【正文】 0K左右。l BMP，GIF，JPEG，PCX等常見圖像文件的支持。l 多字符集和多字體支持，目前支持ISO8859l，GB2312，Big5等字符集并且支持各種光柵字體和TrueType，Typel等矢量字體。這包括：多個單獨(dú)線程中運(yùn)行的多窗口、單個線程中主窗口的附屬、對話框和預(yù)定義的控間類（按鈕、單行和多行編輯框、列表、進(jìn)度條、工具欄等)。缺點(diǎn)：該系統(tǒng)的源代碼尚不開放，從而很難進(jìn)行本地化開發(fā)。為了獲得應(yīng)用程序的可移植性，許多廠家都試圖通過對X Window系統(tǒng)的緊縮開發(fā)，使之能夠在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行。下面是對一些成熟GUI方案的概述：1）緊縮的X Window系統(tǒng)[4]由麻省理工學(xué)院推出的X Window系統(tǒng)是類UNIX系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)GUI。利用這種手段編寫的程序，無法將顯示邏輯和數(shù)據(jù)處理邏輯劃分開來，從而導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)不好，不便于調(diào)試，并導(dǎo)致大量的代碼重復(fù)。3）采用某些比較成熟的GUI系統(tǒng)，比如MiniGUI、MicroWindows或者其他GUI系統(tǒng)。目前GUI的實(shí)現(xiàn)方法各有不同，分別有以下幾種方式[3]：1）某些大型廠商有能力自己開發(fā)滿足自身需要的GUI系統(tǒng)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 嵌入式GUI的現(xiàn)狀隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，嵌入式硬件平臺、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具、以及應(yīng)用開發(fā)組件等很多方面都取得了較大突破，嵌入式GUI系統(tǒng)也得到了發(fā)展，涌現(xiàn)出了一大批嵌入式GUI系統(tǒng)或者組件。最上層的是桌面管理系統(tǒng)，它是在圖形用戶界面基礎(chǔ)之上開發(fā)的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的圖形化管理。另外，用戶模型也定義為圖形用戶界面的外觀與視覺。它通常包括兩部分：一是編程工具，如函數(shù)集；二是對如何移動、輸出和讀取屏幕顯示信息的說明。例如大多數(shù)在UNIX之上運(yùn)行的圖形用戶界面系統(tǒng)都采用X窗口作顯示模型；MSWindows則采用自己設(shè)計(jì)的圖形設(shè)備接口(GDI)作顯示模型。操作系統(tǒng)之上的是顯示模型，它決定了圖形在屏幕上的基本顯示方式，即用位映射圖形顯示各種圖形對象的方式。在硬件平臺的上面是計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。桌面管理系統(tǒng)GUI用戶模型窗口模型顯示模型操作系統(tǒng)硬件平臺 圖形用戶界面系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，位于最底層的是計(jì)算機(jī)硬件平臺。GUI是計(jì)算機(jī)與其使用者之間的對話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重組成部分，它基于硬件和操作系統(tǒng)之上，為用戶提供豐富的圖形編程接口，使其能夠方便快速的編制界面友好的應(yīng)用程序。在軟件的開發(fā)過程中，人機(jī)界面的工作量約占整個軟件開發(fā)工作量的40%——60%，人機(jī)界面的優(yōu)劣直接關(guān)系到軟件的成功和生存。GUI工程是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、行為學(xué)，及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機(jī)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)將人、機(jī)器、環(huán)境三者作為一個系統(tǒng)而進(jìn)行的總體設(shè)計(jì)，它充分利用硬件資源，通過合理的屏幕布局及顏色搭配，可提供清晰、直觀、友好的人機(jī)界面，是連接計(jì)算機(jī)和操作者的橋梁。 圖形用戶界面概述圖形用戶界面(Graphic User Interface)，簡稱為GUI，是一個軟件系統(tǒng)的圖形化的前端，使用圖形的方式借助菜單、按鈕等標(biāo)準(zhǔn)界面元素和鼠標(biāo)操作，接收用戶的輸入或其它系統(tǒng)的輸入，產(chǎn)生圖形輸出，幫助用戶和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交互。它和WinCE一樣都是從桌面操作系統(tǒng)演變而成，不像VxWorks是專門為嵌入式而定制的，程序執(zhí)行效率也沒有VxWorks的高。