Microwindows在遠程紅外抄表器中的應(yīng)用

摘  要: 本文詳細闡述了Mcrowindows在S3C44B0X上的應(yīng)用，最后給出了Mcrowindows在遠程紅外抄表器中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:  S3C44B0X；Mcrowindows；嵌入式mClinux；遠程紅外抄表器

引言
    隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，面向人機交互的嵌入式產(chǎn)品的需求量越來越大，GUI的設(shè)計也變得越來越重要。在Linux之上進行實時嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的廠商，一般會選擇如下幾種GUI系統(tǒng)：高度裁減的X Windows 系統(tǒng)、MiniGUI、Microwindows、QT/Embedded等。Microwindows作為一種開放式源碼的嵌入式GUI軟件，目的是把圖形視窗環(huán)境引入到運行Linux的小型設(shè)備和平臺上，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    Microwindows的可移植性非常好，有多種平臺的支持，而以Samsung公司的S3C44B0X嵌入式處理器芯片為核心的ARM平臺就是其中的一種。

    本文詳細闡述了Microwindows在S3C44B0X上的應(yīng)用，最后給出了Mcrowindows在遠程紅外抄表器中的應(yīng)用。

圖1  Microwindows的體系結(jié)構(gòu)

Microwindows在S3C44B0X上的應(yīng)用
內(nèi)核的裁剪與配置
    在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)核裁減是必不可少的工作。內(nèi)核的大小，關(guān)系到硬件系統(tǒng)需要多大的存儲空間，存儲空間越大需要的硬件成本也越高。 mClinux內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計，即很多功能塊可以獨立的加上或卸下，開發(fā)人員在設(shè)計內(nèi)核時把這些內(nèi)核模塊作為可選的選項，可以在編譯系統(tǒng)內(nèi)核時指定。因此，一種較通用的做法是對mClinux內(nèi)核重新編譯，在編譯時選擇嵌入式設(shè)備所需要的功能支持模塊，同時刪除不需要的功能。通過對內(nèi)核的重新配置，可以使系統(tǒng)運行所需要的內(nèi)核顯著減小，從而縮減資源使用量。

    以S3C44B0X為核心的Embest EduKit-II目標平臺采用了mClinux操作系統(tǒng)，進入顯示屏是256色STN LCD，其顯示驅(qū)動基于Frame Buffer的驅(qū)動程序，因此Microwindows的顯示需要在內(nèi)核中有Linux Frame Buffer支持。當然，如果還需要其他的一些功能，例如TFTP下載，則也可以在配制中加載進去。mClinux內(nèi)核對Frame Buffer支持的配置圖如圖 2 所示。

圖2  mClinux內(nèi)核配置圖(關(guān)于Frame Buffer)

基于Microwindows API的應(yīng)用程序的添加
    由于Microwindows API兼容Win32 API的編程模式，所以對于熟悉Win32 API的工程師而言，只要熟悉Microwindows API的函數(shù)庫，就可以根據(jù)客戶需求，開發(fā)出可以在Microwindows上支持的以Intel 16位、32位CPU，MIPS R4000 以及 ARM 芯片為核心的目標平臺上運行的應(yīng)用程序，從而開發(fā)出新一代的嵌入式產(chǎn)品，如紅外抄表器，PDA等。

    在此GUI的平臺搭建過程中，在內(nèi)核中添加兩個應(yīng)用程序，它們分別為mterm.c、muserfd.c。其中mterm.c是一個顯示終端的窗口，在主機上的超級終端上輸入信息，在LCD上類似Windows的窗口中就能得到顯示。實現(xiàn)過程如下：

(1)修改./config/config.in，在相應(yīng)的菜單塊中增加一行，如下所示：
bool'mterm' CONFIG_USER_
MICROWIN_BIN_MTERM
bool ' muserfd ' CONFIG_USER_
MICROWIN_BIN_MUSERFD

(2)在mClinux-distuser
microwinMakefile文件中增加一行，如下所示：
$(ROMFSINST) -e
 CONFIG_USER_MICROWIN_BIN_ MTERM      /bin/ mterm
$(ROMFSINST) -e CONFIG_USER_MICROWIN_BIN_ MUSERFD   /bin/ muserfd
修改后，對mClinux進行重新編譯，就把新的應(yīng)用程序加載到文件系統(tǒng)中了。

    此外，還有一種快速添加應(yīng)用程序到文件系統(tǒng)中的方法，即省略在系統(tǒng)中添加程序編譯加載信息，直接用交叉編譯工具自行編譯，然后將生成的Flat可執(zhí)行文件放在romfs/bin目錄下，使用命令生成romfs鏡像。

