【正文】 ，包括：應用程序需要的字體、指定的字體等等，并利用這些字體進行文本的顯示，然后字體顯示函數(shù)可以在顯示設備上顯示出對應的文本信息。 WindML2D圖形庫分析WindML2D圖形庫可以分為以下幾個方面[18]：1）繪圖原語：提供了基本的畫圖原語包知畫點、線uglLine()、矩形ug1Rectangle()、圓uglEllipse()、多邊形uglPlogon()。鍵盤和鼠標的使用不需要額外的初始化，只要在WindML配置時包括普通鍵盤和鼠標即可，輸入可以使用ANSIC的標準I/O庫函數(shù)，也可以使用事件處理實現(xiàn)更精確的控制。當鼠標和鍵盤有輸入時，輸入任務被喚醒，它調(diào)用輸入設備對應的設備驅(qū)動讀取設備產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)格式化并封裝成WindML事件，然后將事件傳遞給事件處理部分，事件處理調(diào)用應用程序安裝的回調(diào)函數(shù)來處理事件，處理完后將事件放在應用程序的事件隊列中。它主要完成以下三個任務： 從輸入設備中得到原始數(shù)據(jù)，并把它封裝成WindML事件；為了做進一步的處理(比如鼠標移動、事件路由等)，它可以將WindML事件傳遞給事件處理部分；它可以傳遞WindML事件到應用程序隊列。WindML組件把鍵盤和鼠標的輸入作為事件來處理，整個的處理過程稱為事件服務。綜上所述，WinML是本課題的GUI系統(tǒng)設計的基礎，正是由于WindML提供了眾多具有強大功能的接口，才使得在完成GUI設計的過程中，大大減少了工作量。它在圖形、輸出處理、多媒體、字體和內(nèi)存管理方面提供了完整的API。應用程序圖形、視頻、音頻、事件服務VxWorks輸出驅(qū)動輸入驅(qū)動…輸出設備（例如顯示器）驅(qū)動（例如鼠標）SDKDDK(與硬件相關的層)硬件 WindML的層次結構WindML包括兩個組件：軟件開發(fā)包（Software Development Kit，SDK）和驅(qū)動程序開發(fā)包（Drive Development Kit，DDK）。并且，WindML提供了一系列工具用來處理輸入設備和過程事件。多媒體支持NTSC、PAL、SECAM等視頻制式及混頻器設備的音頻輸出。事件服務程序是用來處理輸入設備的輸入請求的。WindML的主要功能有二維圖形API、事件服務、區(qū)域和窗口管理、多媒體、資源管理。 WindML媒體庫 WindML概述[16]利用WindML進行圖形界面開發(fā)的研究是本課題一個重要的部分。WindSh不僅可以解釋幾乎所有的C語言表達式，而且可以實現(xiàn)所有的調(diào)試功能。這些顯示信息根據(jù)開發(fā)者的選擇進行周期性或條件性更新。主機目標機連接配置器(Launcher)Tornado的主機目標機連接配置器Launcher允許開發(fā)者輕松地設置和配置一定的開發(fā)環(huán)境，也提供對開發(fā)環(huán)境的管理和許多其他管理功能。C/C++編譯環(huán)境(C/C++ Compilation Environment)Tornado提供了交叉編譯器、iostreams和一系列的工具來支持C語言和C++語言。診斷分析工具(WindView for the Integrated Simulator)WindView是一個圖形化的動態(tài)診斷和分析工具，主要是向開發(fā)者提供目標機硬件上實際運行的應用程序的許多詳細情況。集成仿真器(Integrated Simulator)這種集成仿真器VxSim支持CrossWind、WindView和Browser，提供與真實目標機一致的調(diào)試和仿真運行環(huán)境。自動的依賴性分析、代碼容量計算和自動裁剪大大縮短了開發(fā)周期。開發(fā)人員可以在目標運行系統(tǒng)上產(chǎn)生和調(diào)試任務，也可以將調(diào)試器和已經(jīng)運行的任務鏈接在一起，這些任務可以是源自應用程序也可以是來自任務級調(diào)試環(huán)境。 