張?jiān)龌ⅲ?博，郭 銳

(中北大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，山西太原030051)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式設(shè)備越來(lái)越多地走進(jìn)人們的日常生活。MPlayer是一款可在各主流操作系統(tǒng)上使用的多媒體播放器，也支持嵌入式Linux平臺(tái)。它是一款功能強(qiáng)大的多媒體播放器，支持所有主流的多媒體文件格式。美中不足的是，它的操作是基于命令行界面的，在嵌入式Linux平臺(tái)下還沒(méi)有一款圖形用戶(hù)界面，操作起來(lái)十分不方便。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，決定為其開(kāi)發(fā)一款基于Qt框架的圖形用戶(hù)界面［1－2］。Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的C++應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架，廣泛用于開(kāi)發(fā)GUI程序。在基于S3C6410微處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一款GUI軟件，該GUI軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MPlayer常用的控制功能，基本滿(mǎn)足了使用需要。本文即闡述了這款圖形用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 Qt編程相關(guān)技術(shù)

1.1 圖形用戶(hù)界面

Qt的圖形用戶(hù)界面的基礎(chǔ)是QWidget。Qt中所有類(lèi)型的GUI組件如按鈕、標(biāo)簽、滑動(dòng)條等都派生自QWidget，而QWidget本身則為QObject的子類(lèi)。Widget負(fù)責(zé)接收鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、觸摸屏和來(lái)自窗口系統(tǒng)的其他事件，并在屏幕上描繪了自身顯示。每一個(gè)GUI組件都是一個(gè)Widget，Widget還可以作為容器，在其內(nèi)包含其他Widget。

QWidget不是一個(gè)抽象類(lèi)型，并且可以被放置在一個(gè)已存在的用戶(hù)界面中。若是Widget沒(méi)有指定父Widget，當(dāng)它顯示時(shí)就是一個(gè)獨(dú)立的視窗或是一個(gè)頂層Widget。Qt提供一種托管機(jī)制，當(dāng)Widget于創(chuàng)建時(shí)指定父對(duì)象，就可把自己的生命周期交給上層對(duì)象管理，當(dāng)上層對(duì)象被釋放時(shí)，自己也被釋放，確保對(duì)象不再使用時(shí)都會(huì)被刪除。

1.2 信號(hào)與槽

信號(hào)與槽機(jī)制［3］是Qt的核心機(jī)制，同時(shí)也是Qt特有的機(jī)制。Qt利用信號(hào)與槽(signals/slots)機(jī)制取代傳統(tǒng)的callback來(lái)進(jìn)行對(duì)象之間的溝通。當(dāng)操作事件發(fā)生的時(shí)候，對(duì)象會(huì)發(fā)提交一個(gè)信號(hào)(signal);而槽(slot)則是一個(gè)函數(shù)接受特定信號(hào)并且運(yùn)行槽本身設(shè)置的動(dòng)作。信號(hào)與槽之間，則通過(guò)QObject的靜態(tài)方法connect來(lái)鏈接。信號(hào)在任何運(yùn)行點(diǎn)上皆可發(fā)射，甚至可以在槽里再發(fā)射另一個(gè)信號(hào)，信號(hào)與槽的鏈接不限定為一對(duì)一的鏈接，一個(gè)信號(hào)可以鏈接到多個(gè)槽或多個(gè)信號(hào)鏈接到同一個(gè)槽，甚至信號(hào)也可連接到信號(hào)。

1.3 布局管理

布局管理類(lèi)型［4］用于描述一個(gè)應(yīng)用程序的用戶(hù)界面中的Widget是如何放置的。當(dāng)視窗縮放時(shí)，布局管理器會(huì)自動(dòng)調(diào)整Widget的大小、位置或是字號(hào)，確保它們相對(duì)的排列和用戶(hù)界面整體仍然保有可用性。

Qt自帶的布局管理類(lèi)型有:QHBoxLayout、QVBoxLayout和QGridLayout。這些類(lèi)型繼承自QLayout，但QLayout非繼承自QWidget而是直接源于QObject。它們負(fù)責(zé)Widget的幾何管理。想要?jiǎng)?chuàng)建更復(fù)雜的布局管理，可以繼承QLayout來(lái)自定義布局管理類(lèi)型。

QHBoxLayout:配置Widget成橫向一列;

QVBoxLayout:配置Widget成垂直一行;

