朱敦達(dá)

摘 要 Linux操作系統(tǒng)在產(chǎn)品當(dāng)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，在Linux操作系統(tǒng)中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)成為當(dāng)前軟件研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，本文介紹了幾種比較常見(jiàn)的嵌入式Linux組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，之后對(duì)可以應(yīng)用在qt平臺(tái)之上的Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行了介紹，總結(jié)了使用qt進(jìn)行Linux程序開(kāi)發(fā)的基本方法，并著重介紹了如何利用qt進(jìn)行組態(tài)軟件的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，并總結(jié)了該項(xiàng)技術(shù)如何應(yīng)用于具體的平臺(tái)之上。

關(guān)鍵詞 組態(tài)軟件 qt平臺(tái) 數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Linux操作系統(tǒng)的用戶數(shù)量不斷增多，由于Linux系統(tǒng)的代碼是開(kāi)放性的，因此在網(wǎng)絡(luò)方面具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，使用Linux操作系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的選擇。隨著嵌入式Linux開(kāi)發(fā)應(yīng)用的越來(lái)越普遍，各種嵌入式Linux操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)逐漸變得完善，根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和日志文件可以對(duì)技術(shù)的支持和應(yīng)用進(jìn)行維護(hù)，在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中植入Linux可以應(yīng)用的組態(tài)軟件越來(lái)越成為一種趨勢(shì)，多平臺(tái)支持的組態(tài)軟件越來(lái)越成為一種可能，常見(jiàn)的組態(tài)軟件有Supervisory Control等，這種組態(tài)軟件可以同時(shí)兼容Linux系統(tǒng)和Win NT系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)軟件應(yīng)用的現(xiàn)狀，本文介紹了一些利用嵌入式Linux系統(tǒng)組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。

1嵌入性Linux軟件設(shè)計(jì)

1.1嵌入式GUI

比較常見(jiàn)的Linux主要由miniGUI和主要有飛漫公司開(kāi)發(fā)的Micro Windows以及由Troltech公司開(kāi)發(fā)的qt和由GTK開(kāi)發(fā)的GTK+。

使用miniGUI進(jìn)行開(kāi)發(fā)的第一步首先是建立一個(gè)比較成熟的引擎，比如使用SVGALib或者使用LibGGI，進(jìn)行開(kāi)發(fā)的重中之重在于窗口的設(shè)置，在圖形接口的設(shè)計(jì)方面，需要引入MiniGUI的開(kāi)發(fā)，需要引入的是圖形層面的抽象設(shè)計(jì)和輸入層面的抽象設(shè)計(jì)，利用的是GAL和IAL的概念?？梢試L試?yán)肎AL或者LAL進(jìn)行圖形的設(shè)計(jì)，利用MiniGUI進(jìn)行圖形引擎的設(shè)計(jì)，便于圖形進(jìn)行移植和保留。并且程序設(shè)計(jì)出來(lái)可以和普通的Windows系統(tǒng)兼容，在進(jìn)行win系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的時(shí)候，也可以采用例如miniGUI這樣的方法。

如果是使用MicroWindows目前的開(kāi)發(fā)主要是底層的引擎，如何進(jìn)行窗口的開(kāi)發(fā)或者是圖形的設(shè)計(jì)還有待研究，但是任何操作系統(tǒng)如果沒(méi)有窗口的支持都是沒(méi)有辦法進(jìn)行操作的，因此如果僅僅是對(duì)顯示設(shè)備進(jìn)行操作，這種操作系統(tǒng)就顯得過(guò)于小巧，如何將這種系統(tǒng)移植到設(shè)備之上會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題，如果最上層的API可以起到支持Win32或者支持NanoX的作用，那么就有可能實(shí)現(xiàn)win32和X Window窗口保持一致，這些系統(tǒng)如果可以兼容互相移植起來(lái)就會(huì)顯得比較容易。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候常用的GTK也是一種開(kāi)放源代碼的圖形設(shè)計(jì)程序，這種程序是Tool Kit的縮寫(xiě)，目前所主要采用的圖形所主要使用的就是這種比較常見(jiàn)的高層數(shù)據(jù)庫(kù)，由于這種軟件的模塊設(shè)計(jì)和C語(yǔ)言程序的編程具備良好的兼容屬性，因此運(yùn)行比較穩(wěn)定，常見(jiàn)的運(yùn)行庫(kù)也比較小巧，加上GTK和X服務(wù)器的體積僅僅占有3MB左右的空間，因此具備良好的兼容性，可以節(jié)省大量存儲(chǔ)空間，這種軟件完全可以用來(lái)開(kāi)發(fā)嵌入式GUI系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)可以免費(fèi)得到網(wǎng)上可能獲取的各種資源，這種應(yīng)用程序可以免費(fèi)從網(wǎng)上獲取各種代碼，具備上述優(yōu)勢(shì)之后Linux系統(tǒng)常見(jiàn)的操作之一就是獲得GNOME應(yīng)用GTK開(kāi)發(fā)一些較為強(qiáng)大的功能。