Tornado交叉編譯環(huán)境 Tornado的組成Tornado軟件工具包的核心工具主要包括以下幾種：調(diào)試器CrossWind、命令行界面WindShell、資源查看器Browser、模擬器Simulator等工具。這種模式使所有主機工具可以用于各種目標機，而不必考慮目標機的資源和通信機制，這種模式還提供了Tornado圖形界面的統(tǒng)一性和廣泛適用性。交叉開發(fā)環(huán)境一般存在很多問題，如有限的調(diào)試通信通道，有限的目標機資源等。Bootrom和VxWorks映像文件可以利用Tornado提供的工具，按照配置文件的有關設置自動生成。如果是通過網(wǎng)絡來建立交叉開發(fā)環(huán)境，其映像文件還可以存放在宿主機硬盤上。bootrom的作用是初始化目標機，建立VxWorks所需的運行環(huán)境，并從引導設備上加載VxWorks操作系統(tǒng)映像，最后將CPU的控制權移交給VxWorks操作系統(tǒng)。目標機運行的程序包括兩部分：引導文件bootrom和系統(tǒng)映像文件VxWorks。宿主機上運行VxWorks的開發(fā)環(huán)境Tornado，編譯生成可以在目標機上運行的代碼映像，交叉調(diào)試器就是通過宿主機和目標機之間的耦合實現(xiàn)前后臺調(diào)試。 交叉編譯環(huán)境Tornado環(huán)境采用主機——目標機交叉開發(fā)模型[15]。這種動態(tài)的鏈接與加載功能是Tornado系統(tǒng)的核心功能，可以使開發(fā)人員省去很多的開發(fā)步驟。使用Tornado IDE，可以大大縮短嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期。Tornado就是為開發(fā)VxWorks應用系統(tǒng)提供的界面友好的圖形化的集成開發(fā)環(huán)境。 TCP/IP兼容的網(wǎng)絡協(xié)議堆棧。4）Socket和遠程過程調(diào)用主要用于網(wǎng)絡間任務消息傳送，是任務間透明的網(wǎng)絡通信。當任務試圖從一個空的管道中讀取數(shù)據(jù)，或向一個滿的管道中寫入數(shù)據(jù)時，任務被阻塞。 任務間全雙工信息傳送管道用VxWorks的I/O系統(tǒng)提供一種靈活的消息傳送機制，它受驅(qū)動器pipeDrv（VxWorks所提供）管理的虛擬I/O設備。VxWorks還提供POSIX信號量和多處理器上信號量的應用。2）信號量VxWorks信號量提供最快速的任務間通信機制，它主要用于解決任務間的互斥和同步。所有任務都存在于單一的線性地址空間，任務間共享數(shù)據(jù)。這種搶占禁止防止任務的切換，但對中斷處理不起作用。然而，如果任務被阻塞或是懸置時，調(diào)度器從就緒隊列中取出最高優(yōu)先級的任務運行。Wind內(nèi)核可通過調(diào)用taskLock()和taskUnlock（）來使調(diào)度器起作用和失效。沒有處于懸置或休眠態(tài)的最高優(yōu)先級任務將一直運行下去。基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度，它具有很多優(yōu)點。當任務被創(chuàng)建時，系統(tǒng)根據(jù)給定值分配任務優(yōu)先級。Wind內(nèi)核劃分優(yōu)先級為256級（0~255）。 VxWorks任務狀態(tài)的轉(zhuǎn)換多任務調(diào)度須采用一種調(diào)度算法來分配CPU給就緒態(tài)任務。狀態(tài)遷移發(fā)生在應用程序調(diào)用內(nèi)核功能服務的時候。任務的狀態(tài)在這幾種狀態(tài)中切換。在任務被重新執(zhí)行時，必須要恢復上下文。此外，TCB還被用來存放任務的上下文（context)。TCB包括了任務的當前狀態(tài)、優(yōu)先級、要等待的事件或資源、任務程序碼的起始地址、初始堆棧指針等信息。系統(tǒng)調(diào)度器使用任務控制塊（TCB）的數(shù)據(jù)結構來管理任務調(diào)度功能。