QGridLayout:配置Widget在平面網(wǎng)格。

2 開(kāi)發(fā)平臺(tái)的搭建

本文的研究目的是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款嵌入式Linux平臺(tái)［5－6］下的MPlayer圖形用戶(hù)界面，需要主機(jī)PC平臺(tái)和嵌入式開(kāi)發(fā)板平臺(tái)。主機(jī)平臺(tái)上安裝的操作系統(tǒng)是Ubuntu 12.04，這是一款主流的GNU/Linux操作系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)軟件為Qt Creator，它是Qt官方提供的一款輕量級(jí)的Qt/C++IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境。嵌入式開(kāi)發(fā)板平臺(tái)采用Arm－Linux體系結(jié)構(gòu)，硬件平臺(tái)以S3C6410處理器［2］為核心，操作系統(tǒng)版本為L(zhǎng)inux－3.0.1。要想在嵌入式平臺(tái)上運(yùn)行Qt程序，必須將Qt庫(kù)移植到嵌入式平臺(tái)中。在Qt官網(wǎng)上下載Qt libraries源碼包，按如下配置選項(xiàng)對(duì)Qt Libraries進(jìn)行配置:

配置完成后進(jìn)行編譯，這樣編譯出來(lái)的就是Arm－Linux平臺(tái)下支持觸摸屏的Qt運(yùn)行庫(kù)。將編譯完成后的Qt庫(kù)放入嵌入式開(kāi)發(fā)板的文件系統(tǒng)中，并將Qt的環(huán)境變量添加到系統(tǒng)環(huán)境變量中。至此，開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建成功。

3 圖形用戶(hù)界面的實(shí)現(xiàn)

GUI程序啟動(dòng)后顯示主界面，主界面按功能分為兩個(gè)部分:播放顯示區(qū)和播放控制區(qū)，其中播放顯示區(qū)占了屏幕的絕大部分。播放控制區(qū)內(nèi)分布著時(shí)間顯示標(biāo)簽、播放進(jìn)度條、音量調(diào)節(jié)條和所有的播放控制按鈕。主界面啟動(dòng)后，當(dāng)按下按鈕或拖動(dòng)滑動(dòng)條時(shí)，就會(huì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

3.1 主界面

主界面類(lèi)mainWidget繼承自QWidget，利用構(gòu)造函數(shù)對(duì)類(lèi)對(duì)象進(jìn)行初始化。主界面的實(shí)現(xiàn)原理是在一個(gè)父Widget上添加按鈕、標(biāo)簽、滑動(dòng)條等部件作為子Widget。類(lèi)mainWidget的構(gòu)造函數(shù)部分代碼如下:

mainWidget::mainWidget(QWidget*parent)

:QWidget(parent)

{

QWidget::setGeometry(QRect(0，0，800，480));

//設(shè)置主界面大小;

……

paceSlider=new QSlider(this);

//添加播放進(jìn)度條;

paceSlider－ ＞ setGeometry(QRect(42，450，716，5));

//設(shè)置播放進(jìn)度條的位置和大小;

paceSlider－ ＞setOrientation(Qt::Horizontal);

//設(shè)置進(jìn)度條為水平方向;

connect(paceSlider，SIGNAL(sliderReleased())，this，SLOT(pacesliderreleased()));

//關(guān)聯(lián)進(jìn)度條拖動(dòng)釋放信號(hào)和相應(yīng)槽函數(shù);

…...

playButton=new QPushButton(""，this);

//新建開(kāi)始按鈕;playButton － ＞ setGeometry(QRect(42，455，25，25));

//設(shè)置開(kāi)始按鈕的位置和大小;

playButton－＞setIcon(icon_play);

//設(shè)置開(kāi)始按鈕的圖標(biāo);

connect(playButton，SIGNAL(clicked())，this，SLOT(play()));

//關(guān)聯(lián)開(kāi)始按鈕按下信號(hào)和相應(yīng)槽函數(shù);

……

}

3.2 選擇文件功能

播放開(kāi)始前必須先選擇播放文件。當(dāng)還沒(méi)有選擇好播放文件時(shí)，按下開(kāi)始按鈕，會(huì)打開(kāi)選擇文件對(duì)話(huà)框。選擇文件對(duì)話(huà)框繼承自QDialog，對(duì)話(huà)框上的主要部件為播放文件列表、“添加”和“移除”按鈕。點(diǎn)擊“添加”按鈕會(huì)進(jìn)入文件目錄選擇文件，選中的文件會(huì)添加到播放文件列表中，點(diǎn)擊“移除”按鈕會(huì)移除播放列表中被選中的文件。雙擊播放列表中的一個(gè)文件或選中一個(gè)文件后按下對(duì)話(huà)框上的播放按鈕，就會(huì)開(kāi)始播放。選擇文件對(duì)話(huà)框如圖1所示。

