1 引言

　　隨著汽車用戶對(duì)車載娛樂系統(tǒng)的要求不斷地提高，傳統(tǒng)的字符界面和簡(jiǎn)單的圖形界面已不能完全滿足用戶的需求，人們對(duì)輕量級(jí)嵌入式GUI（Graphic User Interface,圖形用戶界面）的需求越來越迫切。嵌入式GUI是人機(jī)交互技術(shù)的重要組成部分，以其豐富的圖形圖象信息、直觀方便的操作等特點(diǎn)被越來越多的嵌入式系統(tǒng)所采用，也成為當(dāng)今嵌入式技術(shù)應(yīng)用研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)之一。

　　X Window系統(tǒng)是一個(gè)基于客戶／服務(wù)器（Client／Server）結(jié)構(gòu)的視窗系統(tǒng)，此系統(tǒng)配置在大多數(shù)的UNIX系統(tǒng)、DEC的VAX／VMS操作系統(tǒng)以及Linux系統(tǒng)中，可以自由拷貝以及傳播，但是系統(tǒng)龐大，占用內(nèi)核資源較多。MicroWindows是一個(gè)完全開放源碼、分層設(shè)計(jì)的經(jīng)典GUI系統(tǒng)，可以替代X Window系統(tǒng)，但是某些關(guān)鍵性代碼使用了匯編語言。MiniGUI系統(tǒng)適應(yīng)于中小型企業(yè)的嵌入式GUI平臺(tái)，采用分層結(jié)構(gòu)，并在層采用hash表的方式。

　　2 嵌入式GUI的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)

　　GUI是圖形用戶接口，一般用于PC機(jī)上人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。而對(duì)于嵌入式GUI來說，由于嵌入式設(shè)備對(duì)資源的要求很嚴(yán)格，不同的嵌入式設(shè)備需要定制不同的嵌入式系統(tǒng)，那么對(duì)GUI的要求也就不一樣，因此，對(duì)于不同的嵌入式系統(tǒng)來說GUI也必須是可定制的。由于Linux操作系統(tǒng)具有源碼公開性、可移植性、可裁剪性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)，所以嵌入式GUI的開發(fā)常在Linux環(huán)境下進(jìn)行。

　　Qt／Embedded為開發(fā)者提供了豐富的API調(diào)用功能，并公開源代碼。Qt／Embedded提供了非常豐富的窗口小部件（Widgets），并且還支持窗口部件的定制，因此它可以為用戶提供漂亮的圖形界面，但同時(shí)豐富的窗口對(duì)象也增大了軟件的體積，所以，Qt／Embedded一般用于對(duì)運(yùn)行環(huán)境不太苛刻的嵌入式設(shè)備中。

　　3 嵌入式Qt系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　Qt／Embedded移植了大量的原來基于Qt的XWindows程序，并提供了非常完整的嵌入式GUI解決方案，是一個(gè)成熟的GUI平臺(tái)，具有如下特點(diǎn)：

　　（1）Qt遵循GPL協(xié)議，開放主要的源代碼，用戶可以在GPL的規(guī)定下自由添加新特性。

　　（2）與其他嵌入式GUI相比，嵌入式Qt不僅是一個(gè)完整的窗口系統(tǒng)，而且也是一個(gè)應(yīng)用程序框架，這更有利于應(yīng)用程序的開發(fā)。

　　（3）Qt具有豐富的API，包括多達(dá)250個(gè)以上的C++類，支持諸如對(duì)圖形、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、I／O操作、各種控件和XMI等眾多功能，可滿足大多數(shù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的需要。

　　（4）Qt是一個(gè)GUI仿真工具包，它使用各自平臺(tái)上的低級(jí)繪圖函數(shù)仿真MS Windows和Motif（商用Llnix的標(biāo)準(zhǔn)GUI庫），因此程序運(yùn)行速度快。

　　（5）Qt良好的封裝機(jī)制使得Qt的模塊化程度非常高，可靠性好，易于程序開發(fā)。

　　4 基于嵌入式Qt的車載GUI的設(shè)計(jì)

　　4.1 基于嵌入式Qt的車載GUI的總體設(shè)計(jì)

