基于GEF的MiniGUI可视化开发工具设计_中国百科网
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基于GEF的MiniGUI可视化开发工具设计
　　1 概 述
　　随着嵌进式系统的广泛应用，图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)在嵌进式系统中的地位也越来越重要。
　　目前比较成熟的嵌进式GUI系统包括MicroWin-dows、Qt／Embedded、MiniGUI等。MicroWindows可移植性好，开发重点在底层的图形引擎，但窗口系统和图形接口方面的功能还比较欠缺。Qt／Embedded可移植性较好，基于Qt的X Window程序可以非常方便地移植到嵌进式系统，但对系统硬件要求较高，主要用于手持设备。MiniGUI最初是为了产业控制系统设计开发的，定制能力强，速度快，性能好，特别适合于实时性要求高的场合。由于受到嵌进式系统硬件资源的限制，对嵌进式系统GUI的基本要求包括：占用资源少、高性能、高可靠性、可配置。本文设计的可视化开发工具选择MiniGUI作为图形界面支持系统。
　　MiniGUI是一款遵循LGPL条款的纯自由软件，是根据嵌进式系统应用特点量身定做的图形界面支持系统，得到了广泛应用。它提供了完备的多窗口机制和消息传递机制，以及对话框和常用的控件类，包括文本框、按钮、编辑框、列表框等；非常小巧，包含全部功能的库文件仅为300 KB左右。传统的MiniGUI程序开发是基于文本编辑器的，开发职员在程序源代码编写过程中无法预先看到窗口、控件的整体效果，缺乏一个可视化的开发环境。因此，本文设计了一个MiniGUI可视化开发工具，并使用Eclipse GEF(Graphical Editing Framework)实现。
　　2 可视化开发工具整体设计
　　2．1 功能需求
　　可视化开发工具要提供界面布局设计功能，主要包括：界面上控件位置的摆放、属性的设置，为每个控件定义callback函数；菜单、状态条、位图编辑；响应界面编辑过程中发生的交互事件，比如drop／drag、undo／redo、move、de-lete、resize等；保存及解析呈现相应布局的功能；根据用户设计天生可运行的MiniGUI源代码。
　　2．2 整体结构
　　可视化开发工具主要由界面设计工具和源代码天生工具两部分组成。整体结构如图1所示。
　　界面设计工具：实现所见即所得的界面编辑器功能，可以根据需要改变和调整显示的内容和形式，这使得用户界面的制作非常方便。采用传统的面向对象设计方法来开发可视化界面，会碰到用户界面和底层的数据杂合、接口扩展导致的类膨胀等题目，因此界面设计工具使用MVC模式设计。用户通过界面设计工具的“控件设计”设置控件属性；“交互事件响应”用于响应界面编辑过程中发生的交互事件，完成控件属性的修改。这两部分对应MVC中的Control-ler。“控件类”保存控件的各种属性，对应Model。“控件显示”根据控件类的属性设置显示控件，对应View。XML文档则负责保存界面布局，控件类也能够根据XML解析文档内容得到自身属性。
　　源代码天生工具：通过遍历所有控件类的属性，将图形用户界面布局按照运行平台要求(目前仅支持RTEMS)天生相应的MiniGUI源代码。
　　2．3 组织结构
　　所有控件类通过树的形式来治理。树的顶层表示一个治理的工程，其下包括所有的对话框、菜单、状态条及位图资源，对话框的子节点是其上显示的所有控件，菜单包括弹出菜单和菜单项，状态条与对话框类似，树形结构如图2所示。由于XML文档会被Java解析成树形结构，解析界面布局的过程就是一个树的遍历过程。使用树形结构来组织控件类，能够让软件在逻辑上简单易懂，控件组织关系清楚明了，并且通过树的遍历可以保存界面布局及天生源代码。
　　由于图形用户界面中很多元素具有共同属性，本文把这些元素的共有属性及方法抽象出来作为基类。主要使用2个基类：容器类Content和控件类Control。Content主要包括容器ID、文字属性及保存解析控件等方法；Control主要包括控件ID、位置大小、控件风格等属性，以及保存解析控件、天生源代码等方法。其中，对话框、菜单、状态条和位图继续自Content，如图3(a)所示；对话框控件继续自Control，如图3(b)所示。在天生源代码等操纵时自顶向下遍历整个界面工程，可直接调用基类的方法，无需区分控件具体的种别。这样进步了代码的重用度，减少了冗余代码。
　　3 系统实现
