【正文】 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 采用 JXARM92410 嵌入式開(kāi)發(fā)板作 硬件平臺(tái)，在 Linux 操作系統(tǒng)下利用MiniGUI 作為圖形用戶界面軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的主界面顯示、智能家居系統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制顯示、智能家居系統(tǒng)定時(shí)控制顯示等功能。 本 論文 研究 在嵌入式 Linux 下基于 MiniGUI 開(kāi)發(fā) 一個(gè) 智能家居 信息終端 。 因?yàn)?MiniGUI 具有輕型，占用資源少，高性能，高可靠性等特點(diǎn) ， 所以 MiniGUI 能夠好的提供 一個(gè)滿足需要的開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái) 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目 ： 嵌 入式 Linux基于 MiniGUI 信息終端軟件開(kāi)發(fā) 學(xué)生姓名 ： 學(xué)生學(xué)號(hào) ： 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 指導(dǎo)老師 ： 院長(zhǎng) (系主任 )： 5月 21 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 I 頁(yè) 嵌入 式 Linux 基于 MiniGUI信息終端軟件開(kāi)發(fā) 摘 要 隨著信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在信息終端上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 由于嵌入式系統(tǒng)在硬件方面的限制，需要 GUI 平臺(tái)具有短小精悍、可靠穩(wěn)定、方便移植、可裁減等特性，因此 需要一個(gè)輕量級(jí)的通用圖形用戶接口，提供給終端的用戶使用，從而加速終端設(shè)備的普及和發(fā)展。 與此同時(shí)，隨著家用電器的增多，使得人們需要一個(gè)方便的智能終端進(jìn)行 統(tǒng)一 操控。 本論文 詳細(xì)介紹了 整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，從交叉編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建， MiniGUI庫(kù)和資源文件 的移植， 制作 ， 到 Flash 的燒制 以及 終端 圖形化界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 。最后，本文對(duì)智能家居終端開(kāi)發(fā)進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題進(jìn)行了 討論。業(yè)界普遍認(rèn)識(shí)到終端發(fā)展的最終結(jié)果將是 3C合一，即集 Computer, Communication, Consumer 為一體。 嵌入式設(shè)備是指應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的針對(duì)具體應(yīng)用背景的嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)備，它將操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中，簡(jiǎn)單的說(shuō) 就是系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化，類(lèi)似于 BIOS 的工作方式。同時(shí)，由于去除了系統(tǒng)中不必要的部分，大大提高了系統(tǒng)的整體性能，并采用了專(zhuān)用的處理器，所以對(duì)于具體的應(yīng)用，嵌入式設(shè)備的運(yùn)行性能并不輸給配置較高的通用計(jì)算機(jī)設(shè)備 。目前較成熟的應(yīng)用嵌入式設(shè)備的有工業(yè)控制系統(tǒng)、手機(jī)、 PDA、機(jī)頂盒、掌上電腦等家電信息終端設(shè)備，以及汽車(chē)上各種智能化設(shè)備、彩票售票系統(tǒng)等等 。 然而也正是由于嵌入式設(shè)備是針對(duì)具體的應(yīng)用方案進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，如果在嵌入式設(shè)備上使用普通 PC的操作系統(tǒng)Windows存在較大的困難。嵌入式操作系統(tǒng)，是嵌入式系統(tǒng)的通用軟件 平臺(tái)，也是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的靈魂，目前比較著名的嵌入式操作系統(tǒng)有 WindowsCE, PalmOS,VRTX, VxWorks, pSOS, QNX, Nucleus等等，此外還有一半左右的開(kāi)發(fā)者使用自行 開(kāi)發(fā)的操作 系統(tǒng)，而上述這些系統(tǒng)盡管有著能夠適用于強(qiáng)實(shí)時(shí)、多任務(wù)開(kāi)發(fā)環(huán)境，有的甚至還具有相應(yīng)的功能齊全的交互開(kāi) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) 發(fā)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于我國(guó)廣大開(kāi)發(fā)者而言，昂貴的費(fèi)用以及非開(kāi)源的代碼是其發(fā)展的障礙。