中船重工第七一六研究所 陳國華

引言

隨著電子計算機技術的飛速發(fā)展，人們對人機交互的方式也提出了更高的要求。人機交互方式已經不再局限于傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標、手寫板、語音輸入等，人機交互方式將變得越來越多樣化[1]。目前，觸摸屏技術已廣泛應用于各種個人便攜式電子產品、公共信息查詢設備、電子游戲、通訊設備、自動化辦公等，已成為最受歡迎的人機交互方式。軟件盤是應用于觸摸屏上的重要信息輸入工具，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)物理鍵盤，通過點擊顯示在屏幕上的按鍵完成字母、數字、符號、漢字等不同內容的輸入以及其他操作[2]。JARI-Works操作系統(tǒng)是中船重工第716研究所自主研發(fā)的實時嵌入式操作系統(tǒng)，具備強實時內核與高效人機交互跨界融合支撐能力、多核實時任務管理與并行計算支撐能力、可快速安裝與部署等特點，特別適合輕量級的人機交互設備。Qt是挪威的Trolltech公司開發(fā)的一款跨平臺的基于C++的圖形界面開發(fā)軟件，它提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的所有功能[3]。Qt完全面向對象，很容易進行擴展，并且允許真正的組件編程。本文介紹在JARI-Works操作系統(tǒng)下基于Qt的軟件盤的設計和實現方法，該鍵盤功能全面，界面美觀、操作簡單，可以實現字母、符號、拼音、手寫、語音等多種輸入方式，可以應用于基于JARI-Works操作系統(tǒng)的觸摸屏設備。

1.Qt的設計方法

Qt擁有一系列窗體，可提供標準的GUI功能。Qt也提供事件模型用來處理鼠標、按鍵等用戶操作[4]。另外，Qt有3中特殊的通信機制：QCOP協議、信號-槽機制和FIFO機制等，其中信號-槽機制是Qt的核心機制。信號和槽是一種高級接口，應用于對象之間的通信，取代了傳統(tǒng)的回調函數方式，具有更好的安全性。當某個信號對其客戶或所有者的內部狀態(tài)發(fā)生改變，信號被一個對象發(fā)射[5]。只有定于過這個信號的類及其派生類能夠發(fā)射這個信息。通過調用QObject對象的connect函數來將某個對象的信號與另外一個對象的槽函數相關聯，這樣當一個信號被發(fā)射時，與其相關聯的槽將被立刻執(zhí)行，就像一個正常的函數調用一樣。如圖1所示，信號和槽之間可以一對一，一對多，多對一，多對多，還可以信號觸發(fā)信號，非常靈活易用。

圖1 Qt信號與槽的關系圖

2.多功能軟鍵盤的設計

多功能軟鍵盤包含了字母、數字、符號、拼音、手寫、語音等多種人機交互方式，具有美觀、簡潔、易用等特點，因此，軟鍵盤的按鍵設計和布局顯得尤為重要。鍵盤總體布局沿用傳統(tǒng)的鍵盤布局模式，由于鍵盤兼顧多種輸入方法，需要將輸入鍵和功能鍵區(qū)分出來。其中，功能鍵包括回車鍵、退格鍵、空白鍵、輸入法切換鍵和符號/數字切換鍵，這5個鍵作為公共鍵，每種輸入方式都需要配置。輸入法切換鍵采用簡單的輪詢的方式，每按一次，切換一種輸入法。在每種輸入法使用過程可以按符號/數字切換鍵后將進入符號/數字界面，再按一次則返回到原輸入法界面。下面將對各種輸入方式進行分析：

英文字母輸入法：英文字母輸入比較簡單，主要包括26個英文字母鍵，通過Caps切換字母大小寫。

拼音輸入法：拼音輸入法包括輸入區(qū)和漢字候選區(qū)，輸入區(qū)為26個字母鍵，候選區(qū)在沒有任何輸入時不可見，當有輸入時才顯示。拼音輸入法具有聯想功能，輸入若干個拼音首字母，候選區(qū)則排列出符合條件的多個詞組?？梢园匆苿渔I進行瀏覽選擇，若按空白鍵則默認選第一個漢字詞組，若按回車鍵則默認字母直接輸入。

