【文章內(nèi)容簡介】 輸入法的設(shè)計 7 造型及顏色必須個人化、輸入必須自然化、輸出必須多媒體化才能吸引消費者；另一方面由于嵌入 式產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，所以與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者或電子商務(wù)業(yè)著極易結(jié)合，也就是嵌入式產(chǎn)品連上網(wǎng)絡(luò)的路口網(wǎng)站及其內(nèi)容可能由廠商負(fù)責(zé)提供。 后 PC 時代各種需要復(fù)雜運算功能的數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)，其核心肯定是低成本高效率的即時性嵌入式系統(tǒng)。一般應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計公司依然會有其技術(shù)瓶頸，在二十一世紀(jì)軟件與操作系統(tǒng)百家爭鳴的戰(zhàn)國年代，從市場方面來看此類技術(shù)在未來十年內(nèi)一定有非常豐厚的潛在利益。 嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用如下圖 所示。 圖 未來這幾年最大的 進展將是個人電腦的形式會延伸到各種大小的智能設(shè)備中，從移動電話到電子書，你從上面所看到的信息就像看報紙一樣方便。這些信息都可以借由網(wǎng)絡(luò)連接在一起，渾然天成，要達(dá)到這個目標(biāo)，非嵌入式系統(tǒng)不可，同時這正式嵌入式系統(tǒng)未來的展望。 3 嵌入式 Linux 平臺開發(fā)的理論基礎(chǔ) 嵌入式 Linux 概述 近年來，隨著計算技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和 3c(計 算機、通信、消費電子 )合一的加速，微型化和專業(yè)化成為發(fā)展的新趨勢，嵌入式產(chǎn)品 成為信息產(chǎn)業(yè)的主流。 Linux 從 1991 年問世到現(xiàn)在，短短的十 幾年時間已經(jīng)發(fā)展成為功 能強大、設(shè)計完善的操作系統(tǒng)之一：可運行在 X8嵌入式系統(tǒng) 聲音識別 醫(yī)療設(shè)備 門衛(wèi)系統(tǒng) 智能商店 視聽設(shè)備 家電 智能樓宇 監(jiān)控設(shè)備 PDA 移動電話 嵌入式中文拼音輸入法的設(shè)計 8 MIPS、 PPC、 Motorola、 NEC、 ARM 等多種硬件平臺，而且開放源代碼，可以定制；可與各種傳統(tǒng)的商業(yè)操作系 統(tǒng)分庭抗?fàn)帯Ｔ絹碓蕉嗟钠髽I(yè)和研發(fā)機構(gòu)都轉(zhuǎn)向嵌入式 Linux 的開發(fā)和研究上，在新興 的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)也獲得了飛速發(fā)展。 嵌入式 Linux 的特點 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng) 。實時性是嵌入式系統(tǒng)的基本要求，其次，還要求代碼小 ，速度快，可靠性高。嵌入式 Linux(Embedded Linux)是指對 Linux 經(jīng)過裁剪小型化后，可固化在存儲器或單片機中，應(yīng)用于特定嵌入式場合 的專用 Linux 操作系統(tǒng)。嵌入式 Linux 的開發(fā)和研究已經(jīng)成為目前操作系統(tǒng)領(lǐng)域的一個熱 點。 Linux 的特點如下。 第一， Linux 系統(tǒng)是層次結(jié)構(gòu)且內(nèi)核完全開放。 Linux 是由很多體積小且性能高的微 內(nèi)核系統(tǒng)組成。在內(nèi)核代碼完全開放的前提下，不同領(lǐng)域和不同層次的用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需要方便地對內(nèi)核進行改造，低成本地設(shè)計和開發(fā)出滿足自己需要的嵌入式系統(tǒng)。 第二，強 大的網(wǎng)絡(luò)支持功能。 Linux 誕生于因特網(wǎng)時代并具有 Unix 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 Linux 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的 TCP/IP網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議棧 。