利用qt平臺(tái)可以進(jìn)行和C++程序一樣的圖形界面設(shè)計(jì)，根據(jù)程序的框架進(jìn)行一些多平臺(tái)的系統(tǒng)應(yīng)用，注重用戶體驗(yàn)的同時(shí)可以有精美的用戶界面設(shè)計(jì)，所具有的元素主要是一些圖形的用戶界面，利用面向用戶的思想，根據(jù)用戶對(duì)擴(kuò)展應(yīng)用的熟悉程度，可以形成一種面向?qū)ο蟮乃枷?，因此用戶?duì)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)是具有應(yīng)用基礎(chǔ)的，基于一種面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，用戶對(duì)界面的擴(kuò)展也顯得設(shè)計(jì)方便，在進(jìn)行組件編程的時(shí)候也具有應(yīng)用方便的優(yōu)勢(shì)。

因此根據(jù)MinGUI或者M(jìn)icro Window和GTK進(jìn)行Linux系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，對(duì)于一般工業(yè)用戶或者單純的系統(tǒng)應(yīng)用用戶來(lái)說(shuō)都比較方便，對(duì)于普通工業(yè)領(lǐng)域的用戶或者單純Linux系統(tǒng)的用戶，進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)都需要時(shí)間適應(yīng)。考慮到組件的開(kāi)發(fā)需要多系統(tǒng)平臺(tái)，需要多用戶的應(yīng)用，需要利用多控件的支持，因此需要利用豐富的軟件庫(kù)支持，進(jìn)行qt開(kāi)發(fā)需要程序設(shè)計(jì)方面的選擇，利用qt平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)是最好的選擇。

1.2進(jìn)行qt應(yīng)用開(kāi)發(fā)的程序

可以嘗試?yán)萌缦聝煞N方法進(jìn)行嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境的開(kāi)發(fā)，一種是嘗試?yán)胵t平臺(tái)提供的設(shè)計(jì)工具qt designer進(jìn)行系統(tǒng)用戶界面的設(shè)計(jì)，或者是利用圖形界面的生成工具直接進(jìn)行圖形界面的設(shè)計(jì)，可以嘗試?yán)脠D形界面進(jìn)行多用戶界面的快速設(shè)計(jì)，嘗試?yán)枚喾N程序代碼進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，通過(guò)多種程序的開(kāi)發(fā)，可以在多種系統(tǒng)當(dāng)中生成應(yīng)用程序的代碼，利用快速的開(kāi)發(fā)手段，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)基于Linux環(huán)境和Window系統(tǒng)的交叉編譯，通過(guò)多種程序設(shè)計(jì)的qt designer的用戶對(duì)象設(shè)計(jì)可以編譯MOC和用戶編輯器UIC，進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換和代碼編譯可以生成額外的執(zhí)行文件。還可以通過(guò)手動(dòng)編輯的編譯方法來(lái)進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，通過(guò)利用windows系統(tǒng)環(huán)境下的VC++編寫(xiě)，可以實(shí)現(xiàn)代碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在VC++平臺(tái)之下可以實(shí)現(xiàn)Tools菜單當(dāng)中的功能，在彈出的對(duì)話框中可以有Add選項(xiàng)，選擇ins and Macro files等功能就可以實(shí)現(xiàn)。

