基于ARMLINUX的嵌入式GUI的设计与开发._基于arm的简易gui设计
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基于ARM LINUX的嵌入式GUI的设计与开发
摘 要：GUI设计在嵌入式系统设计中占据着举足轻重的地位，MiniGUI为一种适合于嵌入式系统的、功能强大的GUI，本文介绍了基于ARM和Linux的MiniGUI移植方法以及在ARM开发板上实现普通手机操作界面的设计过程，并提出了相应功能的实现方法，给出了设计的效果。
关键词：嵌入式系统；ARM；Linux；MiniGUI
1、引言
目前，嵌入式应用非常广泛。嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成。硬件方面的主要核心是嵌入式处理器，以ARM为核的32位RISC处理器是中高端嵌入式应用的代表。软件方面一般由嵌入式操作系统和应用软件组成。嵌入式操作系统种类众多，比如Linux、uCLinux，其具有开放源码、免费授权和资源丰富等优点，备受开发者的青睐。应用软件根据产品需求会用到图形界面（GUI）、文件系统（FS）、网络（TCP/IP协议栈）等软件功能，其中，GUI对于提高人机交互友好性，易操作性具有很好的效果，而随着图形显示设备的广泛应用，目标产品对GUI的需求越来越多。
2、系统环境和构架
系统实现环境采用SmartARM2200开发板及运行在ARM上的uCLinux操作系统。
SmartARM2200开发板：CPU型号为LPC2210，内核规格为ARM7TDMI-S，60M，支持uCLinux操作系统[1] [2]；上面带有充足的存储资源（PSRAM，NAND FLASH，NOR FLASH和E2EPRORM等）和丰富的接口（以太网接口、CF卡和SD卡接口，串口接口等），可使用2.2英寸240*320 TFT液晶屏，可使用JTAG仿真调试[3]；
嵌入式Linux内核[4]：uCLinux嵌入式操作系统；
uCLinux开发平台的构建：
基于Linux嵌入式系统的设计，其开发流程为如图1所示：
图1 Linux嵌入式系统开发流程
图中，依次建立开发环境arm-elf-gcc，安装uCLinux内核，下载ZLG/BOOT，下载uCLinux内核和文件系统，为了调试uCLinux应用程序，将宿主机的共享目录加到开发板的/mnt目录下，并启动NFS服务。MagicARM2200-S主芯片为LPC2210，LPC2210芯片没有内部Flash，无法进行ISP下载，需要额外的DownLoad程序。
3、MiniGUI移植
在宿主机上安装MiniGUI：将MiniGUI函数库源代码和资源文件（MiniGUI-STR压缩包）复制到PC机的RedHat 9.0特定目录上，解压，编译。
在目标板的uCLinux操作系统上运行MiniGUI应用程序[3]，需要：
1)由于不同目标机的图形显示设备与输入设备不一致，所以需要为MiniGUI编写相应的GAL和IAL（驱动程序），再于MiniGUI的源代码一起交叉编译生成MiniGUI的静态链接库文件（uCLinux不支持共享库，只能使用静态连接库）； 2)MiniGUI应用程序也在宿主机上进行交叉编译，并与MiniGUI静态链接库生成目标板可执行的FLAT格式文件，交叉编译如图2所示； 图2 MiniGUI应用程序的交叉编译
3)在目标板的uCLinux操作系统上搭建MiniGUI运行环境（安装MiniGUI的资源文件res和运行的配置文件MiniGUI.cfg），将MiniGUI应用程序（FLAT格式）下载和运行。
根据系统要求，需安装MiniGUI资源文件，并修改运行时的配置文件MiniGUI.cfg。
4、系统设计与实现 4.1系统总体框架
基于SmartARM2200开发板，进行MiniGUI系统，并模拟手机显示部分主要功能：首页，图标选择界面，电话本，信息，游戏，其他等六大模块，系统总体框架如图3.1所示：
1)首页：具有显示静态封面图片，更改、显示时间等功能；
2)图形选择界面：提供一个以图标加标签文字的方式供用户浏览选择条目的界面；
3)电话本管理：提供记录姓名、手机、电话、地址等信息，并且可以添加、修改、设计适合手机键盘输入的拼音输入法程序，满足中文姓名，中文短信等汉字输入的需要，键盘布局如图3.2所示；
4)信息管理：提供编写新信息，浏览收信箱和发信箱等的操作界面； 5)游戏：提供一到两个单机游戏，比如贪吃蛇，俄罗斯方块； 6)其他：利用GUI绘图函数绘制几幅优美的图像，制作闹钟等；
图3.1系统整体框图图
图3.2键盘布局图