　　基于Linux的車載娛樂系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境如表l所示，底層由Linux內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)成。該內(nèi)核是經(jīng)過裁減過的嵌入式Linux2.4，其中包括電源管理系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)程序提供對(duì)各種接口硬件的支持；中間層是基于QT／Embedded的嵌入式Qt庫。QT／Embedded本身是可擴(kuò)展的，并能不斷地升級(jí)。開發(fā)人員可以根據(jù)自己所面對(duì)的嵌入式設(shè)備的實(shí)際需要，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟脺p，經(jīng)過裁減所得到的QT／Embedded可以大約節(jié)約800k到3MB的內(nèi)存空間，這樣也就意味著用Qt開發(fā)比用其他工具包開發(fā)相同的應(yīng)用程序，在生成可執(zhí)行文件后，代碼所占用的內(nèi)存空間要小。頂層是整個(gè)車載娛樂應(yīng)用系統(tǒng)，它是實(shí)現(xiàn)車載娛樂具體功能的應(yīng)用集合。

　　基于嵌入式Qt的車載嵌入式娛樂系統(tǒng)軟件，限度的滿足了車載視聽娛樂的要求。提供視頻播放、音頻播放等多媒體軟件，個(gè)人信息管理軟件，無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖l所示。

　　4.2 基于嵌入式Qt的窗口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　本文設(shè)計(jì)的上層GUI窗口系統(tǒng)采用了客戶／服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該窗口系統(tǒng)包括：一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程、一個(gè)或者多個(gè)客戶進(jìn)程。服務(wù)器負(fù)責(zé)為客戶和本身分配顯示區(qū)域，生成鼠標(biāo)、鍵盤或者觸摸屏事件，它通常包含那些啟動(dòng)客戶的用戶界面。而客戶則通過與服務(wù)器通信來申請(qǐng)顯示區(qū)域，接受鼠標(biāo)或觸摸屏事件。客戶可以直接訪問所分配的顯示區(qū)域，以便為用戶提供GUI服務(wù)。服務(wù)器和客戶通過共享內(nèi)存的方式來傳遞所分配顯示區(qū)域上的信息。窗口系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　4.3 基于嵌入式Qt的事件響應(yīng)設(shè)計(jì)

　　在前述的客戶／服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)鍵的按下、釋放都以QWSKeyEvent事件發(fā)出。一個(gè)QWSKeyEvent事件通常包括以下各域：

　　Unicode：Unicode值。

　　Keycode：Qt鍵碼值，定義在qnamespace.h頭文件中。

　　Modifier：位域， 包括Qt：：ShiftButton，Qt：：ControlButton和Qt：：AltButton。

　　Is press：鍵按下時(shí)為真，釋放時(shí)為假。

　　Is auto repeat：鍵處于自動(dòng)重復(fù)狀態(tài)時(shí)為真。

　　嵌入式Qt處理鍵事件的過程為：鍵盤驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并將鍵事件發(fā)送到服務(wù)器中。當(dāng)服務(wù)器從鍵盤驅(qū)動(dòng)程序接收到一個(gè)鍵事件時(shí)，它首先要經(jīng)過一個(gè)事件過濾器，然后再將其發(fā)送至每個(gè)客戶進(jìn)程，由客戶進(jìn)程負(fù)責(zé)處理鍵事件，并將其發(fā)送到適當(dāng)?shù)拇翱凇＞唧w流程如圖3所示。

　　在Qt中，一個(gè)事件通過調(diào)用QObject：：event（）被發(fā)送到繼承自QObject的對(duì)象。事件發(fā)送就是一個(gè)事件已經(jīng)產(chǎn)生，由QEvent正好去表達(dá)，且QObject需要去回應(yīng)。多數(shù)事件來自窗口系統(tǒng)類QWidget，如QMouseEvent，QkeyEvent事件。某些事件來自其他源頭，如QTimerEvent，而某些來自應(yīng)用程序，Qt會(huì)一視同仁的處理。

　　事件過濾器在目標(biāo)對(duì)象處理之前去處理事件。過濾器通過調(diào)用QObject：：eventFilter（）實(shí)現(xiàn)，它可以接受或丟棄過濾，也可容許或拒絕進(jìn)一步去處理事件。如果所有的事件過濾器允許進(jìn)一步的處理事件，事件自己就被送達(dá)目標(biāo)對(duì)象。

　　本文通過分析、比較目前流行的幾種嵌入式GUI，選擇了嵌入式Qt作為研究對(duì)象并對(duì)其進(jìn)行了深入討論，在此基礎(chǔ)上完成了基于嵌入式Qt的車載GUI的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并可為其他嵌入式娛樂系統(tǒng)提供參考價(jià)值。