與此同時(shí)， Linux作為一個(gè)類(lèi) Unix的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，提供了與 Unix同樣優(yōu)秀的穩(wěn)定性、通用性和網(wǎng)絡(luò)支持，并且提供相當(dāng)廣泛的硬件平臺(tái)支持，使得人們可以利用 Linux進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。智能電子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的智能家居電子 產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。智能家居正在日漸興起，家居智能化成為一種趨勢(shì)。特別是近年來(lái)信息化的高度發(fā)展，家居智能化的需求大為增加，并最終促成了智能家居的誕生和不斷完善。 智能家居在保持了傳統(tǒng)的居住功能的基礎(chǔ)上，擺脫了被動(dòng)模式， 成為具有能動(dòng)性智能化的現(xiàn)代工具。 智能家電是智能家居集成系統(tǒng)的重要組成部分，也代表著家庭智能化的一個(gè)重要發(fā)展方向。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 論 文背景 產(chǎn)品與用戶之間交流的增多，嵌入式圖形用戶界面系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的地位日益加重，一套良好的圖形用戶系統(tǒng)可以使人機(jī)交互更加方便快捷，使嵌入式系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大。 論文組織結(jié)構(gòu) 本 論文在深入研究 Linux 的重點(diǎn)是論述圖形用戶界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以及移植過(guò)程。第三章闡述了 基于 JXARM92410 平臺(tái)和 Linux 程序開(kāi)發(fā)的環(huán)境搭建 。第五章主要說(shuō)明了智能家居終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及主要的代碼編寫(xiě)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 2 嵌入式系統(tǒng)與嵌入式圖形用戶界面 嵌入式系統(tǒng)與嵌入式 Linux 隨著上世紀(jì) 90 年代末計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的成熟發(fā)展，到 21 世紀(jì)人類(lèi)進(jìn)入了所謂的后 PC時(shí)代。為了實(shí)現(xiàn)人們?cè)诤?PC 時(shí)代對(duì)客戶終端設(shè)備提出的新要求，嵌入式技術(shù) (Embedded Technology)提供了一種靈活、高效和高性價(jià)比的解決方案。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它就是一種用于控制、監(jiān)測(cè)或協(xié)助特定機(jī)器和設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)。其中，嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)中的核心部件，按功能和用途劃分，它又可進(jìn)一步細(xì)分為以下幾種類(lèi)型 : 嵌入式微控制器 (Embedded Microcontroller).嵌入式微處理器 (Embedded Microprocessor)和嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器(Embedded Digital Signal Processor)[24]。美國(guó)著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家、現(xiàn)任全美最大健康機(jī)構(gòu) Kaiser Permanente 首席計(jì)算機(jī)科學(xué)主管 Brian Kronstad 認(rèn)為，其間大致經(jīng)歷了以下四個(gè)發(fā)展階段 : 第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器系統(tǒng)，同時(shí)具有檢測(cè)、伺服、指示設(shè)備相配合的功能，這一類(lèi)型的系統(tǒng)大部分用于專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒(méi)有操作系統(tǒng)支持，通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制。 