此外， Linux 還支持 ext fatl fat32 等文件系統(tǒng)，為開發(fā) 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。 第三， Linux 具備 一 整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運行 環(huán)境，可以跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中仿真工具的障礙。 Linux 也符合IEEEPOSIX． 1 標(biāo)準(zhǔn)，使 應(yīng)用程序具有較好的可移植性。傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)的程序調(diào)試和調(diào)試 工具是用在線仿真器 (ICE)實現(xiàn)的。它通過取代目標(biāo)板的微處理器，給目標(biāo)程序提供一個完整的仿真環(huán) 境，完成監(jiān)視和調(diào)試程序：但一般價格比較昂貴，只適合做非常底層的調(diào)試。使用嵌入式 Linux，一旦軟硬件能夠支持正常的串口功能，即使不用仿真器，也可以很好地進行 開發(fā)和調(diào)試工作，從而節(jié)省一筆不小的開發(fā)費用。嵌入式 Linux 為開發(fā)者提供了一套完 整的工具鏈 (tool chain)。它利用 GNU 的 gee 做編譯器，用 gab、 kgdb、Xgdb 做調(diào)試工具， 能夠很方便地實現(xiàn)從操作系統(tǒng)到應(yīng)用軟件各個級別的調(diào)試。 第四， Linux 具有 廣泛的硬件支持特性。無論是 RISC 還是 CISC、 32 位還是64 位 等各種處理器， Linux 都能運行。 Linux 通常使用的微處理器是 IntelX86芯片家族，但 它同樣能運行于 Motorola 公司的 68K 系列 CPU 和 IBM、 Apple、Motorola公司的 PowerPC CPU以及 Intel公司的 Strong ARM CPU等處理器。 Linux嵌入式中文拼音輸入法的設(shè)計 9 支持各種主流硬件設(shè)備和 最新硬件技術(shù)，甚至可以在沒有存儲管理單元 (MMU)的處理器上運行。這意味著嵌 入式 Linux 將具有更廣泛的應(yīng)用前景。 Linux 嵌入式系統(tǒng)開發(fā) 平臺 圖書館系統(tǒng)軟件操作平臺：操作系統(tǒng)是一種在計算機上運行的軟件。它的主要任務(wù)是管理計算機上的系統(tǒng)資源，為用戶提供使用計算機及其外部設(shè)備的接口。它存在的目的是為了管理所有硬件資源，并且提供應(yīng)用軟件一個合適的操作環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)由于硬件的限制，通常只具有極稀少的硬件資源，如主頻較低的 CPU、較小的內(nèi)存、小容量的固態(tài) 電子盤芯片 DoC(Disk on Chip)或 DoM(Disk on Module)替代磁盤等。在使用電池的 系統(tǒng)中，它還要實現(xiàn)低功耗，延長電池使用時間的功能。 Linux 作為嵌入式操作系統(tǒng)是完全可 行的。因為 Linux 提供了完成嵌入功能的基本內(nèi) 核和所需要的所有用戶界面，能處理嵌入式任務(wù)和用戶界面。將 Linux看作是連續(xù)的統(tǒng) 一體，從一個具有內(nèi)存管理、任務(wù)切換和時間服務(wù)及其它分拆的微內(nèi)核到完整的服務(wù)器，支持所有的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 Linux 作為嵌入式系統(tǒng)，是一個帶有很多優(yōu)勢的新成 員。它對許多 CPU 和硬件平臺都是易移植、穩(wěn)定、功能強大、易于開發(fā)的。 嵌入式 Linux 系統(tǒng)需要下面三個基本元素：系統(tǒng)引導(dǎo)工具 (用于機器加電后的系統(tǒng) 定位引導(dǎo) )、 Linux 微內(nèi)核 (內(nèi)存管理、程序管理 )、初始化進程。但如果要它成為完 整 的操作系統(tǒng)并且繼續(xù)保持小型化，還必須加上硬件驅(qū)動程序、硬件接口程序和應(yīng)用程序組。 Linux 是基于 GNU 的 C編譯器，作為 GNU 工具鏈的一部分，與 gdb 源調(diào)試器一起工作 的。