【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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， 2021） ；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 。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 （或設(shè)計(jì)） 5 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 ,2021)。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， 2021） ?；卣{(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,2021)。 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?yàn)樗梢院雎灶~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,2021)。 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。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 （或設(shè)計(jì)） 6 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,2021) 。 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 （ 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。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 （或設(shè)計(jì)） 7 （ 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)和槽以及其它特征描述 都不會(huì)被提供。根據(jù)元對(duì)象系統(tǒng)的觀點(diǎn)，一個(gè)沒(méi)有元代碼的 QObject 的子類和它含有元對(duì)象代碼的最近的祖先相同。舉例來(lái)說(shuō)就是， className()將不會(huì)返回你的類的實(shí)際名稱，返回的是它的這個(gè)祖先的名稱。故強(qiáng)烈建議 QObject 的所有子類使用 Q_OBJECT 宏，而不管它們是否實(shí)際使用了信號(hào)、槽和屬性 (Jonathan Corbet, 2021)。 3 嵌入式終端應(yīng)用程序之記事本和電子相冊(cè)架構(gòu)設(shè)計(jì) 目前市場(chǎng)上嵌入式手持設(shè)備， 320*240 的解析度基本滿足了人們對(duì)顯示畫面大小及圖像清晰度的要求，逐漸占領(lǐng)了市場(chǎng)主流。 故記事本和電子相冊(cè)界面大小設(shè)定 320*240,并且記事本和電子相冊(cè)均支持鍵盤控制操作和點(diǎn)擊（ PC 機(jī)上鼠標(biāo)點(diǎn)擊，嵌入式設(shè)備的觸摸屏點(diǎn)擊）控制操作。特色是界面語(yǔ)言支持中文、英文、日文三種語(yǔ)言的顯示。 記事本架構(gòu)設(shè)計(jì) 記事本設(shè)計(jì)需求 記事本可以將目錄下的記事本文件以文件名列表的形式顯示出來(lái)，并可以實(shí)現(xiàn)記事本文件的新建、打開(kāi)、編輯和刪除等功能；記事本可以根據(jù)文件內(nèi)容的多少來(lái)實(shí)現(xiàn)文本的滾動(dòng)顯示，并可以通過(guò)軟鍵盤對(duì)文本進(jìn)行編輯等。 （ 1） 文件列表功能：記事本的文件列表用于顯示記事本文件名，并且當(dāng)記事本文件名過(guò)長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行文件名 長(zhǎng)度顯示的控制。當(dāng)文件數(shù)目多于當(dāng)前界面顯示范圍，則出現(xiàn)上下方向的滾動(dòng)條，可以向上或向下滾動(dòng)顯示文件名。 （ 2） 文件名選中顯示功能：在文件列表上被選中的文件名高亮顯示。 （ 3） 新建文件功能：新建記事本文件時(shí)，提示輸入文件名，如果沒(méi)有輸入文件名而選擇直接進(jìn)入文件編輯界面，系統(tǒng)則提供默認(rèn)的文件名用于存儲(chǔ)文件。編輯新建文件時(shí)，文件名在編輯界面上方顯示。 （ 4） 控制文本編輯格式功能：編輯文件時(shí)，文本內(nèi)容輸入到當(dāng)前界面的右端邊界處自動(dòng)換行，也可以利用鍵盤操作執(zhí)行換行動(dòng)作。輸入的文本內(nèi)容多于當(dāng)前屏幕顯示范圍時(shí)出現(xiàn)縱向滾動(dòng)條，隨著文本輸入滾動(dòng)顯示內(nèi)容。保存文件后，文件名立即顯示在文件列表上。 （ 5） 打開(kāi)文件功能：根據(jù)文件列表選擇打開(kāi)指定的文件，打開(kāi)指定文件時(shí)，顯示打開(kāi)文件的文件內(nèi)容在文件編輯界面上 ，文件內(nèi)容過(guò)多時(shí)可以滾動(dòng)顯示 ，并在文件編輯界面的上方滾動(dòng)顯示打開(kāi)的文件 的文件名。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 （或設(shè)計(jì)） 8 （ 6） 文件內(nèi)容編輯和顯示功能：在文件編輯界面上可以對(duì)文件的內(nèi)容進(jìn)行編輯和修改。如果文件內(nèi)容多于當(dāng)前屏幕顯示 范圍的話，出現(xiàn)縱向滾動(dòng)條，可以滾動(dòng)顯示當(dāng)前文件的文件內(nèi)容。 （ 7） 打開(kāi)下一個(gè)文件功能：在當(dāng)前打開(kāi)文件列表界面，若選擇 “打開(kāi)一個(gè)文件 ”功能，則顯示下一個(gè)文件的內(nèi)容在文件編輯區(qū)。 （ 8） 文件內(nèi)容修改提示功能：若在打開(kāi)的文件中對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行了修改，在關(guān)閉文件時(shí)將會(huì)提示文件的內(nèi)容已經(jīng)被修改的消息，用戶可選擇是否保存修改后的內(nèi)容。 （ 9） 刪除文件功能：可以在文件列表上對(duì)指定文件進(jìn)行刪除操作，也可以打開(kāi)文件后，對(duì)打開(kāi)的文件進(jìn)行刪除操作。選擇刪除文件操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)確定文件刪除的提示，如果此時(shí)放棄刪除操作，則文件不會(huì)被刪除，否則文件將會(huì)被徹底 刪除，即從物理設(shè)備上被刪除。文件被刪除后，文件列表上該文件名被移除。 （ 10） 軟鍵盤輸入功能：軟鍵盤支持英文輸入， Cap 鍵支持大小寫英文切換，提供 Shift 鍵的上下字符切換功能， Enter 可以進(jìn)行回車換行，其 ESC 鍵執(zhí)行軟鍵盤退出功能。軟鍵盤上的按鍵與物理鍵盤的按鍵位置相對(duì)應(yīng)。 （ 11） 給用戶提供友好的圖形用戶界面，并合理安排界面元素布局， 使其交互性好且 方便用戶操作。 記事本界面設(shè)計(jì) 記事本主要界面設(shè)計(jì) ： （ 1） 文件列表界面： 如圖 2 所示， 界面大小為 320*240。界面上方提供記事本圖標(biāo)和記事本文字標(biāo)簽，中間的顯示區(qū)域顯示記 事本文件列表。界面的最下方為兩個(gè)按鈕，左側(cè)的是功能按鈕，右側(cè)的是返回按鈕，此界面上分別標(biāo)記為 “Option”和 “Exit”。文件列表中文件以文件創(chuàng)建時(shí)間排序， 將要進(jìn)行操作的文件名高亮顯示。 圖 2 文件列表界面 Fig. 2 File list interface 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 （或設(shè)計(jì)） 9 （ 2） 新建文件編輯界面： 如圖 3 所示， 界面大小為 320*240。界面上方顯示記事本圖標(biāo)和新建文件的文件名，如果沒(méi)有輸入文件名則不顯示。中間的顯示區(qū)域?yàn)槲募庉媴^(qū)，用于接收文本的輸入。界面的最下方左側(cè)為功能按鈕， 右側(cè)的是返回按鈕，此界面上分別標(biāo)記為 “Option”和 “Save”。 圖 3 新建文件編輯界面 Fig. 3 New document editing interface （ 3） 打開(kāi)文件內(nèi)容顯示界面： 如圖 4 所示， 界面大小為 320*240。界面上方顯示記事本圖標(biāo)和打開(kāi)的文件的文件名，中間的顯示區(qū)域?yàn)槲募?nèi)容顯示區(qū)，可以接受文本的編輯和修改。界面的最下方左側(cè)為功能按鈕，右側(cè)的是返回按鈕，此界面上分別標(biāo)記為 “Option”和 “Back”。 圖 4 文件打開(kāi)界面 Fig. 4 Documents open interface 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 （或設(shè)計(jì)） 10 記事本功能菜單設(shè)計(jì)： 如圖 5 所示， 記事本功能菜單大小要小于記事本主要界面的大小，根據(jù)具體條目的數(shù)量來(lái)調(diào)整為合適的大小。菜單上顯示可操作的功能選項(xiàng)，并對(duì)選定的功能選項(xiàng)高亮顯示。界面的最下方左側(cè)為功能按鈕，右側(cè)的是返回按鈕，菜單中分別標(biāo)記為“Select”和 “Back”。 圖 5 功能菜單 Fig. 5 Function menu 記事本消息提示框設(shè)計(jì)： 如圖 6 所示， 消 息提示框界面大小為 320*消息提示框的顯示區(qū)域顯示提示動(dòng)畫和提示的內(nèi)容。界面的最下方左側(cè)為功能按鈕，右側(cè)的是返回按鈕，此界面中分別標(biāo)記為 “Yes”和 “No”。 圖 6 消息提示