跨平台下在嵌入式GUl人机界面系统中的应用

 

　　在常见的移动终端等小型手持式设备上，由于硬件条件等的限制，我们看到的用户界面都非常简单，几乎看不到PC机上华丽美观的GUI支持。随着硬件条件的提高，移动终端的嵌入式系统对轻量级GUI的需求会越来越迫切。用户界面是指计算机与其使用者之间的对话接口，它为用户提供与应用系统交互的可视化通道，同时为程序员提供了一种编程模式，即GUI负责系统的可视化界面的生成、管理以及系统与用户之间的信息交互,而程序员只需专注于对实际应用的分析。GUI在移动终端系统中扮演着很重要的角色，它运行在操作系统抽象层（OSAL）之上，为应用程序提供基于消息机制的图形用户界面编程接口。GUI与其他一些应用引擎一起为实现丰富的移动终端应用而提供支持，从而将应用程序的计算部分与界面分离开来，这样就充分保证了根据不同需求快速定制出功能强大、界面丰富的应用程序界面。

　　GUI是GraphicalUserInterface的简称，即图形用户界面，通常人机交互图形化用户界面设计经常读做"goo-ee",准确来说GUI就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。GUI是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人-机-环境三者作为一个系统进行总体设计。GUI即人机交互图形化用户界面设计。纵观国际相关产业在图形化用户界面设计方面的发展现状，许多国际公司早已意识到GUI在产品方面产生的强大增值功能，以及带动的巨大市场价值，因此在公司内部设立了相关部门专门从事GUI的研究与设计，同业间也成立了若干机构，以互相交流GUI设计理论与经验为目的。随着中国IT产业，移动通讯产业，家电产业的迅猛发展，在产品的人机交互界面设计水平发展上日显滞后，这对于提高产业综合素质，提升与国际同等业者的竞争能力等等方面无疑起了制约的作用。

　　1 GUI和操作系统的功能架构

　　GUl对上层（应用程序）提供了基于事件或消息驱动的图形界面处理机制；它依赖于底层的操作系统，但是不限于某一类操作系统。功能架构如图1所示。

    应用程序一般都有自己的消息循环：

   

　　其中，GetMessage（）得到本先线程的消息。如果没有消息则检查有没有窗口需要重绘；如有则直接给相应的窗口发WM_PAINT消息；如果还没有，就会挂起本线程。TranslateMessage（）：如果当前的消息是WM_KEYDOWN,则根据键值转换中相应的WM_CHAR消息。DispatchMessage（）：将消息派发到指定的窗口。如果这个消息没有指定目标窗口则这个消息丢掉，因此，对于给线程发送的消息（未指定窗口），用户必须在此截获并由用户自己派发。

　　窗口的管理需要每一个窗口有3个基本的链：子窗口→children;父窗口→parent;兄弟窗口→sibling,其中，rootwp窗口是GUI初始化时创建的根窗口。根窗口的子窗口一般是POPU窗口或没有Child属性的OVERLAPPEDWINDOW;每个AP或线程可以有多个这样的窗口。创建窗口前，必须注册窗口类；窗口类是一种具有相同属性或动作的窗口的集合，相当于某一类窗口的横板，这类窗口具有相同的窗口过程、窗口背景、基本风格等，属于同一个线程（WIN32是实例）。所有的窗口都是某一窗口类的一个实例。窗口类以名字作为ID,但是不同的进程可以拥有相同名字的窗口类。