編譯Microwindows
    在應(yīng)用程序配置界面中，選擇Microwindows，按照圖 3 的提示配置選定Microwindows中的項，其余不選定。

    從Microwindows的配置界面可以看到新添加的應(yīng)用程序已經(jīng)出現(xiàn)在配置界面中，設(shè)置完畢后保存、退出。在Cygwin環(huán)境下依次執(zhí)行make dep; make clean; make lib_only;  make user_only ; make romfs; make image命令，即可完成編譯過程。

圖3 Microwindows的編譯配置界面

運行Microwindows應(yīng)用程序
    編譯完成后，連接PC機上的超級終端，就可以運行新的內(nèi)核了。在超級終端的sash提示符下，輸入如下命令運行Microwindows應(yīng)用程序：
/>cd /bin
/bin>./ mterm
這時，在LCD上就會顯示一個類似Windows的窗口。
　　
Microwindows在遠程紅外抄表器中的應(yīng)用
    遠程紅外抄表器是專為住宅區(qū)物業(yè)管理人員抄取電表、水表、煤氣表設(shè)計的。它作為一款有推廣意義的嵌入式產(chǎn)品，為了便于用戶對其進行操作，它不但需要給用戶提供一個友好的圖形界面，而且對成本的考慮也非常重要。Microwindows是一個開放源碼的項目，它提供了比較完善的圖形功能，因此把它應(yīng)用于抄表器的開發(fā)中能夠在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上有效地降低成本。

    遠程紅外抄表器的軟件設(shè)計框圖如圖4所示。對于Microwindows在紅外抄表上的應(yīng)用主要涉及以下幾個方面：
1、 Microwindows的硬件驅(qū)動程序的實現(xiàn)，包括屏幕、鼠標和鍵盤的驅(qū)動程序的編寫。

圖4 紅外抄表器的軟件系統(tǒng)

2、 Microwindows內(nèi)核的裁減及其編譯運行。在裁減過程中應(yīng)該選擇工程師熟悉的編程接口及其所選接口要求的一些選項，例如如果選擇了Nano-X API，則在配置Microwindows時就必須選擇支持客戶/服務(wù)器的選項Nano-X和nanawm。本設(shè)計選擇的是另一個編程接口Microwindows API，其配置編譯過程已經(jīng)做了詳細的闡述。

3、對Microwindows所提供的編程接口的應(yīng)用程序進行編寫。選擇編程接口，按照抄表器的功能需求編寫應(yīng)用程序，應(yīng)用程序要體現(xiàn)所有的功能，由應(yīng)用程序調(diào)用驅(qū)動程序。應(yīng)用程序的設(shè)計一般包括如下幾個方面：多種輸入法的設(shè)計與支持；日期時間設(shè)置；定時開關(guān)機設(shè)置；背光開啟時間設(shè)置；液晶對比度調(diào)節(jié)設(shè)置；自動啟動設(shè)置；開機密碼設(shè)置；串口選擇及波特率設(shè)置；數(shù)據(jù)保護設(shè)置；節(jié)電模式設(shè)置；系統(tǒng)信息。
　　
結(jié)語
    本文著重闡述了Microwindows在以S3C44B0X為核心的ARM平臺上的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上給出了Microwindows在遠程紅外抄表器中的應(yīng)用。Microwindows正在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域穩(wěn)步發(fā)展，是完全免費的開放式源代碼，為嵌入式設(shè)備提供了更多的解決方案。任何開發(fā)PDA或可移動設(shè)備的工程師都可從因特網(wǎng)免費下載相關(guān)程序，并將其移植或開發(fā)。熟悉圖形應(yīng)用程序的用戶可以很快就在該系統(tǒng)上編寫自己的圖形應(yīng)用程序，在未來的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，它的應(yīng)用潛力將是無可限量的。

參考文獻：
1 田澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用教程.北京:北京航空航天大學出版社,2005.
2 張曉林,崔迎煒等.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實踐. 北京:北京航空航天大學出版社,2006.
3 宮輝.基于MC68HC908GP32的紅外抄表器.清華大學Motorola單片機與DSP應(yīng)用開發(fā)研究中心.
4 鄧曉歐,周忠麗.嵌入式 GUI 系統(tǒng) Microwindows 的研究與應(yīng)用.中國民航飛行學院學報   2005,6:22-24.
5 吳升艷，岳春生，胡冰. 嵌入式 Linux 系統(tǒng)下 Microwindows 的應(yīng)用. [J] 單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用  2003,1:103-105.