Microwindows在基于单片机嵌入式系统中的移植

引言

microwindows是由gregory haerr组织的一个开放源码项目，是嵌入式系统中广泛应用的一种图形用户接口(gui)，该项目的目标是在嵌入式linux平台上提供与普通个人电脑类似的图形用户界面。作为x_windows的替代品，microwindows提供了和x_windows类似的功能，但是却占用很少的内存，根据用户的配置，microwindows占用的内存资源只有100kb~600kb左右。microwindows的核心是基于显示设备接口的，可移植性较强，其本身提供了多种嵌入式系统常见的显示设备驱动程序。目前新版本的microwindows已经内建了framebuffer，因此可以不局限于linux的开发平台，在ecos、freebsd、minix等操作系统上都可以运行。在基于linux的开发平台上，可以使用framebuffer机制直接读写显存，也可以调用svgalib库。在基于linux的framebuffer机制中，microwindows支持每像素1位、2位、4位、8位、16位、32位的色彩/灰度，并通过调色板技术将rgb格式的颜色空间转换为目标机上的颜色进行显示。microwindows系统可以图形方式支持在主机平台上的仿真目标平台开发，因此microwindows应用程序就可以直接在台式机上进行编写和开发，通过交叉编译就可在目标平台上运行。

本文论述了在基于s3c44b0x的嵌入式开发平台上，移植了?clinux操作系统，并通过修改内核、编写framebuffer帧缓冲设备驱动程序，使?clinux内核能够支持帧缓冲设备，在此基础上移植microwindows的方法与过程。

microwindows的体系结构

针对嵌入式系统的特性，microwindows采用了层次化结构，每一层完成特定的功能，如图1所示。

图1 microwindows体系结构

设备驱动层

设备驱动程序的接口函数定义在device.h中，其中包括了屏幕驱动程序、鼠标驱动程序和键盘驱动程序。图形引擎层提供的与设备无关的图形引擎例程通过调用设备驱动程序跟硬件设备交互，这就保证了当平台硬件设备发生变化的时候，只需要改写相应的驱动程序即可，无需修改上层代码。microwindows 提供基于linux2.2.x内核的帧缓冲设备驱动程序，通过/dev/fb0 设备文件，利用mmap()系统调用将显示缓存映射至系统内存中。

图形引擎层

microwindows系统中的核心函数是在图形引擎层通过调用下层硬件设备驱动程序来实现的。这些函数对屏幕、鼠标、键盘等驱动程序进行了封装，为api提供了服务，用户调用最上层提供的编程接口，而不需要直接调用引擎层的例程。在microwindows的源代码中，核心的例程包括：

devdraw.c： 主要的图形绘制操作，描画和填充、圆、多边形、文本与位图的显示，颜色转换相关的代码；

devclip.c： 剪裁操作；

devmouse.c：处理鼠标操作的信息；

devkbd.c： 处理键盘操作的信息；

devpalx.c： 与调色板相关的代码；

devimage.c: 实现对gif、bmp、jpeg、ppm 等格式图形的显示操作；

fongt_xxxx.c: 对不同字体的显示操作

api

microwindows提供了两种类型的api，以便更好地适应在不同平台上应用程序的移植。一种是与win32/win ce 基本兼容的api，支持大多数的图形操作，它的api是基于消息机制的。另一种是采用x体系的nano-x api，它是client/server模式的，在客户端的api函数以nx……( )命名，在服务端的api函数以gr……( )命名。

具体实现

下面具体论述microwindows在pc机和s3c44b0x开发板上的实现。首先，需要下载相应的安装包，本文下载的是0.90版本的microwindows和相应的字库文件。同时，由于microwindows需要使用freetype库函数产生truetype字体，因此还需要下载安装freetype，这里使用的的是1.3.1版本的freetype。

pc机上实现

解压缩相关的安装包，安装freetype之后，就可以开始运行microwindows。在解压缩目录中输入命令：./xconfigure，就会出现相应的配置菜单，由于是在pc机上运行，应根据具体的参数配置microwindows。具体的参数配置如下：

(1) 点击compiling option ，进入编译选项。在随后弹出的子窗口中选中optimize，点击ok 返回即可。

(2) 点击platform，进入开发平台选项。由于是在pc机上运行，选择“linux(native)”选项。在其后的“option”选项中，按如下配置：“screen driver”选项中，由于是在pc机上运行，选择“x11”；在“mouse driver”鼠标选项中，选择“gpm mouse”；在“keyboard driver”键盘选项中，选择“tty”。

(3) 点击“libraries to compile”，进入链接库配置选项。其中有nanox库和microwindows 库，在“n