它提供了開發(fā)嵌入式 Linux 系統(tǒng)的所有軟件工具。 嵌入式 Linux 的發(fā) 展及應(yīng) 綜上，由于 Linux 具有對各種設(shè)備的廣泛支持性，因此，能方便地應(yīng)用于機頂盒、 LA 設(shè)備、 PDA、掌上電腦、 WAP 手機、尋呼機、車載盒以及工業(yè)控制等智能信息產(chǎn)品中。 與 PC相比，手持設(shè)備、 IA 設(shè)備以及信息家電的市場容量要高得多，而 Linux 嵌入式系統(tǒng) 的強大的生命 力和利用價值，使越來越多的企業(yè)和高校表現(xiàn)出對它極大的研發(fā)熱情。 在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中， Linux 嵌入式操作系統(tǒng)所具有的技術(shù)優(yōu)勢和獨特的開發(fā)模 式給業(yè)界以新異。有理由相信，它能成為 Inter 時代嵌入式操作系統(tǒng)中的最強音。 嵌入式中文拼音輸入法的設(shè)計 10 4 嵌入式使用的數(shù)據(jù)庫 SQLite3是一 款輕量級的開源 嵌入式數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)，由 Hipp在 2021年開發(fā)。 SQLite 使用方便，性能出眾，廣泛應(yīng)用于消費電子、醫(yī)療、工業(yè)控制、軍事等各種領(lǐng)域。 SQLite 主要有以下特點： ? 性能： SQLite 對數(shù)據(jù)庫的訪問性能很高，其運行速度 比 Mysql、PostgreSQl 等開源數(shù)據(jù)庫要快很多。 ? 體積： SQLITE 的體積非常小巧，最低只需要幾百 KB 的內(nèi)存就可以運行。 ? 可移植性： SQLite 支持各種 32 位的和 64 位體系的硬件平臺，也能在Windows、 Linux、 Mac OS、 Solaries 等軟件平臺中運行。 ? 穩(wěn)定性： SQLite 支持 ANSI SQL92 中的大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提供了對子查詢、視圖、觸發(fā)器等機制的支持。 ? 接口： SQLite 為 C、 Java、 PHP、等多種語言提供了 API 接口。 SQLite 總體采用了模塊化設(shè)計，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 1) 接口。接口由 SQLiteC API 函數(shù)組成。所有的應(yīng)用程序都必須通過接口訪問 SQLite 數(shù)據(jù)庫。 嵌入式中文拼音輸入法的設(shè)計 11 2) 編譯器：編譯器由詞法分析、語法分析和中間代碼生成三個模塊組成。其中，詞法分析模塊和語法分析模塊負(fù)責(zé)檢查 SQL 語句的語法，然后把生成的語法書傳遞給中間代碼生成模塊。中間代碼生成模塊負(fù)責(zé)生成SQLite 引擎可以識別的中間代碼。 3) 數(shù)據(jù)庫引擎。數(shù)據(jù)庫引擎是 SQLite 的核心，負(fù)責(zé)運行中間代碼，指揮數(shù)據(jù)庫的具體操作。 4) 后臺。后臺由 B 樹、頁緩存和系統(tǒng)調(diào)用三個模塊組成。其中 B 樹負(fù)責(zé)維護索引，頁緩存 負(fù)責(zé)頁面數(shù)據(jù)的傳送，系統(tǒng)調(diào)用負(fù)責(zé)和操作系統(tǒng)交互，最中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問。 5 嵌入式圖形系統(tǒng) GUI 在嵌入式 Linux 系統(tǒng)中的地位 在常見的 PDA 等小型手持式設(shè)備上，由于硬件條件等的限制，我們看到的用戶界面都非常簡單，幾乎看不到我們在 PC 機上看到的華麗美觀的 GUI 支持，但最近出現(xiàn)的 Palm 等手持式電腦或者在 WINCE 等面向嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)上，我們已經(jīng)看到了完整的圖形用戶界面支持。隨著手持式設(shè)備的硬件條件的提高，我們估計嵌入式系統(tǒng)對輕量級 GUI 的需求會越來越迫切。 近來的市場需求顯示，越來越多的嵌 入式系統(tǒng)，包括 PDA、機頂盒、 DVD/VCD播放機、 WAP 手機等系統(tǒng)均要求提供全能的 WAP 瀏覽器。這包括 的支持，甚至包括 Java 虛擬機的支持。而這一切均要求有一個高性能、高可靠的 GUI 支持。