　　GEF基于MVC框架，可以方便地实现drop／drag、undo／redo、move、delete、resize等图形编辑器的基本功能，并且提供了常用的布局器，非常适适用于开发所见即所得的界面编辑器。其中，GEF的EditPart对应MVC中的Controller，Figure对应View。
　　本工具基于GEF开发，可以最大限度地减小开发工作量，增强软件的稳定性。同时，Java开发使得本工具可以在任何具有Java虚拟机的系统上运行，具有良好的跨平台性。
　　3．1 基于GEF实现的界面设计工具
　　本工具提供对菜单、状态条、位图，以及对话框控件(包括CheckBox， ComboBox，PushButton， RadioButton，MonthCalendar，GridView，M1Edit，ProgressBar，Property-Sheet，Static，StaticBox，TreeView，TrackBar，SpinBox等)的编辑功能。对于控件的修改，可以通过属性页和在界面上直接操纵来进行。属性页上的编辑通过IPropertySource接口的setPropertyValue方法告知Model，Model再通过PropertyChangeSupport类的firePropertyChange方法通知EditPart做出修改；来自界面上的变化被封装成request派发给EditPart，EditPart再通过command修改Model中的数据，Model在修改完数据之后告知EditPart有数据被修改；EditPart收到Property改变的通知后，根据修改数据类型做出相应操纵(比如重绘figure等)。以对CheekBox的操纵为例来说明基于GEF的控件处理流程，如图4所示。其中，操纵A是从工具箱拖拽一个新的CheckBox到Dialog中；操纵B是通过属性页修改CheckBox显示的文本(Text)；操纵C直接通过选中CheckBox拖拽改变其大小。操纵A1～A4、B1～B3、C1～C3为具体的执行流程。
　　3．2 图形显示题目
　　在GEF中，每个视图只有在其父视图的有效范围内才能响应交互事件。假如直接按照MiniGUI的控件关系来组织模型，则界面设计工具不能很好地完成与用户的交互。
　　以菜单为例，天生MiniGUI中菜单部分的代码仅需完成一棵树的遍历。这棵树的每个非叶节点都是一个弹出菜单，叶节点是普通的菜单项，根节点是一个虚节点，用于串连起整个菜单，如图5(a)所示。每个节点都被称作MenuItem。这种树形结构在GEF显示时根据Model创建的Figure如图5(b)所示，其中Figure11为Figure1的childFigure。在GEF中，只有childFigure被包含在parentFigure的有效范围内，对childFigure提出的请求才能被其parentFigure派发给childFigure对应的control-ler，并反映给Model，如图5(c)所示。显然树形结构无法满足修改菜单项的需求，因此，在MenuItem构成的树形结构基础上增加了由MeInu组成的链表结构，同时每个MenuItem都增加一个指向自己上一级MenuItem的Par-ent指针，如图5(d)所示。每个Menu(ij)记录包括的所有MenuItem(ij，k)，以及创建自己的Menultem(i，j)。MenuItem(ij，k)表示属于Menu(ij)的第k个MenuItem，Menu(ij)表示MenuItem(i，j)展开的下级Menu。所有的Menu组成一个链表，GEF显示的是这个链表的内容，而不是原来的MenuItem树。这样，每个MenuItem对应的Figure就可以包含在其parentFigure中，相应的controller也就能够收到界面上传来的请求。
　　将MenuItem属性改变为PopUp，可以为其建立下级子Menu。新建函数的流程如下(参数是当前属性修改为PopUp的MenuItem)：
　　MenuItem对应的Figure还应提供方法DimensiongetPreferredSize(int hint，int hint2)，用于获得MenuItem属性改变导致的Figure新的大小和位置。　　
　　①重绘自己和下面所有的MenuItem及其下级的Menu。函数Rectangle CalcMenuSize(MenuEditPart)用于得到一个能够容纳下包括的所有MenuItem的矩形。
　　②递回地将要update的MenuEditPart的下级Menu中，当前可见的所有Menu及其对应的MenuItem变为不可见。