2)WindowsCEMicrosoft公司的WinCE是從Windows 95發(fā)展而來，提供給開發(fā)人員一個熟悉的開發(fā)環(huán)境，但是在內(nèi)核結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中并未考慮適應(yīng)系統(tǒng)的高度可裁減性的要求，需要較大存儲空間，應(yīng)用程序也比較龐大，且在實(shí)時性方面較VxWorks略遜一籌。VxWorks的內(nèi)核及一些系統(tǒng)模塊可以根據(jù)需要進(jìn)行定制，內(nèi)核最小僅8KB，且不失其實(shí)時、多任務(wù)的系統(tǒng)特征。1) VxWorksVxWorks是美國Wind River System公司(WRS)推出的一個實(shí)時操作系統(tǒng)。目前國內(nèi)外主要的RTOS有：美國風(fēng)河公司的VxWorks，微軟的WinCE，3COM公司的Palm OS和嵌入式Linux。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件比重不斷上升、應(yīng)用程序越來越大，對開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題，引入RTOS相當(dāng)于引入了一種新的管理模式。RTOS根據(jù)各個任務(wù)的優(yōu)先級，合理地在不同任務(wù)之間分配CPU時間，從這個意義上而言，操作系統(tǒng)的作用是資源管理器。嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（Embedded Real Time，RTOS）是實(shí)時系統(tǒng)的核心軟件，它嵌入在目標(biāo)代碼中，系統(tǒng)復(fù)位后首先執(zhí)行，它負(fù)責(zé)在硬件基礎(chǔ)之上，為應(yīng)用軟件建立一個功能更為強(qiáng)大的運(yùn)行環(huán)境，用戶的其他應(yīng)用程序都建立在RTOS之上，從這個意義上而言，可以認(rèn)為RTOS是一個虛擬機(jī)，它比底層硬件更容易編程。在實(shí)時控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通過特定的外圍設(shè)備與被控對象發(fā)生聯(lián)系，并對外來事件在限定的時間內(nèi)做出反應(yīng)。工業(yè)控制、武器系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域的多數(shù)嵌入式系統(tǒng)有一個共同的特性：對系統(tǒng)的響應(yīng)時間有嚴(yán)格要求，這些系統(tǒng)也被稱為實(shí)時系統(tǒng)。其具有軟件代碼小，高度自動化，響應(yīng)速度快，是軟硬件的緊密結(jié)合體等特點(diǎn)。I目錄 基于OpenGL的VxWorks圖形用戶界面開發(fā)畢業(yè)論文目錄第一章 緒論 1 背景知識介紹 1 嵌入式實(shí)時系統(tǒng) 1 圖形用戶界面概述 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 嵌入式GUI的現(xiàn)狀 4 基于VxWorks的圖形解決方案 5 嵌入式GUI的發(fā)展趨勢 7 課題來源和意義 7 論文結(jié)構(gòu) 8第二章 VxWorks操作系統(tǒng)及媒體庫WindML 11 VxWorks深入研究 11 VxWorks概述[10] 11 VxWorks實(shí)時微內(nèi)核[11][12] 12 VxWorks集成開發(fā)環(huán)境Tornado 15 Tornado介紹[13][14] 15 交叉編譯環(huán)境 15 Tornado的組成 16 WindML媒體庫 18 WindML概述[16] 18 WindML事件服務(wù)機(jī)制 19 WindML2D圖形庫分析 19 WindML程序開發(fā)流程 21 本章小結(jié) 22第三章 OpenGL/Mesa及其在VxWorks下的移植 23 OpenGL/Mesa 23 OpenGL開發(fā)庫 23 OpenGL開發(fā)庫結(jié)構(gòu) 24 Mesa庫 28 OpenGL/Mesa庫的移植 29 工作概述 29 重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)的引入 29 使用改進(jìn)后的庫 31 編譯Mesa庫 32 搭建虛擬開發(fā)環(huán)境 33 本章小結(jié) 35第四章 VxWorks系統(tǒng)GUI關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn) 37 消息驅(qū)動機(jī)制 37 消息驅(qū)動機(jī)制實(shí)現(xiàn)原理 37 消息檢測任務(wù) 38 事件分發(fā)任務(wù) 38 中文顯示方案 39 中文顯示的基本原理 39 字庫文件格式 40 具體的實(shí)現(xiàn)方案 42 窗體管理 44 主窗口 44 對話框 45 控件 46 菜單 46 常用控件設(shè)計(jì) 47 本章小結(jié) 50第五章 工程應(yīng)用和效果測試 51 工程應(yīng)用 51 測試效果 51 普通圖形界面 51 3D圖形顯示 52 本章小結(jié) 53結(jié)束語 55致謝 57參考文獻(xiàn) 599第一章 緒論 第一章 緒論 背景知識介紹 嵌入式實(shí)時系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，很多計(jì)算機(jī)已經(jīng)脫離了大型機(jī)和PC的概念，廣泛應(yīng)用的嵌入式計(jì)算機(jī)便是其中之一。