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基于ARM-Linux的MiniGUI的仿真与移植

作者:dolphin时间:2011-07-13浏览次数:2322

基于ARM-Linux的MiniGUI的仿真与移植

近几年,随着嵌入式系统的日益发展和32位嵌入式处理器以及图形显示设备的广泛应用,目标产品对GUI(图形用户界面)的需求越来越多。由于嵌入式系统一般实时性要求很高,所以嵌入式系统下的GUI需要具有轻量级型、占用资源少、高性能等特点。此外,嵌入式系统往往是一种定制设备,它对GUI的需求各不相同,因此,GUI必须也可以定制。而MiniGUI是一个非常适合实时嵌入式产品的高效、可靠、可定制、小巧灵活的图形用户界面支持系统,被广泛的应用于高端科技产品中。利用MiniGUI开发出良好的人机交互界面已成为嵌入式开发中的迫切需求。本文实现了在ARM-Linux环境下进行基于QVFB的MiniGUI的模拟开发、调试,通过在PC机上的仿真模拟,将应用程序完成之后,利用交叉编译工具编译产生在目标机上运行的代码,然后把MiniGUI和可执行应用程序移植到S3C2410目标板上,这样既节省了开发时间,又提高了开发效率和质量。
1MiniGUI的特点和体系结构
MiniGUI项目的最初目标是为基于Linux的实时嵌入式操作系统提供一个轻量级的图像用户界面支持系统。作为操作系统和应用程序之间的中间件,MiniGUI将底层操作系统与硬件平台之间的差别隐藏起来,并对上层应用程序提供了一致的功能特性。
1.1MiniGUI的特点
(1)占用资源少:MiniGUI本身占用的空间非常小,整个MiniGUI系统占用空间在2~4MB,在某些系统上,MiniGUI系统本身所占用的空间可进一步缩小到1MB以内。
(2)高性能、高可靠性:MiniGUI良好的体系结构及优化的图形接口,可确保最快的图形绘制速度。
(3)可定制配置:和Linux内核类似,MiniGUI也具有大量的编译配置选项,通过这些选项可指定MiniGUI库中包括哪些用户所需要的功能。
(4)跨操作系统支持:MiniGUI支持Linux/uClinux、eCos、uC/OS-II、VxWorks等嵌入式操作系统。同时,在不同操作系统上的MiniGUI,提供完全兼容的API接口。
1.2MiniGUI的体系结构
从整体结构上看,MiniGUI采用的是分层设计的,结构如图1所示。

图1MiniGUI的分层体系结构


在最底层,GAL(图形抽象层)和IAL(输入抽象层)及鼠标和键盘的驱动;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,即编程接口。GAL和IAL为MiniGUI提供了底层的Linux控制台或者X-Window上的图形接口以及输入接口,而Pthread用于提供内核级线程支持的C函数库。利用GAL和IAL,大大提高了MiniGUI的可移植性,并且使程序开发和调试变得更加容易。
2MiniGUI在QVFB上的仿真应用
MiniGUI能够在PC机上运行,也能够移植到目标板上运行。在运行Linux的PC机上,MiniGUI应用程序可以通过以下两种方式运行:
(1)在X-Window上,在虚拟FrameBuffer的QVFB中运行;
(2)在Linux的字符控制台上,在Linux内核提供的FrameBuffer驱动上运行;
这里主要介绍MiniGUI在QVFB中的仿真运行。QVFB是Qt(Qt是Linux窗口管理器KDE使用的底层函数库)提供的一个虚拟FrameBuffer工具,该程序是基于Qt开发的。
2.1建立MiniGUI在Linux上的运行环境
在Linux环境下,将已经下载好的压缩安装文件qvfb-1.0.tar.gz复制到/opt目录下,在该目录下解压,利用makeinstall命令把QVFB安装到系统默认的/usr/local/bin目录下。在X-Window环境下,打开终端,键入qvfb&命令,启动QVFB模拟程序。接下来对QVFB的运行环境进行配置,这里配置为640×480,Depth为16bit。QVFB提供了一种软件的方法,通过这种方法,可以看到自己的图像应用程序在PC上运行的效果。它能模拟不同的分辨率及显示的颜色数,因此可以模拟目标机上的嵌入式显示屏,从而大大方便了应用程序的开发与调试。
2.2安装资源文件和配置MiniGUI的库文件
在Linux环境下,将已下载好的压缩资源文件
minigui-res-1.3.3.tar.gz(该文件包含字体、光标、图标、位图等资源)复制到/opt/emulation目录下(emulation目录为新创建的目录),然后运行./configure脚本成功通过,就可以执行make和makeinstall命令,将资源文件安装到系统默认的/usr/local/lib/minigui/res目录中。将下载好的压缩库文件libminigui-1.3.3.tar.gz复制到/opt/emulation目录下,输入解压缩命令然后进入解压后的目录,在该目录下输入makemenuconfig,启动图像界面的配置工具,当配置完成后,输入make对库文件进行重新编译,如果编译成功,输入makeinstall命令,将MiniGUI库安装到默认的/usr/local/lib/目录下。接下来,查看文件/etc/ld.so.conf,如果文件中没有/usr/local/lib这一行,将该行添加到文件的最后,然后执行ldconfig。
2.3MiniGUI在QVFB上的仿真
将已下载的mg-samples-1.3.1和mde-1.3.0.tar.gz复制到/opt/emlation/目录下,在终端下进入该目录,依次执行./configure和make命令,将这些示例程序编译成能够在QVFB上可执行的程序。首先修改/usr/local/etc目录下的配置文件MiniGUI.cfg,将gal_engine=fbcon改为gal_engine=qvfb,ial_engine=console改为ial_engine=qvfb。然后使用qvfb&命令启动qvfb,运行/opt/emulation/mg-samples/src目录中的可执行程序,如bomb,即可看到运行在QVFB内的MiniGUI程序,如图2所示:


图2MiniGUI在QVFB上的仿真
3MiniGUI在S3C2410上的移植
3.1安装MiniGUI资源文件
在PC机的/opt目录下创建target目录,将资源文件minigui-res-1.3.3.tar.gz复制到/opt/target目录下进行解压,编辑/opt/target/minigui-res-1.3.3目录下的config.linux文件,将“TOPDIR=”改为“TOPDIR=/opt/target/minigui”,保存退出。然后输入makeinstall将资源文件安装在/opt/target/minigui/usr/local/lib/minigui/res目录下。同时把/opt/target/minigui/usr/local/lib目录下的minigui目录复制到需要制作的文件系统的文件夹中。
3.2配置安装MiniGUI库文件
在编译MiniGUI的库文件libminigui-1.3.3之前,首先要正确安装了交叉编译器,即armv41-unknow-linux系列的交叉编译器。使用交叉编译器可以把libminigui-1.3.3库文件编译成一个动态链接库,通过调用该动态链接库,可以正确运行MiniGUI的应用程序。在/opt/target/libminigui-1.3.3下,输入命令makemenuconfig进行配置。当配置完成后,保存退出。然后输入make和makeinstall,这样就将交叉编译后的MiniGUI库文件安装在/opt/host/armv41/armv41–unknown-linux/lib目录下,分别是libminigui-1.3.so.3.0.0和libmgext-1.3.so.3.0.0。同时,还有指向这些库的符号链接,指向库文件libminigui-1.3.so.3.0.0的符号链接是libminigui-1.3.so.3和libminigui.so,指向库文件libmgext-1.3.so.3.0.0符号链接是libgext-1.3.so.3和lib-mgext.so。MiniGUI所使用的头文件安装在/opt/host/armv41/armv41-unknown-linux/include/minigui文件夹内。同时在/opt/host/armv41/armv41-unknown–linux/etc/中还有一个minigui.cfg的配置文件。
3.3MiniGUI的移植
将MiniGUI成功移植到S3C2410目标板上,一般要经过以下几个过程:
(1)把MiniGUI库文件libminigui-1.3.so.3.0.0和libgext-1.3.so.3.0.0,以及它们的符号链接文件,一同复制到要制作成cramfs文件系统的目录root_tech中的/lib下。
(2)把/opt/target/minigui/usr/local/lib下的minigui目录复制到要制作cramfs文件系统的目录中,比如放到该目录的/usr/sbin/下。当嵌入式系统运行时,应用程序在该minigui目录下调用相关的资源文件。
(3)在root_tech文件夹内,用mkdir–p/opt/host/armv41/armv41-unknown-linux/命令创建一个目录,然后使用命令ln–s/lib/opt/host/armv41/armv41-unknown-linux/lib创建符号链接,上述命令确保系统能够找到正确的动态链接库。
(4)修改/opt/host/armv41/armv41–unknown–linux/etc目录下的MiniGUI.cfg文件,把存放资源的路径改为root_tech目录下对应的路径,从而使应用程序能够找到它使用的资源文件。例如,在PC机上的存放路径为/usr/local/lib,那么在root_tech目录下,如果把MiniGUI资源目录放到了/usr/sbin下,则MiniGUI.cfg文件中的路径必须由/usr/local/lib改为/usr/sbin/,同时还要将“ial_engine=console”改为“ial_engine=ads”。另外,将[fbcon]下的“defaultmode=1024×768-16bpp”改为“defaultmode=640×480-16bpp”。将修改后的MiniGUI.cfg文件要放到root_tech目录的/mnt/etc目录下。
(5)最后,把准备好的root_tech文件夹,利用mkcramfs命令生成cramfs文件系统,利用NFS网络文件系统将生成的文件系统移植到S3C2410中。然后从minicom下进入可执行文件所在的目录/usr/sbin,可执行程序bomb在S3C2410目标板上运行的结果如下图3所示:

图3MiniGUI在S3C2410开发板上运行

4结束语
本文将MiniGUI-1.3.3版本在ARM-Linux环境下,首先在QVFB中进行了仿真应用,同时经过交叉编译后成功的移植到了S3C2410开发板的硬件平台上,试验结果表明能够稳定可靠的运行,为后续基于图形用户界面程序的实际项目的开发与应用打下了基础。随着嵌入式产品应用领域的日益增长,基于MiniGUI开发出良好的人机交互界面,是嵌入式发展的趋势,同时也拥有广阔的市场前景


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