uClinux下基于MiniGUI的监控终端的实现

关键词  嵌入式； μClinux ；MiniGUI；arm7；数据监控

1 引言

    随着软硬件资源的成熟与完善，嵌入式技术在工业控制领域中应用广泛。而开放源码的Linux操作系统成为开发嵌入式产品的首选。本系统采用了μClinux操作系统，它是专为没有MMU(内存管理单元)的CPU而设计的，并且提供了多种设备驱动、网络通信协议，大大简化了应用程序的开发过程。

同时，配备一个高性能的GUI ( 图形用户界面 )，使用户与产品能进行方便的、可靠的交互，也已成为嵌入式开发工作中的一个重点。本系统使用的MiniGUI就是嵌入式系统下一个小型的GUI支持系统，它具有占用资源少、高性能、高可靠性及可配置的特点，已经成功移植到多种硬件和操作系统平台上。

2  MiniGUI的特点和体系结构

    MiniGUI由魏永明先生主持开发，目标是为基于Linux的嵌入式系统提供一个小型的GUI支持系统。 2.1 MiniGUI的特点                             MiniGUI的主要特点有：

    （1） 遵循GPL条款的纯自由软件。

    （2） 多字符集和多字体支持，目前支持 ISO8859-1、GB2312及Big5 等字符集，并且支持各种光栅字体和 TrueType、Type 1 等矢量字体。

    （3） Windows的资源文件支持，如位图、图标、光标、插入符、定时器及加速键等。     （4） 可配置。可根据用户的需求进行配置和编译。     （5） 提供了完备的多窗口机制和消息传递机制。

    （6） 小巧，经过裁减的minigui应用程序（包括资源和配置文件）不超过700K。     （7） 可移植性好。 2.2 MiniGUI的体系结构

   从整体结构上看，MiniGUI是分层设计的，层次结构如图1所示。

                     图1MiniGUI体系结构图

    在最底层，GAL和IAL提供底层图形接口以及输入设备的驱动；中间层是MiniGUI 的核心层，包括窗口系统必不可少的各个模块；最顶层是API，为用户提供编程接口。GAL和IAL为 MiniGUI提供了底层的图形接口以及输入接口。

3  MiniGUI在44B0上的移植

   本系统采用的开发板配置如下：三星公司生产的S3C44B0，2M Nor Flash，16M Nand Flash，8M SDRAM。   MiniGUI 1.3.3版发布时含资源文件压缩包minigui-res1.3.3.tar.gz、库文件压缩包libminigui-1.3.3.tar.gz 。

   编译库文件压缩包libminigui-1.3.3.tar.gz时，解压命令tar zxvf libminigui-1.3.3.tar.gz 。进入到minigui库文件所在目录下运行configure命令对库文件进行配置：

CC=arm-elf-linux-gcc \\ ./configure --prefix=/opt/usr/local \\  --target=arm-linux --build=i386-linux --host=arm-linux --disable-vbfsupport \\     --enable-lite --enable-standalone --disable-shared --disable-micemoveable  \\ --disable-nativeial --disable-newgal --enable-nativegal --enable-fblin8   \\  --enable-cursor  --enable-ipaqial \\

   其中，arm-elf-linux-gcc是针对arm7体系结构目标的编译器，prefix是文件安装路径的前缀,build是指执行编译的机器，这里是x86的开发主机；target是运行该编译器所产生目标文件的机器；ipaqial是使用的触摸屏的输入引擎；由于本系统的任务不是很复杂，只需运行一个minigui应用程序，所以选择了standalon

e版本；并且μClinux不支持动态编译，所以选择了静态编译。用户还可以根据自身的需要对minigui的库文件进行配置。配置完，运行编译安装命令。    用下面的命令编译用户应用程序：

     arm-elf-linux-gcc –elf2flt –I /opt/usr/local/include –L /opt/usr/local/lib –o helloworld helloworld.c –lminigui

    根据用户的配置相应修改MiniGUI.cfg。把helloworld ，MiniGUI.cfg配置文件和资源拷贝到相应目录下，制作romfs文件系统，把romfs文件系统重新烧写到开发板上。重启开发板，在shell提示符下运行helloworld ，可以看到应用程序输出的效果。至此，MiniGUI图形包在目标板上移植安装完成。    移植过程中要注意的问题：     （1） 触摸屏输入引擎的编写

