基于MiniGUI的机车显示终端图形用户界面研究

机车显示终端是机车乘务员与机车设备之间进行人机信息交互的主要设备。在实际运用中，显示终端将机车的行车安全信息、故障信息和设备状态等反映给乘务员，以便有效地指导乘务员操作，确保机车安全，减小机车故障的影响。

机车显示终端用户界面是机车乘务员与机车显示终端相互交流信息的主要方式。机车乘务员对机车显示终端的关键技术并不熟悉，所以要求显示终端用户界面必须直观、认读性好，且与乘务员交互性好。目前我国的机车显示终端大多采用DOS操作系统。为了使用图形界面，开发工作必须从底层开始，难度和工作量都很大。

MiniGUI是一个自由软件项目，其目标是为基于Linux的实时嵌入式系统提供一个轻量级的图形用户界面支持系统。免费的MiniGUI库文件和资源文件等可以从因特网上下载。在本文中，作者下载到的是其1.3.3版本。利用MiniGUI技术，本文研究并开发出以嵌入式Linux为操作系统的机车显示终端的图形用户界面。

系统整体设计方案

显示终端硬件设计

机车车载显示终端硬件主要由研华科技PCM-9372型号的PC/104主板作为硬件平台核心，其CPU为VIA Eden系列的处理器，与x86体系完全兼容。机车显示终端显示器选用SHARP公司的10寸彩色TFT液晶显示屏。

显示终端软件设计

机车显示终端软件主要由嵌入式Linux和MiniGUI构成，并需要对Linux进行裁减并移植到机车显示终端的硬件平台上。机车显示终端图形用户界面程序以及有关应用程序的开发则基于MiniGUI完成。机车显示终端软件结构如图1所示。  

  
图1 机车显示终端软件结构图

MiniGUI的裁减与移植

在开发主机上进行MiniGUI的配置、编译和安装之后，MiniGUI的体积大小为10M左右，对于嵌入式系统来说，这个体积过于庞大，必须对其进行裁减。MiniGUI的裁减工作可利用编译选项和修改配置文件来完成。最终，其体积可裁减到2M，满足机车显示终端嵌入式系统的要求。裁减工作具体做法如下：

(1)在编译libminigui时，使用如下配置选项：
./configure
--disable-static ；不支持静态链接库
--disable-lite ；编译成thread版本
--disable-debug ；在应用程序调试成功后，不支持调试信息
--disable-tracemsg ；不支持跟踪信息
--enable -flatstyle；支持平面窗口，而不是3D窗口
--disable-svgalib
；不支持svgalib引擎
--disable-libggi
；不支持libggi引擎
--enable-fblin
；16支持16bpp的FrameBuffer引擎
--enable -nativeial
；支持本地ial
这样，编译Libminigui时仅仅生成动态链接库，MiniGUI体积也就大大减小。

(2)修改/usr/local/etc/MiniGUI.cfg配置文件MiniGUI.cfg中可供裁减的内容包括systemFONT、truetypeFONTs、cursorinfo、iconinfo、bitmapinfo以及imeinfo等选项。

在裁减完成后，需要将以下文件拷贝到目标机存储器的相应位置：
①MiniGUI的函数库，包括libminigui、libmywins和libmgext等，还包括其他的应用程序函数库等。
②MiniCUI的配置文件，即/usr/local/etc/MiniGUI.cfg文件。
③MiniGUI所使用的资源文件，即usr/local/lib/minigui/res。
这样，就将裁减后的文件移植到目标机上。

基于MiniGUI的图形用户界面设计与开发

机车车载显示终端的图形用户界面主要完成数据的显示、查询和用户输入等功能，在设计上要求简单实用、操作方便。

MiniGUI是一种基于线程的窗口系统，界面控制线程和应用逻辑可以用不同的线程来完成，且线程相互之间通过消息来完成数据传递。MiniGUI使用消息驱动作为应用程序的创建架构，主窗口可以单独属于一个线程，也可以附属于其它主窗口。

本文将机车车载显示终端正常状态下的显示界面设定为主窗口，MiniGUI为每个主窗口建立单独的消息队列，在该主窗口基础上派生出的其它主窗口、对话框及其控件均使用同一消息队列。在主函数MiniGUIMain中创建并显示主窗口，同时建立窗口结构与窗口过程的联系，然后从窗口管理器中获取、翻译并分发消息，而窗口过程则负责处理各个窗口的消息。消息可以有许多种类型，不同类型的消息可以完成不同的处理，如MSG_PAINT消息的处理通常用来绘制窗口，而MSG_CLOSE消息的处理则用来完成应用的结束。需要说明的是，也可以在MiniGUIMain函数中建立其它应用线程。综合上述过程，得出主界面设计流程图如图2所示。  

  
图2 主界面设计流程图

设计完成的显示终端主界面如图3所示。  

  
图3 机车车载显示终端主界面

在主界面中可以实现的工作主要包括：
(1) 刷新数据显示：需要刷新的数据包括速度、限速、信号机编号和类型、距信号机距离、时间等；
(2) 刷新状态指示显示：包括当前色灯以及屏幕右边的各种状态指示；
(3) 刷新图形显示：根据当前的数据，画出前方4km和后方1km的速度、限速曲线以及平纵断面和道桥隧等。
(4) 机车位置显示：主界面左侧约1/5处有一条垂直分割线，表示此处为当前机车位置。机车由一个蓝色图标表示。

其它图形用户界面设计中，主要利用面向对象的方法，采用对话框模板来进行界面编程。该模板中定义了对话框本身的一些属性，比如位置和大小，同时还定义了对话框中所有控件的初始信息，包括位置、大小、风格等。