第二階段是以嵌入式中央處理器 (CPU)為基礎(chǔ)，以簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這種嵌入式系統(tǒng)的主要任務(wù)是用來(lái)控制系統(tǒng)負(fù)載，以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是 :嵌入式操作系統(tǒng)能夠運(yùn)行于各種不同類(lèi)型的處理器之上、操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高、模塊化 程度高、具有文件和目錄管理、支持多任務(wù)處理、支持網(wǎng)絡(luò)操作、具有圖形窗口和用戶界面等功能、具有大量的應(yīng)用程序接口、開(kāi)發(fā)程序簡(jiǎn)單、并且嵌入式應(yīng)用軟件豐富，但在通用性、兼容性和擴(kuò)展性方面仍不理想。隨著網(wǎng)絡(luò)在人們生活中的地位日益重要，越來(lái)越多的應(yīng)用需要采用支持網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式系統(tǒng)，所以在嵌入式系統(tǒng)中使用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)將成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。許多嵌入式應(yīng)用要求實(shí)時(shí)性，這就要求嵌入式操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力 。嵌入式系統(tǒng)中的軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲(chǔ)器中或閃存中，也就是說(shuō)軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)，而不是存儲(chǔ)在磁盤(pán)等載體中。 C 語(yǔ)言的出現(xiàn)使得嵌入式操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單、便捷和可靠。在國(guó)內(nèi)，嵌入式操作系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)型 :一類(lèi)是自主版權(quán)的操作系統(tǒng)，另一類(lèi)是基于 Linux 的操作系統(tǒng)。中軟和中科紅旗等已經(jīng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的公司則致力于嵌入式 Linux 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。 Linux的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 嵌入式操作系統(tǒng)主要有 PalmOS, Windows CE, EPOC, LinuxCE, QNX, 等，高端嵌入式系統(tǒng)要求許多高級(jí)的功能，如圖形用戶界面和網(wǎng)絡(luò)支持，很多高端 RTOS供應(yīng)商已經(jīng)提供了這些功能，但其價(jià)格也很高端，一般人難以接受?，F(xiàn)在需要的是一個(gè)便宜、成熟并且提供高端嵌入式系統(tǒng)所必須特性的操作系統(tǒng)，嵌入式 Linux操作系統(tǒng)以價(jià)格低廉、功能強(qiáng)大又易于移植而正在被廣泛采用，成為新興的力量。在中國(guó)，以 Linux 為基礎(chǔ)的嵌入式操作系統(tǒng)比較活躍，其中中軟 Linux、紅旗 Linux、東方 Linux 是業(yè)界的代表。 Linux 之所以能在嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上取得如此輝煌的成果，與其自身的優(yōu)良特 性是分不開(kāi)的。支持廣泛的計(jì)算機(jī)硬件，包括 X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,ARM,NEC,MOTOROLA 等現(xiàn)有的大部分 芯片 。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 帶有 Unix 用戶熟悉的完善的開(kāi)發(fā)工具， 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁(yè) 幾乎所有的 Unix 系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都已移植到了 Linux 上。其強(qiáng)大的語(yǔ)言編譯器 gcc, g++等也可以很容易得到。 圖形用戶界面 (GUI) 人機(jī)界面 UI(User Interface)又稱人機(jī)界面 HCI(HumanComputer Interface)或者圖形用戶界面 GUI(Graphical User interface)，是指計(jì)算機(jī)與其使用者之間的對(duì)話接口。道格拉斯恩格爾巴特在 60 年代發(fā)明了圖形用戶界面。顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上的內(nèi)容在可視性方面大大改善，人們?cè)僖膊挥?像 從前一樣需要記憶計(jì)算機(jī)文件的名稱和路徑。 