注：在主界面下，可以通过按左右键来进入图形选择界面，电话本管理和短信管理；在图形选择界面下可以通过选择不同的图标来进入不同的操作界面。
4.2 系统模块设计
4.2.1主界面功能的实现如下：
1）主窗口的创建部分[5]
InitMainWindow()；
// 设置各项属性，并建立主窗口
ShowWindow(hMainWnd，SW_SHOWNORMAL)；
// 显示主窗口
2）消息循环
while(GetMeage(&Msg，hMainWnd))
{ TranslateMeage(&Msg)； DispatchMeage(&Msg)；}
3）填充背景色和显示汉字
LoadBitmapFromFile(HDC_SCREEN，&mainskin，“res/skin2.bmp”)；
FillBoxWithBitmap(hdc，0，0，MWINDOW_RX，283，&mainskin)；
TextOut(hdc，30，295，“信息”)； // 显示文字
其中资源图片一般在MiniGUI建立主窗口的过程中发送MSG_CREATE消息时加载（逻辑字体也在此时创建），而背景色的填充和汉字的显示则是在窗口初始显示，发送MSG_PAINT消息时绘制，而且必须在指定的设备上下文中操作：
hdc = BeginPaint(hWnd)；
// 获得设备hdc
EndPaint(hWnd，hdc)；
// 释放设备hdc
4）时间操作
在MSG_CREATE消息时，启动1s的定时器：SetTimer(hWnd，ID_TIME，100)；在定时器消息MSG_TIMER中获取当前时间，并显示出来。
4.2.2图形选择界面的功能实现
当有键盘按下时，系统会发送MSG_KEYDOWN，处理此消息时，通过判断按键方向，确定当前选择的图标，当选择图标发生变化时，即用背景色重绘原有边框，用另一种颜色绘制新的边框，并将标签文字重写在右下角的位置。
4.2.3电话本管理模块完成的功能：
1)显示电话本名单，通过上下键移动可选中不同的名单，同时显示其电话号码；
2)选中一个名单时，可以查看其详细信息（姓名，手机，固话，住址，排序，类型等），并且可以编辑修改；
3)当选中“新建”时，可以创建一个新的电话名单和其详细信息；
4)姓名和住址的编辑支持中文拼音输入法，通过2～9按键上标注的26个字母组合，可以输入常见的汉字。
电话本管理模块的实现方法如下：
1）电话本列表框实现：
{CTRL_LISTBOX，//列表框控件定义：
WS_VISIBLE WS_VSCROLL WS_BORDER LBS_NOTIFY，//LBS_SORT，//
L
BS_AUTOCHECKBOX，1，0，238，263，ID_PhoneList，”“，0，}
在初始化和更新条目时需要填充列表框，清空列表框和填充函数分别为：
SendDlgItemMeage(hWnd，ID，LB_RESETCONTENT，0，0)；
SendDlgItemMeage(hWnd，ID，LB_ADDSTRING，0，(LPARAM)myphonenote[i].name)；
更改选择条目字符串和更改反白条位置的函数分别为：
SendDlgItemMeage(hwnd, ID, LB_SETTEXT,index,buff),SendDlgItemMeage(hwnd，ID，LB_SETCURSEL，index，0L)；
2）条目明细——查看框
分别创建相应的静态框和编辑框，列表框，并填充相应的值即可。
3）条目明细——编辑框
初始化时把光标赋予姓名框，备份当前的条目信息。
SendMeage(hwnd，EM_LIMITTEXT，10，0L)；
4）拼音输入框
拼音输入法实现了手机电话本的修改维护和信息的编写，它不仅窗口比较多，切换频繁，而且需要汉字字库和键盘编码译码的支持，显示界面实现的难度比较大，其实现框架图如图4所示：
图4 拼音输入法界面
5、系统实现
经过交叉编译，通过FTP或NFS，和MiniGUI的资源文件、配置文件一起下载到构架好uCLinux操作平台的ARM板，重启运行，程序在开发板上运行时部分界面效果比较理想，如图5所示：
图5 运行结果
参考文献：
[1]李岩,荣盘祥编著.基于S3C44B0X嵌入式uCLinux系统原理及应用.清华大学出版社.[2] 广州周立功单片机发展有限公司.uCLinux开发平台构建.[3]周立功等著.ARM嵌入式系统实验教程(二).北京航空航天大学出版社.[4]林晓飞,刘彬等编著.基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例教程.清华大学出版社.[5]北京飞漫软件技术有限公司.MiniGUI编程指南.