嵌入式計(jì)算機(jī)或者叫嵌入式系統(tǒng)，源于20世紀(jì)60年代，其定義為[1]：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的，用來完成一種或多種特定功能的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)呈現(xiàn)出巨大的市場需求，小到照相機(jī)、電冰箱、移動電話，大到艦船、汽車、衛(wèi)星和火箭，涵蓋了工業(yè)控制、武器系統(tǒng)、航空航天、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。所謂實(shí)時，也就是“立即”“及時”的意思。所以，其結(jié)果的正確性不僅與計(jì)算或控制的邏輯正確性有關(guān)，還與其時間特性有關(guān)。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、信號量管理等，這些管理功能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是API。RTOS的引入，解決了嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題?；赗TOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，實(shí)現(xiàn)90％以上的設(shè)備獨(dú)立，一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會。這些嵌入式操作系統(tǒng)各有各的特點(diǎn)。VxWorks是專門為嵌入式而定制的，實(shí)時性非常好，其系統(tǒng)本身的開銷很小，進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、中斷處理等系統(tǒng)公用程序精練而有效。隨著近年來VxWorks操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的完善，提供了更加友善的開發(fā)界面和更加強(qiáng)大的模擬環(huán)境，并且改善了圖形產(chǎn)品開發(fā)中存在的不足，使VxWorks成為嵌入式系統(tǒng)中比較成熟和完善的產(chǎn)品。3)嵌入式Linux嵌入式Linux具有開放的源代碼的優(yōu)點(diǎn)，但是它的開放代碼有很多都沒有經(jīng)過一個嚴(yán)格的測試，直接使用開放代碼的BSP(Board Support Packet)會帶來不穩(wěn)定的問題。4)Palm OSPalm OS是由3COM公司開發(fā)的一種嵌入式操作系統(tǒng)，一般只用于PDA。GUI的廣泛流行是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的重大成就之一，其最重要的優(yōu)勢在于使用戶擺脫了在命令行提示符下與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互的方式，用戶可以僅僅通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊來快速的熟悉程序的操作，而且由于圖標(biāo)、對話框的引入，使得操作更為直觀、形象，這些直接給人們的生活方式帶來了變革，為數(shù)字化普及做出了巨大的貢獻(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)已成為軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。這種面向客戶的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)將更好的優(yōu)化產(chǎn)品的性能，使操作更人性化，減輕使用者的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，使其更適合用戶的操作需求，直接提升產(chǎn)品的市場競爭力。雖然不同的GUI系統(tǒng)因?yàn)槠涫褂脠龊匣蚍?wù)目的的不同，具體實(shí)現(xiàn)互有差異，但是總結(jié)起來，一般在邏輯上可以分為三個基本的層次[2]：用戶模型、窗口模型和顯示模型。和這些硬件密切相關(guān)的就是驅(qū)動程序，它完成諸如：初始化硬件設(shè)備，設(shè)定設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；讀外部設(shè)備的數(shù)據(jù)和對設(shè)備中斷的響應(yīng)等。大多數(shù)GUI都只能在一兩種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，只有少數(shù)產(chǎn)品例外。不同的圖形用戶界面系統(tǒng)所采用的顯示模型各不相同。