圖形用戶界面有以下幾個(gè)主要特征 : 1. WIMP 其中， W(Windows)指窗口，是用戶或系統(tǒng)的一個(gè)工作區(qū)域，一個(gè)屏幕上可以有多個(gè)窗口 :I(Icons)指圖符，系統(tǒng)形象化的圖形標(biāo)志，易于人們隱喻和理解 。 2. 用戶模型 圖形用戶界面采用了不少桌面辦公的隱喻，使使用者共享一個(gè)直觀的界面框架。 3. 直接操作 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 過(guò)去的界面不僅需要記憶大量命令，而且需要指定操作對(duì)象的位置，如行號(hào)、空格數(shù)、 x 及 y 的坐標(biāo)等。用戶執(zhí) 行操作后，屏幕能立即給出反饋信息或結(jié)果，因而稱為“所見(jiàn)即所得” (what you see is what you get)。 嵌入式系統(tǒng)下的 GUI 系統(tǒng) (GUI) 在嵌入式系統(tǒng)中的地位 市場(chǎng)需求顯示，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)，包括 PDA、機(jī)頂盒、等等系統(tǒng)均要求有一個(gè)高性能、高可靠的 GUI 的支持。它極大地方便了非專(zhuān)業(yè)用戶的使用，因此實(shí) 時(shí)嵌入式系統(tǒng)對(duì) GUI 的需求越來(lái)越明顯，而這一切均要求一個(gè)高性能，高可靠的 GUI 的支持。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 上，比如 Windows或 X Windows，太過(guò)龐大和臃腫。另外嵌入式系統(tǒng)又是一種定制設(shè)備，因?yàn)椴煌男枨螅?GUI 必須是可定制的，一般嵌入式系統(tǒng)對(duì) GUI 的基本要求包括輕型、占用資源少、高性能、高可靠性以及可配置 [57]。 GUI的實(shí)現(xiàn)方法 盡管實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)對(duì) GUI 的需求越來(lái)越明顯，但目前 GUI 的實(shí)現(xiàn)方法各不相同 : 1. 某些大型廠商有能力自己開(kāi)發(fā)滿足自身需要的 GUI 系統(tǒng)。 3. 采用某些比較成熟的 GUI 系統(tǒng)，比如 MiniGUI， Micro Windows， 或者其它 GUI系統(tǒng)。利用這種手段編寫(xiě)的程序，無(wú)法將顯示邏輯和數(shù)據(jù)處理邏輯劃分開(kāi)來(lái)，從而導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)不好， 不便于調(diào)試，并導(dǎo) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁(yè) 致大量的代碼重復(fù)。 目前在 Linux 之上進(jìn)行 (實(shí)時(shí) )嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的廠商，一般選擇如下幾種 GUI 系統(tǒng) :精簡(jiǎn)的 X Windows 系統(tǒng) ， MiniGUI ， Micro Windows， OpenGUL， QT/Embedded 等。 1. MiniGUI MiniGUI 是由原清華大學(xué)教室魏永明先生開(kāi)發(fā)，是一種專(zhuān)門(mén)面向嵌入式系統(tǒng)或者實(shí)時(shí)系 統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。它己經(jīng)成為跨操作系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，可在 Linux/uClinux， eCOS， VxWorks， pSoS， Threads 等操 作 系 統(tǒng) 以 及 Win32 平 臺(tái) 上 運(yùn) 行 ； 己 驗(yàn) 證 的 硬 件 平 臺(tái) 包 括 Intel x86 ， ARM(ARM7/ARM9/StrongARM/xScale)， PowerPC， MIPS， M68K 等等。它是面向嵌入式系 統(tǒng)的輕量級(jí)圖形用戶界面支持系統(tǒng)。 2. Micro Windows Micro Windows 是一個(gè)著名的開(kāi)放源碼的嵌入式 GUI 軟件。該項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)非?；钴S，國(guó)內(nèi)也有人參與了其中的開(kāi)發(fā)，并編寫(xiě)了 GB2312等字符集的支持。 Micro Windows 提供了現(xiàn)代圖形窗口系統(tǒng)的一些特性。它還實(shí)現(xiàn)了一些 WIN32 用戶模塊功能。 Micro Windows已經(jīng)支持 INTEL16 位和 32 位 CPU, MIPS R4000 以及 ARM 芯片 。 3. OpenGUI OpenGUI 在 Linux 系統(tǒng)上存在己經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了。但目前也支持其他顯示模式。 OpenGUI 基于一個(gè)用匯編實(shí)現(xiàn)的 X86 圖形內(nèi)核，提供了一個(gè)高層的 C/C++圖形