手寫輸入法：手寫輸入法主要包括手寫區(qū)、文字候選區(qū)和一些簡單的功能鍵。手寫區(qū)用于用戶在該區(qū)域書寫要輸入的內容，通過系統(tǒng)識別后在文字候選區(qū)顯示出來，候選區(qū)類似拼音的候選區(qū)，用戶可以瀏覽并選擇滿足要求的內容。另外，在手寫輸入的過程，用戶可以通過回撤鍵撤除最后一個筆畫輸入，通過清除鍵清除當前手寫區(qū)。手寫具有默認選擇功能，在用戶書寫過程停頓一秒中以上，系統(tǒng)將認為書寫已經結束，用戶再次書寫時，系統(tǒng)默認選擇候選區(qū)的第一個內容作為上次的輸入結果。

語音輸入法：語音輸入法也比較簡單，主要包括輸入按鈕和候選區(qū)，用戶通過按住輸入按鈕后進行語音輸入，系統(tǒng)在候選區(qū)顯示用戶輸入的文字，用戶可以選擇滿足要求的輸入內容。

符號/數字輸入：用戶進行符號/數字輸入界面時，可以輸入符號和數字，其中符號分為中英文符號，通過中英文切換鍵進行切換。

下面圖2為軟鍵盤英文字母輸入法界面，圖3為軟鍵盤拼音輸入法界面：

圖2 軟鍵盤英文字母輸入法界面

圖3 軟鍵盤拼音輸入法界面

3.多功能軟鍵盤的實現

3.1 塊的劃分與實現

多功能軟鍵盤的主要采用Qt來編程實現，根據前面對軟鍵盤主要功能特點的分析以及Qt編程的優(yōu)勢，采用模塊化的方法來實現。定義BaseKeyBorad類為基礎類，主要功能包括鍵盤的基本框架和公共按鍵的定義，其他模塊包括LetterKeyBoard類、PinyinKeyBoard類、HandKeyBoard類、SoundKeyBoard類、SignKeyBoard類都繼承BaseKeyBorad類，除了實現公共按鍵的功能外，還需要實現自身特有的按鍵功能。主要功能模塊之間的類關系圖如下圖4所示。

圖4 主要功能模塊之間的類關系圖

3.2 按鍵事件的實現

軟鍵盤要實現的接口函數最多的是按鍵的按下與釋放事件，在某個按鍵被按下或釋放的時候發(fā)送信號通知鍵盤自己被按下或釋放。通過重寫QPushButton類為MyButton類的槽函數void mousePressEvent(QMouseEvent*e)函數和void mouseReleaseEvent(QMouseEvent *e)，在mousePressEvent函數中發(fā)送keyClick信號，在mouseReleaseEvent函數中發(fā)送keyRelease信號。在每個輸入法類中定義該鍵盤的按鍵，并將按鍵的keyClick信號與輸入法類中的KeyPress槽函數關聯起來。當按鍵被按下的時候就發(fā)送key-Click信號，keyClick信號觸發(fā)keyPress槽函數，在keyPress函數中通過調用sendEvent發(fā)送正確的鍵值，從而實現字符輸入。

3.3 長按事件和默認選擇事件的實現

在按鍵輸入的過程中，存在連續(xù)輸入的情況，當按下某個鍵時間大于1秒中的時候，將視為有連續(xù)輸入。通過QTimer定時器模擬長按事件，當有長按事件時，啟動一個0.1秒的定時器，這樣每間隔0.1秒將模擬一個按鍵輸入一次，直到該按鍵被釋放，定時器將停止。

在手寫輸入的過程中，當用戶輸入停止1秒鐘以上將被默認為停止輸入，軟件將默認將第一個備選項作為輸入，在用戶再次輸入時清除輸入區(qū)，并選擇上次輸入的第一個備選項作為用戶輸入。通過QTimer定義一個一次性定時器，用戶每次手寫輸入都會關閉之前定時器，觸發(fā)一個新定時器，當輸入結束時間大于1秒鐘以上觸發(fā)keyPress的sendEvent事件。

4.結束語

本文通過一種多功能軟鍵盤軟件的設計與實現，并在觸摸屏輸入終端上進行測試，能夠方便、快捷、有效的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理鍵盤，為多功能顯控設備提供更加方便、多樣化的系統(tǒng)訪問與服務。