顯示模型之上的是窗口模型，它確定了窗口如何在屏幕上顯示和窗口的層次關(guān)系，例如菜單、對話框等。窗口模型之上的是用戶模型，它主要包含了顯示和交互特征，由此圖形用戶界面這一術(shù)語有時也特指用戶模型。它主要包括兩部分：一是構(gòu)造用戶界面的工具，如工具箱和框架集，包括對高層界面構(gòu)件對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和說明；二是定義在屏幕上組織各種圖形對象以及這些對象之間的行為規(guī)范和協(xié)議，即每個GUI用戶模型都應(yīng)當(dāng)說明它支持什么樣的窗口和什么樣的顯示方式，因?yàn)槎x規(guī)范和建立工具集都必須針對具體的顯示模型和窗口模型。它通常包括以下幾個組成部分：圖形化的文件管理系統(tǒng)、供用戶使用的圖標(biāo)庫、桌面管理機(jī)構(gòu)、圖標(biāo)庫管理機(jī)構(gòu)等。目前終端系統(tǒng)己經(jīng)開始廣泛采用32位處理器芯片，配置觸摸屏（或鼠標(biāo)）、鍵盤等多種輸入設(shè)備和LCD等圖象顯示設(shè)備，這為GUI在嵌入式系統(tǒng)上應(yīng)用提供了基礎(chǔ)硬件平臺。如VxWorks集成的UGL，ZAL等；2）某些廠商沒有將GUI作為一個軟件層從應(yīng)用程序中剝離，GUI的支持邏輯由應(yīng)用程序自己負(fù)責(zé)。在上述手段中，第2種方法是一種臨時解決方案。一般認(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)準(zhǔn)，并且應(yīng)該是開放源碼的自由軟件，從而可以使開發(fā)商集中精力開發(fā)自己的應(yīng)用程序。XWindow系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，具有可擴(kuò)展性、可移植性等優(yōu)點(diǎn)，但該系統(tǒng)的龐大、累贅和低效率也是大家所共知的。國外已經(jīng)開發(fā)出了大小約為800K的X服務(wù)器，基本能夠滿足嵌入式系統(tǒng)的需求。2)MiniGUI[5]MiniGUI的主要特色有：l 提供了完備的多窗口機(jī)制。l 消息傳遞機(jī)制。l 全拼、五筆等漢字輸入法支持。l 小巧。l 可配置。l 高穩(wěn)定性和高性能。l 可移植性好。缺點(diǎn)：圖形功能不全，應(yīng)用設(shè)計(jì)比較困難。隨著硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件資源不再是一個制約的問題，同時為了提高系統(tǒng)的易用性，要求我們能夠開發(fā)出良好的圖形界面。但用WindML開發(fā)圖形界面效率較低，且顯示效果較差，圖像中的動畫、三維、反走樣等問題難以解決，不適宜開發(fā)高性能界面。將兩者結(jié)合，使用Zinc實(shí)現(xiàn)用戶界面，使用UGL庫函數(shù)圖畫實(shí)現(xiàn)圖形文字顯示。3）X Window與OSF/Motif結(jié)合X Window不依賴于特定硬件系統(tǒng)的圖形和文字顯示系統(tǒng)。Motif是基于Xlib庫和Xt庫建立的更高層次的工具包，提供了交互的圖形組件庫，其中包括建立各種窗口組件的便利函數(shù)。Tilcon采用了最先進(jìn)的圖形技術(shù)，具有極高的可靠性和可維護(hù)性，還支持OPC，XML，SOAP等標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議，已成功應(yīng)用在醫(yī)療儀器，軍用武器，工業(yè)流水線，航空/航天等領(lǐng)域。5）OpenGL圖形開發(fā)包在VxWorks系統(tǒng)下開發(fā)3D圖形顯示，多數(shù)的采用的辦法都是基于OpenGL的軟件開發(fā)包。隨著3D技術(shù)的應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域不斷增多，OpenGL已經(jīng)出現(xiàn)了獨(dú)立的嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)OpenGL ES。在OpenGL標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，OpenGL ES針對嵌入式系統(tǒng)硬件特點(diǎn)作了如下修改：刪除了冗余的API函數(shù)，保留一個精簡高效的子集；刪除了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜和很少使用的函數(shù)；舍去部分?jǐn)?shù)據(jù)類型，加人少許數(shù)據(jù)類型；加人了定點(diǎn)運(yùn)算（對OpenGL ES Comm支持浮點(diǎn)和定點(diǎn)運(yùn)算，對OpenGL ES Commlite僅支持定點(diǎn)運(yùn)算）。OpenGL ES 則提供包括遮蓋器技術(shù)在內(nèi)的全可編程3D圖形算法。6）其他開發(fā)方案作為一個應(yīng)用面非常廣泛的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，很多廠商意識到了VxWorks下圖形開發(fā)的廣闊市場，紛紛推出了各種圖形界面開發(fā)方案