       对触摸屏来讲，MiniGUI 能够自动识别移动信息，也能够自动识别用户的单击和双击事件。这样，底层输入引擎只需提供位置信息和当前的按键状态信息就可以了。修改src/ial/ipaq.c 源码中相关的部分：

static int mouse_getbutton(void)   {

           return pos.b;   }

    函数mouse_getbutton()返回触摸屏的状态（是否被点击）。

    wait_event() 被定时调用。如果触摸屏被点击，则读取触摸屏的位置信息和当前的按键状态信息。相关部分代码如下：

  read (ts, &pos, sizeof (POS));   if ( pos.b＝＝1) {      mousex = pos.x;      mousey = pos.y;

     pos.b = ( pos.b > 0 ? 4:0);      return IAL_MOUSEEVENT;   }

     用户需根据读取触摸屏返回的数据格式做相应的修改。     （2） MiniGUI 字体文件的裁减

    修改 /etc/MiniGUI.cfg，删除某些不需要的字体文件。删除的方法是修改 fontnumber 键值，对应的那些字体文件，就可以从系统中删除了。用户可以只保留rbf中的两个字体，一个中文的，一个英文的，其余的都可以删掉的。裁减后的字体文件不超过300K。

4  监控终端软件开发     ⑴ MiniGUI的消息驱动机制

    MiniGUI 提供了消息循环机制，而应用程序的结构一般是消息驱动的，应用程序通过被动接收消息来工作。本系统中采用了standalome版本，它基于客户/服务器（C/S）体系，在服务器和客户之间传递输入设备数据，以及客户和服务器之间的某些语法和响应数据。

    MiniGUI程序的入口点为MiniGUIMain，在该函数中先设置主窗口一些基本属性，建立每个客户程序唯一的一个消息队列。如果应用程序为lite版本MiniGUI下的应用程序，则应首先调用SetDesktopRect函数来设置程序的显示区域，然后调用CreateMainWindow函数创建并显示程序的主窗口，最终进入消息循环。在主窗口建立时，通过设置MainWindowProc，可以定义对应该窗口的过程函数。

    MiniGUI使用消息驱动作为应用程序的创建构架。窗口过程函数主体上都是switch和case结构的选择语句，不同的消息对应响应的处理子函数。MSG_CREATE消息在窗口生成时被发送。MSG_PAINT一般是在调用UpdateWindow重绘时发生，用户可根据需要定义相应的操作子函数。MSG_CLOSE即是关闭窗口时的动作，一般调用DestroyMainWindow销毁主窗口，调用PostQuitMessage退出消息循环。    （2） 数据监控软件实现

    数据监控终端用户界面程序选择在μClinux启动的时候自动运行，首先弹出的是用户登陆窗口。用户输入密码，然后登陆到控制界面。MiniGUI应用程序框架如图2所示。

图2 MiniGUI应用程序框架图      

    因MiniGUI应用程序需要和监控主机服务程序交换数据，所以我们采用了经MiniGUI包装过的Socket通信机制。

    在MiniGUI应用程序建立一个监听套接字。

    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)；     bzero(&my_addr,sizeof(my_addr))；     my_addr.sin_family=AF_INET；     my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY；     my_addr.sin_port=htons(3000)；

    bind(sockfd,(struct sockaddr_in *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr_in));     RegisterListenFD(sockfd,POLLIN,hWnd,NULL)；

    通过MiniGUI的API函数RegisterListenFD注册监听套接字sockfd 。当监控服务器有连接请求时，MiniGUI应用程序的窗口过程函数中会收到MSG_FDEVENT消息，我们可以在这里添加相应的数据处理子函数：

  case MSG_FDEVENT：

  if(LOWORD(wParam)==sockfd) {     acc_fd=serv_accept(sockfd,&uid);   if(acc_fd>0){

    readsocket(acc_fd,buf,20);   }

    MiniGUI应用程序同时需要从串口读取数据。首先在对话框创建时通过子函数InitCom1()设置好串口0相关参数，如波特率，数据位和停止位等.然后调用RegisterListenFD()注册监听串口数据。

case MSG_INITDIALOG:     fd1=InitCom1(); 

    RegisterListenFD(fd0,POLLIN,hDlg,NULL);     return 1;

    和监听网络socket类似，在消息MSG_FDEVENT中处理从串口读取来的数据。

    MiniGUI应用程序通过网络socket监听监控服务器发出的命令请求，根据不同的命令信息，向串口发送不同的数据；同时，监听串口0，读取从串口0返回的数据，再通过网络socket把数据信息返回到监控服务器。    

                5  结论

   本系统采用了基于μClinux的MiniGUI应用程序开发，同时实现了数据的远程采集和现场控制，取得了良好的控制效果。该系统在楼宇自动化、工厂监管一体化等场合有着广泛应用的前景。

参考文献