2系統(tǒng)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

2.1組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的基本理論

運(yùn)用組態(tài)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境的設(shè)計(jì)需要利用Linux系統(tǒng)或者Window系統(tǒng)進(jìn)行程序的交叉編譯，可以嘗試?yán)肐ntel環(huán)境和PXA250平臺(tái)進(jìn)行軟件的環(huán)境設(shè)計(jì)?？梢試L試通過(guò)I/O程序從設(shè)備上獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)整合之后在屏幕上進(jìn)行顯示，還可以嘗試?yán)脠D形界面的方式將投影直觀的展示到計(jì)算機(jī)屏幕當(dāng)中，同時(shí)還可以按照組態(tài)的設(shè)計(jì)和操作人員的指令將相關(guān)數(shù)據(jù)匯總到設(shè)備平臺(tái)之上，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行參數(shù)調(diào)控。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集分析的應(yīng)用，將動(dòng)畫(huà)界面和報(bào)警設(shè)置進(jìn)行調(diào)配，通過(guò)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，在警報(bào)設(shè)置的時(shí)候利用用戶進(jìn)行多流程的設(shè)計(jì)，在輸入和輸出設(shè)置當(dāng)中利用多用戶界面解決實(shí)際問(wèn)題，動(dòng)態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)所主要利用的就是用戶的界面設(shè)計(jì)程序，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和通信組件的合成，可以設(shè)計(jì)出設(shè)備驅(qū)動(dòng)組件，其中不僅可以設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)也可以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)核心引擎，圖形界面的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)都可以通過(guò)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，可以嘗試?yán)脙?nèi)部協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)添加操作。

2.2實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件的技術(shù)

組態(tài)軟件的技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要多方面的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行支持，首先是程序底層的設(shè)計(jì)，進(jìn)行圖像的模擬需要根據(jù)顯示儀器的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于圖形和界面的設(shè)計(jì)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)事件的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，事件驅(qū)動(dòng)支持系統(tǒng)需要運(yùn)用多種程序進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇，根據(jù)圖形和應(yīng)用的數(shù)據(jù)對(duì)象之間的支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行選擇，建立起動(dòng)畫(huà)和圖形界面的聯(lián)系，選擇圖形需要整個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)搭建起橋梁，進(jìn)行第三方的應(yīng)用和核心組的設(shè)計(jì)需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文件支持。Qt組件的設(shè)計(jì)需要基于framebuffer進(jìn)行，在Linux系統(tǒng)架構(gòu)之下需要根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的版本進(jìn)行設(shè)計(jì)，找準(zhǔn)動(dòng)態(tài)接口之后設(shè)計(jì)出相應(yīng)的LCD接口和初始化端口，包括畫(huà)面緩沖區(qū)域和相應(yīng)的DMA 區(qū)域的控制，同時(shí)需要針對(duì)畫(huà)面緩沖設(shè)置一對(duì)讀寫(xiě)代碼，具體根據(jù)查找的需要可以適用不同的數(shù)據(jù)接口，根據(jù)qt系統(tǒng)底層的抽象設(shè)計(jì)可以設(shè)計(jì)QScreen或者類(lèi)似于QGfx的設(shè)計(jì)，根據(jù)QScreen可以嘗試抽象的底層現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，如果明了顯示設(shè)備的描述和操作之后，在系統(tǒng)打開(kāi)和關(guān)閉功能的設(shè)計(jì)之上就可以建立不同的操作對(duì)象。Qt的底層設(shè)計(jì)有一些類(lèi)似于Qscreen的種類(lèi)，可以進(jìn)行底層設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)于顯示設(shè)備的基本描述和操作方法的設(shè)計(jì)也能進(jìn)行，如果聲明了對(duì)于基礎(chǔ)顯示設(shè)備的描述和操作之后，還可以在打開(kāi)和關(guān)閉方面進(jìn)行操作，在打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)候可以嘗試不同的操作對(duì)象的創(chuàng)建，在QGfx的設(shè)計(jì)和抽象顯示的設(shè)備操作方面進(jìn)行接口的設(shè)計(jì)和畫(huà)面比例的選擇，可以設(shè)計(jì)畫(huà)面的幀速率和矩形設(shè)計(jì)等步驟，進(jìn)行簡(jiǎn)單的ALPHA操作。