圖1 選擇文件對(duì)話(huà)框示意圖(截圖)

3.3 播放文件功能

播放文件時(shí)，圖形用戶(hù)界面程序通過(guò)新建一個(gè)QProcess進(jìn)程來(lái)調(diào)用作為后端的MPlayer進(jìn)行播放。QProcess類(lèi)可以啟動(dòng)一個(gè)外部程序并與之進(jìn)行通信。MPlayer［7］啟動(dòng)后，QProcess進(jìn)程通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出與之進(jìn)行通信交互。播放文件功能的實(shí)現(xiàn)代碼為

QString program;//聲明一個(gè)外部程序;

QStringList args;//聲明程序的運(yùn)行參數(shù);

playProcess=new QProcess(this);

//新建一個(gè)QProcess進(jìn)程來(lái)調(diào)用MPlayer;

program="/usr/local/mplayer/bin/mplayer";

//指定MPlayer程序路徑;

args＜＜"－slave"＜＜"－quiet";

//使MPlayer運(yùn)行于slave模式;

args＜＜"－x"＜＜"800"＜＜"－y"＜＜"450";

//指定MPlayer播放窗口的大小;

args＜ ＜"－vo"＜ ＜"fbdev";

//指定視頻輸出驅(qū)動(dòng)為FrameBuffer;

args＜ ＜fileName;

//指定播放文件;

playProcess－ ＞start(program，args);

//啟動(dòng)MPlayer開(kāi)始播放;

在播放進(jìn)行中，QProcess可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸入對(duì)MPlayer發(fā)出指令，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸出獲取播放文件的信息。用戶(hù)可以通過(guò)圖形用戶(hù)界面上的各個(gè)功能按鈕實(shí)現(xiàn)暫停/播放、停止、快進(jìn)(退)、上(下)一個(gè)、播放列表的顯示(隱藏)和音量調(diào)節(jié)等功能。按鈕控制的實(shí)現(xiàn)原理是信號(hào)與槽機(jī)制，點(diǎn)擊按鈕會(huì)觸發(fā)此按鈕的clicked()信號(hào)，clicked()信號(hào)被觸發(fā)后，與之鏈接的槽函數(shù)會(huì)被執(zhí)行，只要在槽函數(shù)中加入相應(yīng)的功能代碼，就會(huì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。下面以快進(jìn)功能為例，介紹按鈕功能的實(shí)現(xiàn)方法。

在定義快進(jìn)按鈕的時(shí)候鏈接快進(jìn)按鈕的clicked()信號(hào)和快進(jìn)功能槽函數(shù)forward():

connect(forwardButton，SIGNAL(clicked())，this，SLOT(forward()));

MPlayer快進(jìn)10 s的命令為“seek 10 0”，要想實(shí)現(xiàn)快進(jìn)10 s功能，就要在槽函數(shù)forward()中通過(guò)QProcess將這條命令發(fā)送給MPlayer。QProcess通過(guò)write()函數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)輸入發(fā)送命令。forward()函數(shù)源碼如下:

void mainWidget::forward()

{

playProcess－ ＞write("seek 10 0n");

}

3.4 顯示時(shí)間功能

GUI程序不僅能通過(guò)QProcess向MPlayer寫(xiě)入命令，還能通過(guò)QProcess獲取播放文件的媒體信息。在創(chuàng)建播放進(jìn)程playProcess的同時(shí)，將playProcess的readyRead-StandardOutput()信號(hào)與槽函數(shù)dataRecieve()鏈接。play-Process進(jìn)程通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸入向MPlayer發(fā)送獲取媒體信息的命令，MPlayer接收命令后會(huì)將媒體信息返回到標(biāo)準(zhǔn)輸出中，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)輸出中的數(shù)據(jù)信息可讀時(shí)，會(huì)觸發(fā)playProcess的readyReadStandardOutput()信號(hào)，與其關(guān)聯(lián)的槽函數(shù)dataRecieve()會(huì)被執(zhí)行。dataRecieve()讀取標(biāo)準(zhǔn)輸出中的數(shù)據(jù)信息后，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化顯示在GUI界面上。利用這個(gè)原理可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前播放時(shí)間和文件時(shí)間長(zhǎng)度的顯示。