　　消息的传递机制需要在GUI初始化时创建一个优先级别很高的后台服务线程，专门从事消息获取与派发。没有任何消息时，该线程挂起。一旦驱动层有任何消息触发，都将恢复该线程，进入驱动消息查询。然后将查询到的消息经过转换后，或者转发到桌面，或者直接发送给指定窗口。以笔点点击为例：Micro Window将笔点消息解释为鼠标消息，对应鼠标的左键。产生的消息有：WM_MOVE,WM_LBUTTONDOWN,WM_ LB UTTONUP,WM_LBUTTONDBCLK,WM_NCLBUTTONDOWN,WM_NCILBUTTONUP,WM_LBUTTONDBCLK等。笔点时产生Touchpannel中断，经过Driver层处理后，将唤醒GUl后台线程，后者从Driver层获取笔点的消息和坐标，结合上的笔点座标信息，生成一定的鼠标消息；根据坐标，在窗口链中查找笔点所在的窗口；如果有捕获窗口，直接发给此窗口。

　　GDI是GraphicsDeviceInterface的缩写，含义是图形设备接口，它的主要任务是负责系统与绘图程序之间的信息交换，处理所有Windows程序的图形输出。Windows操作系统下，绝大多数具备图形界面的应用程序都离不开GDI,我们利用GDI所提供的众多函数就可以方便的在屏幕、打印机及其它输出设备上输出图形，文本等操作。GDI的出现使程序员无需要关心硬件设备及设备驱动，就可以将应用程序的输出转化为硬件设备上的输出，实现了程序开发者与硬件设备的隔离，大大方便了开发工作。

　　绝大多数的图形设备接口（GDI）函数都是基于DC的。DC是一种图形设备上下文环境。它集成了当前绘制操作的所有信息，包括输出的屏幕设备、字体、笔的属性、光栅特点等。在绘制操作之前必须得到设备上下文。而且在得到DC的期间，不能阻塞。否则容易造成死锁。获取DC的方式有3种：

　　（1）GetDC:获取客户区DC,限于在客户区的绘制操作；

　　（2）GetWindowDC:获取屏幕DC,可以在客户区和标题区绘制操作；

　　（3）BeginPaint:获取客户区DC,限于且推荐在WM_PAINT消息中调用。

　　MicroWindow不保存用户区的绘制内容，需要更新时，只会发送WM-PAINT消息；所以比较标准的做法是将图形绘制操作全部放进WM_PAINT中去，采用BeginPaint获取DC.

　　内存设备上下文（MemoryDC）是一种虚拟的图形设备上下文环境，也就是所谓的虚屏。有时为了避免屏幕闪烁感，把不连续的图形内容绘制到MemoryDC中，然后统一绘制到真正的屏幕设备上去；有助于提高画面的连续性和完整性，下面是使用MemoryDC绘制位图并叠加文字的例子：

　　系统数据资源采用VC的Resource标准数据格式，主要应用在3类：系统资源、公共资源、应用程序私有的资源。资源内容包括位图、ICO-N、String、对话框、BIN数据等。在VC中需要事先做好所需的资源，生成资源数据。res和资源头文件resource.h.在不同的平台中，资源数据在物理介质中的存放方式不同，但AP访问资源的方式可以相同。系统平台同时还支持应用程序显式加载资源的方式。对话框提供了一种简化Window编码工作的机会。它分为两类：模态对话框和非模态对话框。差别在于模态对话框有自己的消息循环。

　　应用程序的编译和连接方式依赖于具体的硬件开发平台。就移动终端而言，CPU若采用ARM7系列，编译工具使用ADS,应用程序和操作系统集成在一起编译。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平台下应用程序的编译连接是独立完成的，终生成exe文件，然后在打包成pak文件到硬件板中。

　　2 结语

　　由于移动终端的应用越来越广泛，而嵌入式GUI系统是一项复杂的软件工程，因此研究和设计的GUI占用资源少、可配置，特别适用于移动终端。它给终端上层应用提供了一个清晰的图形界面。同时，在将它用于多种终端平台时还需要尽可能考虑其可扩展性、兼容性、可移植性等属性。为后继终端软件应用开发建立了良好的开发基础，性能优越且易于移植，已经成功应用于Linux和Windows CE等嵌入式操作系统的无线移动多媒体终端项目中，效果理想。由于限于篇幅，不再赘述。