　　3．3 数据存储
　　可扩展标记语言(Extensible Markup Language，XML)与其他格式的语言相比，具有以下上风：具有良好的扩展性，答应使用者创建和使用自己定义的标记来定义控件的类型和属性；树状存储结构和良好的自描述性，非常适合对界面元素进行描述；XML的灵活性提供了一种结构化的数据表示方式，使得用户界面分离于结构化数据。
　　因此，界面设计工具将界面设计结果存储为XML格式。由于Java中提供了XML文档天生和解析的类，因而简化了编码工作量，增强了软件可靠性。
　　示例如下：
　　最外层的Project表示内层都是界面的布局，第2层Dialog表示其内层对应一个对话框布局，第3层由多个和对构成(XXCtrl对应不同的控件名，比如buttonCtrl对应button控件)。每个XXCtrl代表一个控件，和对里面是控件的属性。第2层也可由多个和对构成，Content可为Dialog(对话框)、Menu(菜单)、Tool-Bar(状态条)、Icon(位图)，其内层根据Content不同而由不同的XXCtrl对构成。
　　4 实验结果
　　可视化工具的运行界面如图6所示。左侧为工程治理区，可以看到当前工程建立的所有界面布局。中间部分的编辑区是一个打开的对话框布局，可在这里进行控件的drop／drag、undo／redo、move、delete、resize等操纵。右侧是控件属性编辑区，用于修改控件属性(比如ID、文字风格、边框等)。
　　本文设计了一个MiniGUI可视化开发工具，利用Eclipse GEF实现。用户使用本工具可以对图形用户界面进行可视化的设计及修改，同时可以扩充自己的控件、定义控件的属性，丰富界面的表现形式。实验表明，本工具在实际系统中运行良好稳定，有效地进步了图形用户界面的开发效率。&&
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Mail: Copyright by ；All rights reserved.MiniGUI中开发实现键盘输入设备方案解析
　&>&&>&&>&正文
嵌入式系统通常拥有特定的输入设备。输入设备用于实现数据输入和人机交互，其种类繁多，并且不同的设备依赖不同的硬件实现。为了减弱系统的硬件相关性和提高可移植性，MiniGUI提供了统一的输入抽象层IAL(Input Abstract Layer)接口来支持不同的输入设备，减小了开发输入设备的难度。下面以开发4&4小键盘输入为例，介绍在MiniGUI中开发和实现特定键盘输入设备输入的方法。1 MiniGUI对键盘输入的处理方式MiniGUI对键盘输入的处理方式如图1所示。键盘设备驱动程序从键盘接收原始的输入事件和数据，并把它转换为MiniGUI抽象的键盘事件和数据。相关的底层事件处理例程把这些键盘事件转换为上层的击键消息，放到相应的消息队列中。应用程序通过消息循环获取这些消息，交由窗口过程处理。开发特定的键盘输入，主要完成底层的两部分工作：键盘驱动程序设计和键盘输入引擎开发。前者负责从键盘接收原始输入事件和数据，后者负责把原始的输入事件和数据转抉成MiniGUI抽象的键盘事件和数据。至于抽象键盘事件和数据转换成上层的击键消息等工作，则是由MiniGUI提供的底层事件处理例程自己完成，无需用户设计，这正是MiniGUI提供输入抽象层接口(IAL)所带来的好处。下面具体介绍小键盘输入的开发过程与实现方法，主要介绍重要接口函数的实现。2 键盘驱动程序设计该设备驱动要实现的主要功能是进行小键盘行列扫描，接收原始键盘输入事件和数据，如有无键按下、按下某键或释放某键。返回的字符型按键信息(小键盘扫描码)由两部分组成：&高位&代表键盘输入事件，即按下(高位为O)或释放(高位为1);&低7 位&代表键盘输入数据，即按下或释放的按键值。2.1 键盘按键值的获取当按下某个键时，和该键所在行列相连的两路通用外设I/O引脚就会导通，其电平就会相同，因此驱动中只需要轮询各路I/O引脚就可以知道按键值。比如，使各行线输入低电平，各列线都通过上拉电阻接高电平，此时检测各列，如果某一列电平为低，则说明该列所在的键盘已经按下，使该列与行导通变为低电平，这样就可以确定按键所在列号(j);同理，将各列置低电平，再依次查询各行，就可以确定按键的行号(i)。若定义一个键值映射数组key_arrow[5] [5]表示所有键盘按键值：Key_arrow[5][5]={{0，O，O，O，0，0}，{0，&7&，&8&，&9&，&A&}，{0，&4&， &5&，&6&，&B&}，{0，&1&，&2&，&3&，&C&}，{0，&D&，&O&，&.