獲取文件時(shí)長(zhǎng)的命令為“get_time_length”，當(dāng)play-Process啟動(dòng)MPlayer以后，隨即通過(guò)playProcess－＞write("get_time_lengthn")指令向MPlayer發(fā)送命令獲取時(shí)長(zhǎng)。MPlayer返回的時(shí)長(zhǎng)信息以“ANS_LENGTH”開(kāi)頭，隨后為以秒為單位的時(shí)間數(shù)據(jù)。槽函數(shù)dataRecieve()讀取信息后會(huì)把以秒為單位的時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成“分:秒”的形式顯示在GUI界面上。

當(dāng)前時(shí)間的顯示需要每秒更新1次。通過(guò)在MPlayer啟動(dòng)時(shí)建立1個(gè)QTimer類(lèi)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為1 s。每隔1 s定時(shí)器就會(huì)觸發(fā)一次時(shí)間截止信號(hào)timeout()，與timeout()信號(hào)鏈接的槽函數(shù)timeok()會(huì)讓playProcess發(fā)送一條獲取當(dāng)前時(shí)間的指令“get_time_pos”給MPlayer，返回的當(dāng)前時(shí)間以“ANS_TIME_POSITION”開(kāi)頭。這樣，dataRecieve()就能每隔1秒更新1次GUI界面上當(dāng)前時(shí)間標(biāo)簽。

3.5 中文字體支持

首先將文泉驛字體wenquanyi_120_50.qpf放到開(kāi)發(fā)板上Qt目錄中的lib/fonts文件夾下，“120”表示是12號(hào)字體，“50”表示細(xì)體。有了字體文件后，就可以在GUI界面的主程序中選擇使用中文字體，其實(shí)現(xiàn)代碼為:

QApplication app(argc，argv);//聲明程序

QFont font0;//聲明一個(gè)字體font0

font.setFamily(("wenquanyi"));//設(shè)置font0字體家族為文泉驛

font.setPointSize(12);//設(shè)置font0字體字號(hào)為12

font.setBold(false);

app.setFont(font);//設(shè)置程序所用字體為font0

4 軟件運(yùn)行測(cè)試

全部程序編寫(xiě)完成以后，首先進(jìn)行qmake讓其自動(dòng)生成Makefile文件，再進(jìn)行make就生成了開(kāi)發(fā)板上的可執(zhí)行文件，將可執(zhí)行文件和圖標(biāo)文件一起放到開(kāi)發(fā)板的相應(yīng)文件夾下。經(jīng)過(guò)在開(kāi)發(fā)板平臺(tái)上的運(yùn)行測(cè)試，結(jié)果表明，該圖形用戶(hù)界面在嵌入式Linux平臺(tái)上能穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)設(shè)計(jì)的功能都能實(shí)現(xiàn)且性能良好。運(yùn)行測(cè)試效果圖如圖2所示。

圖2 播放文件示意圖(截圖)

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款嵌入式Linux平臺(tái)下的MPlayer圖形用戶(hù)界面，該圖形用戶(hù)界面基于Qt框架開(kāi)發(fā)，利用了MPlayer的slave模式并通過(guò)QProcess進(jìn)程控制MPlayer，實(shí)現(xiàn)了選擇文件、播放控制等常用功能，成功地解決了MPlayer在嵌入式Linux平臺(tái)下沒(méi)有圖形用戶(hù)界面的問(wèn)題，具有很高的實(shí)用性。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該界面程序運(yùn)行穩(wěn)定、操作良好，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求。

［1］于幫偉，鄧華秋.基于Qt/Embedded的嵌入式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)控制界面的實(shí)現(xiàn)［J］.電視技術(shù)，2011，35(24):25－28.

［2］雷豐中，劉鵬.基于S3C6410的多媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電視技術(shù)，2011，35(11):24－27.

［3］ Qt Project Group.Qt開(kāi)發(fā)官方參考文檔［EB/OL］.［2013－05－25］.http://qt－project.org/doc/qt－4.8/.

［4］蔡志明，盧傳富，李立夏.精通Qt4編程［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011.

［5］吳燕燕.基于ARM9平臺(tái)上Qt/Embedded的移植與開(kāi)發(fā)［J］.液晶與顯示，2013，28(2):261－264.

［6］閔華松，王娜，譚金鑫.嵌入式多媒體播放器通用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2009，31(2):153－155.

［7］ MPlayer－電影播放器［EB/OL］.［2013－05－25］.http://www.mplayerhq.hu.