBJECT 宏的類生成另一個(gè)含有元對(duì)象代碼的C++源文件。這個(gè)生成的源文件可以被類的源文件包含（ include）到或者和這個(gè)類的實(shí)現(xiàn)一起編譯和連接。 除了提供對(duì)象間通訊的信號(hào)和槽機(jī)制之 外（介紹這個(gè)系統(tǒng)的主要原因），QObject 中的元對(duì)象代碼實(shí)現(xiàn)其它特征： （ 1） className()函數(shù)在運(yùn)行的時(shí)候以字符串返回類的名稱，不需要 C++編譯器中的本地運(yùn)行類型信息（ RTTI）的支持。 （ 2） inherits()函數(shù)返回這個(gè)對(duì)象是否是一個(gè)繼承于 QObject 繼承樹(shù)中一個(gè)特定類的類的實(shí)例。 （ 3） tr()和 trUtf8() 兩個(gè)函數(shù)是用于國(guó)際化中的字符串翻譯。 （ 4） setProperty()函數(shù) 和 property()函數(shù)，這 兩個(gè)函數(shù) 是 用來(lái)通過(guò)名稱動(dòng)態(tài)設(shè)置和獲得對(duì)象屬性的。 （ 5） metaObject()函數(shù)返回這 個(gè)類所關(guān)聯(lián)的元對(duì)象。 雖然使用 QObject 作為一個(gè)基類而不使用 Q_OBJECT 宏和元對(duì)象代碼是可以的，但是如果 Q_OBJECT 宏沒(méi)有被使用，那么這里的信號(hào)和槽以