另外一個迫切需要輕量級 GUI 的系統(tǒng)是工業(yè)實時控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)一般建立在標(biāo)注 PC 平臺上，硬件條件相對嵌入式要好，但對實時性的要求非常高，并且比起嵌入式系統(tǒng)來說，對 GUI 的要求也更高。這些系統(tǒng)一般不希望建立在龐大累贅的、非常消耗系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)和 GUI 之上，比如 Windows 或 X window。目前許多這類 系統(tǒng)都建立在 DOS 等系統(tǒng)上，并且采用比較簡單的手法實現(xiàn) GUI。但是，在出現(xiàn) Linux 系統(tǒng)之后，尤其在 RTLinux 系統(tǒng)出現(xiàn)之后，許多工業(yè)控制系統(tǒng)開始采用 RTLinux 作為操作系統(tǒng)，但 GUI 仍然是一個問題。關(guān)鍵是 X Window太過龐大和臃腫。這樣系統(tǒng)對輕型 GUI 的需求更加突出。 但是，我們必須清楚的是，嵌入式系統(tǒng)往往是一種定制設(shè)備，它們對 GUI的需求也各不相同。從以上綜述，我們得知 GUI 在嵌入式系統(tǒng)或者實時操作系統(tǒng)中的地位將越來越重要，這些系統(tǒng)對 GUI 的基本要求包括以下幾點： 嵌入式中文拼音輸入法的設(shè)計 12 ? 輕型、占用資源少 ? 高性能 ? 高可靠性 ? 可配置 嵌入式系統(tǒng) GUI的實現(xiàn)方法 我們認(rèn)為 GUI 是一種類似于操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件，這種軟件系統(tǒng)應(yīng)該遵循一定的標(biāo)注，并且應(yīng)該是開放源碼的自由軟件，從而可以讓開發(fā)商集中精力開發(fā)自己的應(yīng)用程序。目前看來，在 Linux 之上進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的廠商，一般選擇幾種 GUI 系統(tǒng)，例如 Micro Windows、 Qt/Embedded、 MiniGUI、 OpenGUI 等。本課題是采用 Qt/Embedded 實現(xiàn)軟鍵盤設(shè)計的。 Qt/Embedded 是一個專門為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的圖形用戶界面的工具包。 Qt是挪威 Trolltech 軟件公司的產(chǎn)品， 這個版本的主要特點是可移植性較好，許多基于 Qt 的 X Window 程序可以非常方便的移植到嵌入式版本中。同時 它 也 為各種系統(tǒng)提供圖形用戶界面的工具包， Linux桌面系統(tǒng)的 KDE 就是基于 Qt 庫開發(fā)的。使用 QtE,開發(fā)者可以完成以下任務(wù)。 移植 Qt 程序到不同平臺時，只需要重新編譯代碼，不需要對代碼進行修改； ? 隨意設(shè)置程序界面的外觀； ? 方便地為程序連接數(shù)據(jù)庫； ? 使程序本地化； ? 將程序與 Java 集成： 嵌入式系統(tǒng)的要求是小而快速，而 QtE就能幫助開發(fā)者為滿足這些要求開發(fā)強壯的應(yīng)用程序。開發(fā)者 可以選取所需要的一些特性，剪裁不需要的特性。這樣，通過選擇所需要的特性， QtE 的映像可以變得很小，最小的只有 600KB 左右。同 QT 一樣， QtE 也是用 C++寫的，雖然這樣會增加系統(tǒng)資源的消耗，但是卻為 開發(fā)者提供了清晰的程序框架，是開發(fā)者迅速上手，并且可以方便地編寫自定義的用戶界面程序。由于 QtE是作為一種產(chǎn)品推出的，所以它有很好的開發(fā)團體和技術(shù)支持，這 對于使用 QtE 的開發(fā)者來說，方便開發(fā)過程并增加了產(chǎn)品的可靠性。 所以，當(dāng)需要開發(fā) Linux 或 MS Windows 環(huán)境下的 GUI 程序時， QtE 是最佳的選擇。 嵌入式中文拼音輸入法的設(shè)計 13 6 Qt/E 開發(fā)境的構(gòu)建 本項目應(yīng)用程序所使用的 QT/E 庫版本為 版，宿主機環(huán)境為 fedora8或者 windows xp。 QT/開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建主要包括兩方面，一個是宿主機端的 QT/E開發(fā)環(huán)境，另一