基于QT／E的嵌入式Linux系統(tǒng)的軟鍵盤實現(xiàn)

摘要：隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對嵌入式系統(tǒng)需要在顯示屏上實現(xiàn)字符的輸入，在Linux環(huán)境下，利用QT／E庫軟件，實現(xiàn)了軟鍵盤設(shè)計。主要介紹了軟鍵盤的設(shè)計以及軟鍵盤實現(xiàn)的程序編寫。
關(guān)鍵詞：Linux；ARM；QT；軟鍵盤

    隨著對嵌入式系統(tǒng)體積小型化和操作人性化的要求，以及大尺寸觸摸式顯示屏的廣泛應(yīng)用，在嵌入式系統(tǒng)中采用軟鍵盤實現(xiàn)字符的輸入，已經(jīng)成為目前的發(fā)展主流。QT是一個跨平臺的C++圖形界面庫，是由挪威TrollTech公司推出的產(chǎn)品。它采用的是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想，因此，具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性，同時支持多個GUI平臺的交互開發(fā)。QT采用了良好的封裝機(jī)制，使得它的模塊化程度非常高，可重用性好，開發(fā)方便。憑借其良好的性能，QT已成為目前GUI開發(fā)中使用最為廣泛的圖形界面庫之一。QT／E(QT／Embedded)是用于嵌入式系統(tǒng)的QT版本。QT／E去掉了對XLib的依賴而直接工作于Frame Buffer上，因而效率更高，文中主要使用QT4．5．3版本，在嵌入式Linux環(huán)境下實現(xiàn)軟鍵盤設(shè)計。

1 QT／E體系結(jié)構(gòu)
    QT／E是2001年Trolltech公司開發(fā)的一款面向嵌入式系統(tǒng)的QT版本。它采用輕量級窗口系統(tǒng)，完全摒棄了底層的XLib，以Framebuffer作為底層圖形接口，極大地減少了對內(nèi)存的消耗。QT／E在上層仍然保持著原來的QT架構(gòu)，因此，針對在Xwindow上設(shè)計的QT程序仍然具有很好的移植性。QT／E的基本體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    1)QT／E體系結(jié)構(gòu)中的圖形引擎是通過相關(guān)的圖形算法和Framebuffer操作底層的硬件設(shè)備來實現(xiàn)的；事件驅(qū)動則是通過底層的輸入輸出設(shè)備驅(qū)動來實現(xiàn)對外界事件的響應(yīng)。
    2)如圖1所示，由圖形引擎層實現(xiàn)對圖形界面的繪圖操作，然后由QT基本類提供對外界的操作接口。其中，圖形類提供圖形操作接口，比如：畫線、畫矩形等；控件類通過繼承公共抽象類QWidget來實現(xiàn)基本的控件，為外界提供接口。
[!--empirenews.page--]
2 QT／E通信機(jī)制
    在圖形界面編程時，我們經(jīng)常要實現(xiàn)界面之間的相互切換或者相互通知，更具體的來說就是需要實現(xiàn)類與類之間的相互通信。比如，在軟鍵盤的設(shè)計中，當(dāng)一個事件產(chǎn)生時，系統(tǒng)就會發(fā)出一個信號。信號和槽(Signal＆slot)機(jī)制是QT的核心特征，在QT庫中有很多已經(jīng)設(shè)置好的信號，比如：clicked()、triggered()等，開發(fā)人員也可以根據(jù)需要來自定義某些信號。事件的響應(yīng)對應(yīng)著QT窗口里的槽函數(shù)，和信號類似，系統(tǒng)有很多預(yù)定義的槽，比如exit()、quit()等，用戶也可以根據(jù)需要來添加自己的槽函數(shù)。
    當(dāng)對象改變其狀態(tài)時，信號就由該對象發(fā)射(emit)出去，這就是對象所要做的全部事情，它不知道另一端是誰在接收這個信號。這就是真正的信息封裝，它確保對象被當(dāng)作一個真正的軟件組件來使用。槽用于接收信號，但它們是普通的對象成員函數(shù)。一個槽并不知道是否有任何信號與自己相連接。而且，對象并不了解具體的通信機(jī)制?？梢詫⒑芏嘈盘柵c單個槽進(jìn)行連接，也可以將單個信號與很多槽進(jìn)行連接，甚至于將一個信號與另外一個信號相連接也是可能的。
    因此，整個QT窗口的設(shè)計簡單、靈活且擴(kuò)展性好。信號與槽之間的鏈接一般用connect()函數(shù)來實現(xiàn)，具體關(guān)聯(lián)方式和實現(xiàn)函數(shù)如圖2所示：