進(jìn)行qt的操作可以基于qt技術(shù)實(shí)現(xiàn)Signal的操作，不同于大多數(shù)的GUI工具，大多數(shù)的GUI都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)軟件的控制，所控制的都是一些函數(shù)的模擬，在QT的設(shè)計(jì)當(dāng)中，進(jìn)行Signal和Slot設(shè)計(jì)都需要進(jìn)行一些基礎(chǔ)替代，回調(diào)部分函數(shù)的指針，在應(yīng)用Slot的時(shí)候需要關(guān)注對(duì)象間的復(fù)雜操作，圖形和圖像之間需要根據(jù)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行窗口圖形的設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)，圖形畫(huà)面的鏈接主要根據(jù)窗口圖形的設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸建立相關(guān)性對(duì)象，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要關(guān)注動(dòng)畫(huà)屬性，可以嘗試將物理屬性和參數(shù)特征結(jié)合到一起，這樣在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，系統(tǒng)界面也會(huì)活動(dòng)起來(lái)，形成的圖像就會(huì)逼真而生動(dòng)。

Qt中所有的軟件設(shè)計(jì)需要基于Qevert，qt的回路設(shè)計(jì)的就是列隊(duì)里面取得的本地窗口需要轉(zhuǎn)換成QEvent，然后需要將相關(guān)的事件轉(zhuǎn)化后發(fā)到QObject當(dāng)中去，根據(jù)具體的QObject設(shè)計(jì)相應(yīng)具體的函數(shù)進(jìn)行調(diào)用和接收，這是一種內(nèi)部程序的生成機(jī)制。Qt中與內(nèi)部程序相對(duì)應(yīng)的生成機(jī)制都是建立在底層輸入設(shè)備之上的，qt當(dāng)中的輸入設(shè)備都具有一些鍵盤(pán)和鼠標(biāo)組件，其中的鼠標(biāo)可以抽象為QWSMouseHandle，鍵盤(pán)設(shè)備當(dāng)中的抽象軟件大都是利用QWSMouseHandle進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

2.3組態(tài)軟件的核心

和windows操作系統(tǒng)類(lèi)似的還有一些數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)，需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)照，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行配置之后對(duì)相應(yīng)的設(shè)置文件進(jìn)行編譯和操作，在Linux系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，可以嘗試Oracle和sql等多種，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)就是MYSQL。該數(shù)據(jù)庫(kù)是根據(jù)客戶機(jī)和服務(wù)器建立起來(lái)的簡(jiǎn)單的管理數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)服務(wù)器和相應(yīng)的客戶程序連接起來(lái)，根據(jù)客戶程序的不同和數(shù)據(jù)庫(kù)組成的不同，進(jìn)行相應(yīng)的代碼開(kāi)發(fā)，方便用戶自由的使用。根據(jù)強(qiáng)大和靈活的屬性，可以進(jìn)行豐富端口的設(shè)計(jì)，相應(yīng)的編譯程序和端口程序也比較小巧，在系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)MySQL和ODBC等基本結(jié)構(gòu)，可以方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)等操作，在對(duì)應(yīng)的多種設(shè)計(jì)語(yǔ)言的幫助之下，可以方便的對(duì)不同的編譯程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如以MySQL為例，可以在Linux系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)多步驟的操作。

3結(jié)語(yǔ)

在總結(jié)了幾種常見(jiàn)的嵌入式Linux系統(tǒng)的GUI設(shè)計(jì)方法和特征的應(yīng)用之后，在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組件的設(shè)計(jì)之中可以嘗試進(jìn)行qt系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，本文所著重闡述的就是qt程序的開(kāi)發(fā)，所著重論述的就是系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)和相關(guān)技術(shù)的合成，當(dāng)組成了一種嵌入式系統(tǒng)之后，就可以實(shí)現(xiàn)在Linux系統(tǒng)環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行qt系統(tǒng)工具的開(kāi)發(fā)和Linux系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖熹，易克非.基于嵌入式Linux系統(tǒng)下的Qt測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)[J].兵工自動(dòng)化，2013，32（08）：94-96.

[2] 劉治國(guó)，陳新華.基于Linux和Qt的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2012，38（04）：23-26.