跨平臺下在嵌入式GUl人機界面系統(tǒng)中的應(yīng)用

在常見的移動終端等小型手持式設(shè)備上，由于硬件條件等的限制，我們看到的用戶界面都非常簡單，幾乎看不到PC機上華麗美觀的GUI支持。隨著硬件條件的提高，移動終端的嵌入式系統(tǒng)對輕量級GUI的需求會越來越迫切。用戶界面是指計算機與其使用者之間的對話接口，它為用戶提供與應(yīng)用系統(tǒng)交互的可視化通道，同時為程序員提供了一種編程模式，即GUI負(fù)責(zé)系統(tǒng)的可視化界面的生成、管理以及系統(tǒng)與用戶之間的信息交互,而程序員只需專注于對實際應(yīng)用的分析。GUI在移動終端系統(tǒng)中扮演著很重要的角色，它運行在操作系統(tǒng)抽象層（OSAL）之上，為應(yīng)用程序提供基于消息機制的圖形用戶界面編程接口。GUI與其他一些應(yīng)用引擎一起為實現(xiàn)豐富的移動終端應(yīng)用而提供支持，從而將應(yīng)用程序的計算部分與界面分離開來，這樣就充分保證了根據(jù)不同需求快速定制出功能強大、界面豐富的應(yīng)用程序界面。

GUI是GraphicalUserInterface的簡稱，即圖形用戶界面，通常人機交互圖形化用戶界面設(shè)計經(jīng)常讀做"goo-ee",準(zhǔn)確來說GUI就是屏幕產(chǎn)品的視覺體驗和互動操作部分。GUI是一種結(jié)合計算機科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)，及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機系統(tǒng)工程，強調(diào)人-機-環(huán)境三者作為一個系統(tǒng)進行總體設(shè)計。GUI即人機交互圖形化用戶界面設(shè)計?？v觀國際相關(guān)產(chǎn)業(yè)在圖形化用戶界面設(shè)計方面的發(fā)展現(xiàn)狀，許多國際知名公司早已意識到GUI在產(chǎn)品方面產(chǎn)生的強大增值功能，以及帶動的巨大市場價值，因此在公司內(nèi)部設(shè)立了相關(guān)部門專門從事GUI的研究與設(shè)計，同業(yè)間也成立了若干機構(gòu)，以互相交流GUI設(shè)計理論與經(jīng)驗為目的。隨著中國IT產(chǎn)業(yè)，移動通訊產(chǎn)業(yè)，家電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，在產(chǎn)品的人機交互界面設(shè)計水平發(fā)展上日顯滯后，這對于提高產(chǎn)業(yè)綜合素質(zhì)，提升與國際同等業(yè)者的競爭能力等等方面無疑起了制約的作用。

1 GUI和操作系統(tǒng)的功能架構(gòu)

GUl對上層（應(yīng)用程序）提供了基于事件或消息驅(qū)動的圖形界面處理機制；它依賴于底層的操作系統(tǒng)，但是不限于某一類操作系統(tǒng)。功能架構(gòu)如圖1所示。

應(yīng)用程序一般都有自己的消息循環(huán)：

其中，GetMessage（）得到本先線程的消息。如果沒有消息則檢查有沒有窗口需要重繪；如有則直接給相應(yīng)的窗口發(fā)WM_PAINT消息；如果還沒有，就會掛起本線程。TranslateMessage（）：如果當(dāng)前的消息是WM_KEYDOWN,則根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)換中相應(yīng)的WM_CHAR消息。DispatchMessage（）：將消息派發(fā)到指定的窗口。如果這個消息沒有指定目標(biāo)窗口則這個消息丟掉，因此，對于給線程發(fā)送的消息（未指定窗口），用戶必須在此截獲并由用戶自己派發(fā)。

窗口的管理需要每一個窗口有3個基本的鏈：子窗口→children;父窗口→parent;兄弟窗口→sibling,其中，rootwp窗口是GUI初始化時創(chuàng)建的根窗口。根窗口的子窗口一般是POPU窗口或沒有Child屬性的OVERLAPPEDWINDOW;每個AP或線程可以有多個這樣的窗口。創(chuàng)建窗口前，必須注冊窗口類；窗口類是一種具有相同屬性或動作的窗口的集合，相當(dāng)于某一類窗口的橫板，這類窗口具有相同的窗口過程、窗口背景、基本風(fēng)格等，屬于同一個線程（WIN32是實例）。所有的窗口都是某一窗口類的一個實例。窗口類以名字作為ID,但是不同的進程可以擁有相同名字的窗口類。