3 基于QT／E軟鍵盤的實現(xiàn)
    文中主要根據(jù)項目的實際需要，在軟鍵盤上制定了數(shù)字鍵、字母鍵、退出鍵和確定鍵。具體分兩步實現(xiàn)，第一步：在基于linux環(huán)境的PC機(jī)上制定軟鍵盤，并編寫代碼實現(xiàn)其按鍵功能；第二步：生成能夠在ARM板上運(yùn)行的代碼，并移植到ARM板上。
3．1 PC機(jī)x11環(huán)境下制定軟鍵盤的模型
    根據(jù)項目的實際需求，在PC機(jī)x11／QT環(huán)境下設(shè)計了軟鍵盤界面，該軟鍵盤具有數(shù)字鍵、字母鍵、退出鍵和確定鍵，總共42個按鍵，如圖3所示。在linux環(huán)境的QT designer下，創(chuàng)建新的widget，然后根據(jù)項目中所需要的按鍵個數(shù)來確定軟鍵盤的大小，在此，選擇軟鍵盤的外框大小為：540x160。軟鍵盤外框搭建完成之后，需要在軟鍵盤區(qū)域內(nèi)加入實際所需要的按鍵。將Widget Box下Buttons選項中的PushButton按鍵拖入到軟鍵盤區(qū)域內(nèi)，在PushButton按鍵屬性的文本編輯中填入按鍵值，比如“1”。在PushButton按鍵屬性的名字編輯中填入按鍵名，比如“n1”。
    同理，在軟鍵盤區(qū)域內(nèi)拖入實際所需要按鍵個數(shù)的按鍵，根據(jù)所需要的鍵值修改每個按鍵上面的文本屬性和名字屬性。按照一般鍵盤的布局對它們進(jìn)行排列[!--empirenews.page--]

3．2 軟鍵盤實現(xiàn)
    如圖3所示，首先建立了足項目要求的軟鍵盤的基本模型，接下來要實現(xiàn)的就是當(dāng)按鍵響應(yīng)時能夠讀出鍵盤值并將其發(fā)送出去，具體實現(xiàn)的流程如圖4所示。

[!--empirenews.page--]
    圖4中，初始化按鍵時，可以使用QSignalMapper類來捆綁不同按鍵所發(fā)送的一系列無參數(shù)信號，并將其轉(zhuǎn)發(fā)為有參數(shù)的信號：
    QSignalMapper*mapper=new QSignalMapper(this)；
    QSignalMapper的主要應(yīng)用為可以實現(xiàn)一個函數(shù)響應(yīng)不同按鈕的功能，下面舉例來說明圖4的具體實現(xiàn)過程：
    首先設(shè)置軟鍵盤界面名稱為ui，然后以數(shù)字鍵“1”為例：將在圖3中數(shù)字鍵1對應(yīng)的按鍵名稱設(shè)為：n1，在圖4中的第(1)步中，建立鍵值“1”所對應(yīng)的映射，代碼如下：
    mapper->setMapping(ui．n1，“1”)；
    接著，在圖4中的第(2)步，需要建立鍵值clicked對應(yīng)的信號與槽之間的關(guān)系代碼如下：
    connect(ui．n1，SIGNAL(clicked())，mapper，SLOT(map()))；
    最后，將所需要用到的字母或者數(shù)字通過上述方式連接到槽函數(shù)中。如圖4中的(3)，將這些所要求得到的字母或者數(shù)字發(fā)送給焦點控件，代碼如下：
    connect(mapper，signal(mapped(const QString&))，im，slot(sendcontent(const QStling&)))
    上面語句中sendcontent()函數(shù)為發(fā)射子函數(shù)，具體代碼如下：
    sendCommitString(content)；     (1)
    content．clear()；     (2)
    語句(1)將焦點控件內(nèi)的字母和數(shù)字發(fā)送出去，語句(2)清除發(fā)送框中的字母和數(shù)字，供下一次使用。
    可以采用同樣的方式，對軟鍵盤中其它的按鍵進(jìn)行映射函數(shù)和連接函數(shù)的編寫，然后在arm-linux-gcc環(huán)境下編譯，生成可以在arm板上運(yùn)行的二進(jìn)制文件。
3．3 下載到目標(biāo)板上運(yùn)行
    本文的設(shè)計思路是：先將程序代碼在PC機(jī)上調(diào)試通過，然后將調(diào)試通過的程序代碼在RAM-linux-gcc環(huán)境下進(jìn)行編譯，生成可以在RAM板上運(yùn)行的二進(jìn)制文件，最后將此二進(jìn)制文件下載到目標(biāo)板中。本文的前提是QT4．5．3環(huán)境已經(jīng)移植到開發(fā)板上，具體移植步驟在這里不作介紹。在終端上面，運(yùn)行啟動軟鍵盤指令，命令行后面加上“-qws”指令，運(yùn)行結(jié)果如圖5所示。

    圖5是在實際項目中需要的預(yù)設(shè)手機(jī)號碼的界面，在系統(tǒng)運(yùn)行前要先設(shè)置手機(jī)號碼，以便系統(tǒng)故障時能夠自動的給對應(yīng)的手機(jī)用戶發(fā)送預(yù)警信息，使用戶能夠?qū)崟r的了解自己系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在該界面中，準(zhǔn)備預(yù)設(shè)手機(jī)號碼時，直接選擇打開軟鍵盤按鈕，圖3所示的預(yù)制的軟鍵盤會彈出界面，選擇要求預(yù)設(shè)的手機(jī)號碼值，完成之后選擇exit按鍵，軟鍵盤關(guān)閉。在此就可以用圖5所示的軟鍵盤完成手機(jī)號碼的預(yù)設(shè)。

4 結(jié)束語
    隨著Linux操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用以及人們對GUI人機(jī)交互界面的更多需求，本文在linux操作系統(tǒng)的QT開發(fā)套件下，分析了軟鍵盤實現(xiàn)的原理，并完成了軟鍵盤的設(shè)計。此軟件盤可以根據(jù)用戶的要求來添加按鍵，與外部接入實體鍵盤相比，不僅便利，還節(jié)約成本。通過實踐證明此軟鍵盤具有較強(qiáng)的實時性和可靠性，可以廣泛的應(yīng)用于各種QT界面中。