l 任務管理VxWorks實時內(nèi)核Wind提供了基本的多任務環(huán)境。 VxWorks體系結構 VxWorks實時微內(nèi)核[11][12]VxWorks內(nèi)核（wind）的基本功能可以分為如下幾大類：1）任務管理；2）事件和異步信號服務；3）信號量服務；4）消息隊列服務；5）內(nèi)存管理；6）中斷服務程序；7）時鐘管理和定時器服務；8）錯誤處理。同時支持ANSIC標準，并通過ISO 9001的認證。 UNIX socket的應用程序可以很方便地移植到VxWorks中去，并且網(wǎng)絡的實時性得到提高。，同時也是POSIX組織的主要會員。VxWorks具有較好的兼容性。VxWorks系統(tǒng)具有較好的可剪裁的能力，可剪裁的組件超過80個，用戶可以根據(jù)自己系統(tǒng)的功能目標通過交叉開發(fā)環(huán)境方便地進行配置。VxWorks是一種功能強大而且比較復雜的操作系統(tǒng)，包括了進程管理、存儲管理、設備管理、文件系統(tǒng)管理、I/O管理、網(wǎng)絡協(xié)議及系統(tǒng)應用、C++和其他標準支持等幾個部分。VxWorks的微內(nèi)核Wind是一個具有較高性能的、標準的嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，其主要特點包括：快速多任務切換、搶占式任務調(diào)度、任務間通信手段多樣化等。VxWorks系統(tǒng)運行環(huán)境支持的CPU包括：Power PC、68K、CPU3SPARC、i960、x8Mips等；同時支持RISC、DSP技術。因此，從應用軟件角度而言，VxWorks操作系統(tǒng)在各種CPU硬件平臺上可以提供統(tǒng)一的接口和一致的運行特性，應用程序無需做過多的改動就可以運行在各種CPU上，為程序員提供了一致的開發(fā)、運行環(huán)境，減少了重復勞動。從1983年設計成功以來，VxWorks已經(jīng)經(jīng)過廣泛的驗證，成功的應用在航空、航天、艦船、通信、醫(yī)療等關鍵領域，如美國的F1FA18戰(zhàn)斗機、B2隱形轟炸機、愛國者導彈上以及1997年4月在火星表面登陸的火星探路者上都使用了VxWorks。21第二章 VxWorks操作系統(tǒng)及媒體庫WindML第二章 VxWorks操作系統(tǒng)及媒體庫WindML VxWorks深入研究 VxWorks概述[10]VxWorks是專門為實時嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)的操作系統(tǒng)內(nèi)核。第五章：工程應用和效果測試。第四章：VxWorks系統(tǒng)GUI關鍵技術詳細介紹。介紹了當今三維圖形工業(yè)標準OpenGL的開發(fā)庫結構和它的一個實現(xiàn)版本Mesa。分析了VxWorks系統(tǒng)及其實時微內(nèi)核Wind的特性，介紹了VxWorks的集成開發(fā)環(huán)境Tornado的幾個重要組件，最后詳細說明風河公司提供的多媒體庫WindML，對其事件服務機制、主要API和利用它開發(fā)圖形等多媒體程序的詳細流程。說明課題來源，國內(nèi)外現(xiàn)狀和本論文主要章節(jié)安排。本論文的安排如下：第一章：緒論。OpenGL作為新一代的三維圖形工業(yè)標準，以其與硬件無關性和獨立性使得它有很好的跨平臺能力。另外OpenGL頂部還設有實用程序庫，支持繪制二次曲線和曲面、nurbs曲線和曲面以及其它高級圖元。OpenGL被計算機工業(yè)界看作當前最先進的三維圖形API，它提供很強的繪制二維和三維圖形能力，包括基本圖元、造型、著色、光照、景深、陰影、混合、動畫、反走樣、紋理映射、隱面消除、圖像處理等繪制功能。另外，各種流行的編程語言都可以調(diào)用OpenGL的庫函數(shù)，如：C、C++、Fortran、Ada、 Java。由于OpenGL是3D圖形的底層圖形庫，沒有提供幾何實體圖元，不能直接用以描述場景。