消息的傳遞機制需要在GUI初始化時創(chuàng)建一個優(yōu)先級別很高的后臺服務(wù)線程，專門從事消息獲取與派發(fā)。沒有任何消息時，該線程掛起。一旦驅(qū)動層有任何消息觸發(fā)，都將恢復(fù)該線程，進入驅(qū)動消息查詢。然后將查詢到的消息經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，或者轉(zhuǎn)發(fā)到桌面，或者直接發(fā)送給指定窗口。以筆點點擊為例：Micro Window將筆點消息解釋為鼠標(biāo)消息，對應(yīng)鼠標(biāo)的左鍵。產(chǎn)生的消息有：WM_MOVE,WM_LBUTTONDOWN,WM_ LB UTTONUP,WM_LBUTTONDBCLK,WM_NCLBUTTONDOWN,WM_NCILBUTTONUP,WM_LBUTTONDBCLK等。筆點時產(chǎn)生Touchpannel中斷，經(jīng)過Driver層處理后，將喚醒GUl后臺線程，后者從Driver層獲取筆點的消息和坐標(biāo)，結(jié)合上一次的筆點座標(biāo)信息，生成一定的鼠標(biāo)消息；根據(jù)坐標(biāo)，在窗口鏈中查找筆點所在的窗口；如果有捕獲窗口，直接發(fā)給此窗口。

GDI是GraphicsDeviceInterface的縮寫，含義是圖形設(shè)備接口，它的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)系統(tǒng)與繪圖程序之間的信息交換，處理所有Windows程序的圖形輸出。Windows操作系統(tǒng)下，絕大多數(shù)具備圖形界面的應(yīng)用程序都離不開GDI,我們利用GDI所提供的眾多函數(shù)就可以方便的在屏幕、打印機及其它輸出設(shè)備上輸出圖形，文本等操作。GDI的出現(xiàn)使程序員無需要關(guān)心硬件設(shè)備及設(shè)備驅(qū)動，就可以將應(yīng)用程序的輸出轉(zhuǎn)化為硬件設(shè)備上的輸出，實現(xiàn)了程序開發(fā)者與硬件設(shè)備的隔離，大大方便了開發(fā)工作。

絕大多數(shù)的圖形設(shè)備接口（GDI）函數(shù)都是基于DC的。DC是一種圖形設(shè)備上下文環(huán)境。它集成了當(dāng)前繪制操作的所有信息，包括輸出的屏幕設(shè)備、字體、筆的屬性、光柵特點等。在繪制操作之前必須得到設(shè)備上下文。而且在得到DC的期間，不能阻塞。否則容易造成死鎖。獲取DC的方式有3種：

（1）GetDC:獲取客戶區(qū)DC,限于在客戶區(qū)的繪制操作；

（2）GetWindowDC:獲取屏幕DC,可以在客戶區(qū)和標(biāo)題區(qū)繪制操作；

（3）BeginPaint:獲取客戶區(qū)DC,限于且推薦在WM_PAINT消息中調(diào)用。

MicroWindow不保存用戶區(qū)的繪制內(nèi)容，需要更新時，只會發(fā)送WM-PAINT消息；所以比較標(biāo)準(zhǔn)的做法是將圖形繪制操作全部放進WM_PAINT中去，采用BeginPaint獲取DC.

內(nèi)存設(shè)備上下文（MemoryDC）是一種虛擬的圖形設(shè)備上下文環(huán)境，也就是所謂的虛屏。有時為了避免屏幕閃爍感，把不連續(xù)的圖形內(nèi)容繪制到MemoryDC中，然后統(tǒng)一繪制到真正的屏幕設(shè)備上去；有助于提高畫面的連續(xù)性和完整性，下面是使用MemoryDC繪制位圖并疊加文字的例子：

系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源采用VC的Resource標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，主要應(yīng)用在3類：系統(tǒng)資源、公共資源、應(yīng)用程序私有的資源。資源內(nèi)容包括位圖、ICO-N、String、對話框、BIN數(shù)據(jù)等。在VC中需要事先做好所需的資源，生成資源數(shù)據(jù)。res和資源頭文件resource.h.在不同的平臺中，資源數(shù)據(jù)在物理介質(zhì)中的存放方式不同，但AP訪問資源的方式可以相同。系統(tǒng)平臺同時還支持應(yīng)用程序顯式加載資源的方式。對話框提供了一種簡化Window編碼工作的機會。它分為兩類：模態(tài)對話框和非模態(tài)對話框。差別在于模態(tài)對話框有自己的消息循環(huán)。

應(yīng)用程序的編譯和連接方式依賴于具體的硬件開發(fā)平臺。就移動終端而言，CPU若采用ARM7系列，編譯工具使用ADS,應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)集成在一起編譯。需要注意的是C文件采用thumb模式，而ASM文件采用的是ARM模式。而Linux平臺下應(yīng)用程序的編譯連接是獨立完成的，最終生成exe文件，然后在打包成pak文件下載到硬件板中。

2 結(jié)語

由于移動終端的應(yīng)用越來越廣泛，而嵌入式GUI系統(tǒng)是一項復(fù)雜的軟件工程，因此研究和設(shè)計的GUI占用資源少、可配置，特別適用于移動終端。它給終端上層應(yīng)用提供了一個清晰的圖形界面。同時，在將它用于多種終端平臺時還需要盡可能考慮其可擴展性、兼容性、可移植性等屬性。為后繼終端軟件應(yīng)用開發(fā)建立了良好的開發(fā)基礎(chǔ)，性能優(yōu)越且易于移植，已經(jīng)成功應(yīng)用于Linux和Windows CE等嵌入式操作系統(tǒng)的無線移動多媒體終端項目中，效果理想。由于限于篇幅，不再贅述。