&，&E&}}，则按键值就为key_arrow[i] [j]。初始化时行列号均为0，因此当小键盘无键按下时，返回按键值为0(即字符NULL)。需要注意的是，要保证驱动正常工作，设置好行列线的输入输出模式后，需要一定时间延时以后才能开始进行行(列)查询。这是因为行列线进行输入输出模式切换时存在硬件延迟。2.2 键盘扫描码的获取为了判断键盘事件是按下还是释放，定义两个无符号型字符变量last和key。前者是静态变量，存放等待释放的键的按键值，即前一次扫描读到的按键值;后者存放当前键盘扫描码。当键盘事件为按下时，它的值和键盘按键值相同;当键盘事件为释放时，它的值等于last高位置l后的值。2.3 功能实现流程我们用驱动程序read接口函数实现这些功能。当应用程序凋用read函数后，该函数先进行行列扫描，得到键盘按键值key_arrow[i][j]后进行判断。著其非零，即有键按下，则直接将此按键值作为键盘的扫描码(key=key_arrow[i][j]),并将其赋给字符变量last，表示该键等待释放。如果key_arrow[i][j]为零，即无键按下，则判断是否有需要释放的键：若没有(即last为O)，就直接将按键值(key=0)作为键盘扫描码;若有键需要释放(1ast非零)，就把1ast高位置1作为键盘扫描码(key=last 10x80)，表示释放刚按下的键，然后last清零，表示已没有按键等待释放。read函数最后发送键盘扫描码(key)到用户缓冲区后返回。3 键盘输入引擎的设计第2部分要开发的是小键盘输入引擎。它负责把键盘驱动提供的原始键盘输入事件和数据(即小键盘扫描码)转换为MiniGUI抽象的键盘事件和数据(由系统扫描码索引的键盘数组)。3.1 MiniGUI的IAL接口前面已提到，IAL定义了一组不依赖于任何特殊硬件的抽象接口，而用于实现这一抽象接口的底层代码就称为输入引擎。在代码实现上，MiniGUI通过 INPUT结构来表示&输入引擎&。它实际是一个拥有若干函数指针成员的结构体，MiniGUI在特定的时候调用这些函数来达到操作硬件的目的，因此，编写特定的输入引擎，主要就是编码实现INPUT结构中的各个函数。该结构定义在/minigui-free/libminigui-1.3. 3/src/ial/ial.h中，其中的主要成员函数如表l所列。为表述方便，定义当前工作目录为/mlnlgui-free/libminigui- 1.3.3，后文出现的所有文件目录及路径均在该目录下。
3.2 编写小键盘输入引擎3.2.1 底层输入操作函数实现对于小键盘输入，鼠标操作接口函数不用进行任何操作，直接返回即可，主要需要编写的是keyboard_update及wait_event函数。当。 MiniCUI应用程序运行时，相关的底层事件处理例程会不断调用wait_event函数查询是否有输入事件发生，故在该函数中调用小键盘驱动的 read函数，获取用户输入的按键信息。若有键盘事件发生，则返回IAL_KEYEVENT，底层事件处理例程就会调用keyboard_update函数进行处理，获取当前键盘状态。
第1页&&&&http://www.autooo.net/ic/tech//54143.htmluClinux下基于MiniGUI的监控终端的实现_百度文库
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评论排行榜本文是 MiniGUI 体系结构系列文章的第四篇。图形抽象层（GAL）和输入抽象层（IAL）大大提高了 MiniGUI 的可移植性，并将底层图形设备和上层接口分离开来。这里将重点介绍 MiniGUI 的 GAL 和 IAL 接口，并以最新的 MiniGUI-Lite 版本为例，介绍基于 Linux FrameBuffer 的 Native 图形引擎的实现，以及特定嵌入式系统上输入引擎的实现。
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魏永明（ymwei@minigui.org），男，27 岁，工学硕士，现任蓝点软件（深圳）有限公司北京研发中心技术主管。国内最有影响的自由软件项目之一－－ MiniGUI 的创始人以及主要开发人员。著有《Linux 实用教程》与《学用 Linux 与 Windows NT》，并主持翻译了《Red Hat Linux 奥秘》、《Linux 编程宝典》 等大量优秀的 Linux 技术著作。是清华大学 AKA Linux 编程技术系列讲座的主讲人。