OpenGL被設計成獨立于硬件，獨立于窗口系統(tǒng)的，在運行各種操作系統(tǒng)的各種計算機上都可用，并能在網(wǎng)絡環(huán)境下以客戶/服務器模式工作，其目的是將用戶從具體的硬件中解放出來，完全不用理解這些系統(tǒng)的結構和指令系統(tǒng)，只要按照規(guī)定的格式書寫應用程序就可以在任何支持該語言的硬件平臺上執(zhí)行，是專業(yè)圖形處理、科學計算等高端應用領域的標準圖形庫。VxWorks提供了一個圖形開發(fā)庫WindML，同時也有很多軟件開發(fā)商開發(fā)了多種基于VxWorks的圖形界面軟件開發(fā)包，但由于這些方案中有的價格昂貴，有的不適合開發(fā)高要求的圖形界面，還有的不易移植并且存在很多BUG。 課題來源和意義本論文題目來源于實習工作中所進行的“某星載儀表控制計算機”的項目。4）高寬帶。精確交互技術是指能用一種技術來完全說明用戶交互目的的交互方式，鍵盤和鼠標器均需用戶精確輸入。因此支持3D建模必將成為未來嵌入式GUI發(fā)展的一個趨勢。2）支持3D建模。由此可見，從應用領域的范圍來看，嵌入式GUI系統(tǒng)的發(fā)展空間將是無比寬廣的。只要是面向人機交互的嵌入式產(chǎn)品，就涉及到文字或者圖形的輸出問題，人們與信息終端交互要求以GUI系統(tǒng)為中心的交互式界面。許多設備都使用了ARM，MIPS，摩托羅拉的32位微處理器及大屏幕的液晶圖形顯示器。國內(nèi)的MiniGUI便是一款完善的輕量級圖形用戶界面支持系統(tǒng)。OpenGL ESSC 專為有高安全性需求的特殊市場精心打造。目前，OpenGL ES已經(jīng)推出了多個特征版本，OpenGL ES 面向功能固定的硬件所設計并提供加速支持、圖形質(zhì)量及性能標準。針對硬件資源相對緊缺的嵌人式系統(tǒng)，統(tǒng)一標準的操作系統(tǒng)平臺接口層EGL，僅保留OpenGL最常用的API，增加了新的特性：定點運算、字節(jié)匹配、調(diào)色板紋理。各大顯卡廠商，在其專業(yè)級別的顯卡產(chǎn)品上附帶了OpenGL開發(fā)包，甚至出品了自己成套的OpenGL圖形顯示解決方案，如ALT的GT3D Embedded Graphics Solution，這也成為目前在VxWorks下開發(fā)2D/3D圖形界面的一個主要方法。在資金充足的情況下，選擇WindML＋Tilcon方案是最為穩(wěn)定可靠的選擇。4）WindML與Tilcon結合Tilcon是目前最先進的實時操作系統(tǒng)圖形開發(fā)工具，同步支持最新版本的Tornado/VxWorks以及WindML多媒體庫。X系統(tǒng)包含的Xlib庫提供了建立窗口、畫圖、處理用戶操作事件等基本功能，以Xlib庫為基礎又開發(fā)了Xt庫。不幸的是Zinc本身存在很多BUG，并且搭建Zinc開發(fā)環(huán)境需要給WindML和Tornado打補丁，對網(wǎng)卡也有一定要求，所以該方案已經(jīng)不再是VxWorks上圖形界面開發(fā)的最佳選擇。2）WindML與Zinc結合Zinc基于WindML，提供了類似于Windows風格的控件。比較普遍使用的有以下幾種[6][7][8]：1）VxWorks上的媒體庫組件WindMLWindML是由Wind River公司提供的媒體庫，其中包含的UGL組件提供了顯示模式設置、標準輸入輸出和點線面作圖等函數(shù)，是VxWorks的GUI基礎。 基于VxWorks的圖形解決方案當前，VxWorks以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛應用于軍事、航空、航天、通信等高精尖技術及實時性要求極高的領域中。目前，MiniGUI可以在XWindows和Linux控制臺上運行。MiniGUI己經(jīng)在Linux發(fā)行版安裝程序、CNC系統(tǒng)、藍點嵌入式系統(tǒng)等關鍵應用程序中得到了實際的應用?？筛鶕?jù)項目需求進行定制配置和編譯。包括全部功能的庫文件大