基于MiniGUI的多进程图形用户界面的研究

图2 窗口关系逻辑框图

　　2.2 多任务优先级分配

　　由于嵌入式设备在硬件资源上的局限性，GUI系统对新的任务请求进行运行优先级的分配和管理，以避免低运行级任务造成系统资源的浪费。GUI系统优先运行级别较高的任务，对新产生的任务按照预定方式分配相应的运行级别，并与当前运行的任务级别进行比较，如果新任务是最高运行级别的任务，则挂起其他任务直到新任务处理结束；如果是相同运行级别的任务则把新任务加入到运行队列的队尾，由内核分配CPU时间片和内存资源，与其他的任务一起进行多任务的并发处理；如果新任务运行级别最低则将被放入到系统等待队列中，直到其他任务处理完成再处理新任务。判断流程如图3示：

图3运行级别判断流程图

　　3嵌入式开发环境构建

　　完整的嵌入式开发环境由嵌入式目标板和宿主机构成，两者通过网线、计算机串口和JTAG连接。用户程序在宿主机平台上进行开发，交叉编译过的程序烧写到开发板中的Flash芯片中。

　　3.1宿主机

　　宿主机安装Redhat9.0操作系统、MiniGUI开发环境和开发工具集。工具集包括交叉编译器gcc、调试器gdb、C函数库glibc和二进制工具集binutils。

　　3.2 目标板

　　1）引导程序（Boot Loader）

　　是系统复位后执行的一段代码，首先完成系统硬件的初始化，包括时钟设置、存储区影射等，然后跳转到操作系统内核的入口，将系统控制权交给操作系统。Boot Loader独立于操作系统而高度依赖系统硬件，必须自行设计。本文采用vivi作为系统的引导程序。其启动分为两个阶段：第一阶段代码采用汇编语言编写，主要进行与CPU以及存储设备密切相关的工作，并进行初始化；第二阶段采用C语言编写，来实现一般的流程及对板级的一些驱动支持。

　　2）Linux内核

　　一般的嵌入式操作系统如uClinux、uC/OS-II通常运行在没有MMU的CPU上，因此在进程编程时具有较大的困难度，所以选择具有完整Unix特性的Linux作为操作系统。开发板采用打过补丁的Linux-2.4.18-rmk7的内核，内核和补丁可以从ARM的官方网站上下载。在配置内核时去掉无关的功能以减少内核大小，如SCSI、IrDA、手柄等。

　　3）根文件系统

　　嵌入式根文件系统（root filesystem）是嵌入式Linux系统的核心部分 ，包含系统使用的软件和库，以及所有用来为用户提供支持架构和用户使用的应用软件，并作为存储区读写结果的区域。

　　4多进程GUI的实现

　　基于以上分析，本图形用户界面系统采用微C/S机制，用共享内存的进程间通信机制实现数据交换，通过套接字实现客户程序与服务器程序通信。服务器程序实现窗口结构队列管理，获取系统产生的鼠标和键盘消息并进行分发。客户进程从IPC消息队列获取发往自己的消息，并通过共享内存实现窗口剪切。

　　经过交叉编译的可执行图形应用程序可以通过NFS下载到开发板，然后通过串口调试工具进行远程调试。在应用程序调试完成后将裁减后的MiniGUI的函数库、配置文件放到为开发板准备的根文件系统中，并把主界面的可执行文件加入到文件系统的启动脚本，用重新得到的根文件系统生成镜像文件，然后烧写到开发板Flash上，在开发板启动后即可以进入到图形界面。该系统在嵌入式开发平台上能够实现多窗口运行，并且在调用产生高任务级别的任务时能够顺利实现任务挂起功能。

　　5结束语

　　目前嵌入式产品的在功能实现上日益复杂化，简单的图形用户界面系统已经很难满足用户的实际需要，比如将来的智能手机将融入电子地图、定位导航系统、PDA、电子字典、多媒体播放等多功能，单一的窗口操作界面显然不符合用户要求。基于多进程的GUI系统能够实现多任务、支持多窗口，并且具有良好的系统稳定性，因此必然是嵌入式产品开发的一个重点，也是未来嵌入式图形用户界面的发展方向。

　　参考文献

　　[1] 周立功等. ARM嵌入式MiniGUI初步与应用开发范例[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2006。

　　[2] David Mosberger, Stephane Eranian，IA-64 Linux Kernel Design and Implementation[M]。Prince Hall, Jan 30, 2002

　　[3] MiniGUI编程指南 V2.0 [Z]。http://www.minigui.com

　　[4] MiniGUI API Reference Manual for V1.3 [Z]. http://www.minigui.com

　　[5] 郑桦，刘清，邢航，徐智穹。构造嵌入式Linux的文件系统[J]。微计算机信息，2004,20(8)：49~50