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Microwindows是由Gregory Haerr組織的一個(gè)開(kāi)放源碼項目，是嵌入式系統中廣泛應用的一種圖形用戶(hù)接口(GUI)，該項目的目標是在嵌入式Linux平臺上提供與普通個(gè)人電腦類(lèi)似的圖形用戶(hù)界面。作為X_Windows的替代品，Microwindows提供了和X_Windows類(lèi)似的功能，但是卻占用很少的內存，根據用戶(hù)的配置，Microwindows占用的內存資源只有100KB"600KB左右。Microwindows的核心是基于顯示設備接口的，可移植性較強，其本身提供了多種嵌入式系統常見(jiàn)的顯示設備驅動(dòng)程序。目前新版本的Microwindows已經(jīng)內建了FrameBuffer，因此可以不局限于Linux的開(kāi)發(fā)平臺，在eCos、FreeBSD、MINIX等操作系統上都可以運行。在基于Linux的開(kāi)發(fā)平臺上，可以使用FrameBuffer機制直接讀寫(xiě)顯存，也可以調用SVGALib庫。在基于Linux的FrameBuffer機制中，Microwindows支持每像素1位、2位、4位、8位、16位、32位的色彩/灰度，并通過(guò)調色板技術(shù)將RGB格式的顏色空間轉換為目標機上的顏色進(jìn)行顯示。Microwindows系統可以圖形方式支持在主機平臺上的仿真目標平臺開(kāi)發(fā)，因此Microwindows應用程序就可以直接在臺式機上進(jìn)行編寫(xiě)和開(kāi)發(fā)，通過(guò)交叉編譯就可在目標平臺上運行。 本文論述了在基于S3C44B0X的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺上，移植了?CLinux操作系統，并通過(guò)修改內核、編寫(xiě)FrameBuffer幀緩沖設備驅動(dòng)程序，使?CLinux內核能夠支持幀緩沖設備，在此基礎上移植Microwindows的方法與過(guò)程。 MicroWindows的體系結構 針對嵌入式系統的特性，Microwindows采用了層次化結構，每一層完成特定的功能，如圖1所示。 圖1 Microwindows體系結構 設備驅動(dòng)層 設備驅動(dòng)程序的接口函數定義在device.h中，其中包括了屏幕驅動(dòng)程序、鼠標驅動(dòng)程序和鍵盤(pán)驅動(dòng)程序。圖形引擎層提供的與設備無(wú)關(guān)的圖形引擎例程通過(guò)調用設備驅動(dòng)程序跟硬件設備交互，這就保證了當平臺硬件設備發(fā)生變化的時(shí)候，只需要改寫(xiě)相應的驅動(dòng)程序即可，無(wú)需修改上層代碼。Microwindows 提供基于Linux2.2.X內核的幀緩沖設備驅動(dòng)程序，通過(guò)/dev/fb0 設備文件，利用mmap()系統調用將顯示緩存映射至系統內存中。 圖形引擎層 Microwindows系統中的核心函數是在圖形引擎層通過(guò)調用下層硬件設備驅動(dòng)程序來(lái)實(shí)現的。這些函數對屏幕、鼠標、鍵盤(pán)等驅動(dòng)程序進(jìn)行了封裝，為API提供了服務(wù)，用戶(hù)調用最上層提供的編程接口，而不需要直接調用引擎層的例程。在Microwindows的源代碼中，核心的例程包括： devdraw.c： 主要的圖形繪制操作，描畫(huà)和填充、圓、多邊形、文本與位圖的顯示，顏色轉換相關(guān)的代碼； devclip.c： 剪裁操作； devmouse.c：處理鼠標操作的信息； devkbd.c： 處理鍵盤(pán)操作的信息； devpalX.c： 與調色板相關(guān)的代碼； devimage.c: 實(shí)現對GIF、BMP、JPEG、PPM 等格式圖形的顯示操作； fongt_xxxx.c: 對不同字體的顯示操作 API Microwindows提供了兩種類(lèi)型的API，以便更好地適應在不同平臺上應用程序的移植。一種是與Win32/Win CE 基本兼容的API，支持大多數的圖形操作，它的API是基于消息機制的。另一種是采用X體系的Nano-X API，它是Client/Server模式的，在客戶(hù)端的API函數以nx……( )命名，在服務(wù)端的API函數以Gr……( )命名。 具體實(shí)現 下面具體論述Microwindows在PC機和S3C44B0X開(kāi)發(fā)板上的實(shí)現。首先，需要下載相應的安裝包，本文下載的是0.90版本的Microwindows和相應的字庫文件。同時(shí)，由于Microwindows需要使用FreeType庫函數產(chǎn)生TrueType字體，因此還需要下載安裝FreeType，這里使用的的是1.3.1版本的FreeType。 PC機上實(shí)現 解壓縮相關(guān)的安裝包，安裝FreeType之后，就可以開(kāi)始運行Microwindows。在解壓縮目錄中輸入命令：./xconfigure，就會(huì )出現相應的配置菜單，由于是在PC機上運行，應根據具體的參數配置Microwindows。具體的參數配置如下： (1) 點(diǎn)擊Compiling Option ，進(jìn)入編譯選項。在隨后彈出的子窗口中選中Optimize，點(diǎn)擊OK 返回即可。 (2) 點(diǎn)擊Platform，進(jìn)入開(kāi)發(fā)平臺選項。由于是在PC機上運行，選擇“Linux(Native)”選項。在其后的“Option”選項中，按如下配置：“Screen Driver”選項中，由于是在PC機上運行，選擇“X11”；在“Mouse Driver”鼠標選項中，選擇“GPM mouse”；在“Keyboard Driver”鍵盤(pán)選項中，選擇“TTY”。 (3) 點(diǎn)擊“Libraries to Compile”，進(jìn)入鏈接庫配置選項。其中有NanoX庫和Microwindows 庫，在“NanoX”的“Option”選項中，選擇“Link app into Server”和“compile demos”選項。 關(guān)于其他的參數配置，包括字庫、文件格式支持等應根據具體的情況進(jìn)行配置。至此，Microwindows在PC機上運行的配置工作已經(jīng)完成，存盤(pán)退出，屏幕顯示配置成功。輸入命令：make，完成編譯工作。當編譯完成后，在SRC的bin目錄下有很多演示程序，一些是基于Nano—X API 的，一些是基于win32 API 的，運行即可。 以上簡(jiǎn)單論述了Microwindows在PC機上運行的方法與過(guò)程，PC機上的運行過(guò)程相對簡(jiǎn)單，只需要按照實(shí)際情況進(jìn)行配置，編譯即可。 嵌入式開(kāi)發(fā)板上的實(shí)現 下面論述Microwindows在以S3C44B0X為主控芯片的嵌入式開(kāi)發(fā)板中運行的步驟與方法。首先需要建立交叉編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境，這里建立的編譯器是arm-elf-gcc，匯編器是arm-elf-as，鏈接器為arm-elf-ld和庫管理器arm-elf-ar。接著(zhù)，移植相應的?CLinux，關(guān)于此類(lèi)的文章已經(jīng)較多，在此就不贅述了。最后，在CLinux內核中將S3C44B0X的幀緩沖設備驅動(dòng)打開(kāi)，并需要建立/dev/fb0設備節點(diǎn)，關(guān)于S3C44B0X的幀緩沖設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)已另文發(fā)表。至此，已經(jīng)做好Microwindows移植的基礎工作，下面具體論述實(shí)現的步驟與方法。 在Microwindows的配置過(guò)程中，可以利用./xconfigure命令進(jìn)入菜單配置界面,當然也可以通過(guò)直接修改配置文件“src/config”對Microwindows進(jìn)行配置。這里采用的是后者，其中幾個(gè)比較關(guān)鍵的選項包括體系結構、交叉編譯器、每像素位數、幀緩沖等，具體的配置參數如下： (1) 關(guān)于體系結構和編譯器選項 (2) 每像素位數SCREEN_PIXTYPE= MWPF_TRUECOLOR332對于S3C44B0X，在彩色模式下，1個(gè)字節8位(3位紅色、3位綠色、2位藍色)的圖像數據對應一個(gè)像素點(diǎn)，即像素點(diǎn)字節在存儲器中保存的格式為332位。因此在設定Microwindows的每像素位數時(shí)將其格式設置為332，根據頭文件的定義設定為MWPF_TRUE COLOR332。 (3) 幀緩沖設備由于是在嵌入式開(kāi)發(fā)平臺上運行，有別于在PC機上，此時(shí)Microwindows應該是基于幀緩沖驅動(dòng)，即需要調用/dev/fb0設備，因此參數的配置應該為： 還有其他某些相關(guān)的配置參數，應根據實(shí)際情況進(jìn)行配置。至此，完成了對Microwindows的配置工作，下面需要根據?CLinux的特性，對Microwindows的源代碼進(jìn)行相應修改。具體需要修改的地方包括三個(gè)方面： 在打開(kāi)幀緩沖設備時(shí)，需要調用void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offsize)函數，將屏幕緩沖區映射到用戶(hù)地址空間。在基于PC機開(kāi)發(fā)時(shí)，由于在Linux系統下，參數flags默認為MAP_SHARED，即對映射區域的寫(xiě)入數據會(huì )復制回文件內，而且允許其他映射該文件的進(jìn)程共享。由于?CLinux是沒(méi)有MMU(內存管理單元)的，因此參數flags應為MAP_FIXED ，即如果參數start所指的地址無(wú)法成功建立映射時(shí)，則放棄映射，不對地址做修正。因此，應該修改文件/SRC/drivers/scr_fb.c，將mmap()函數中的flags參數改為MAP_FIXED。 如果此時(shí)直接編譯經(jīng)過(guò)配置和修改源代碼的Microwindows，會(huì )提示出現“undefined reference to ‘_ _CTOR_LIST’”和“undefined reference to ‘_ _DTOR_LIST’”的錯誤。這是由于原來(lái)在libgcc中是有_ _CTOR_LIST和_ _DTOR_LIST參數定義的，但在?CLinux的交叉編譯鏈中，該符號被刪掉。在elf2flt的link script中提供了這兩個(gè)符號的定義，使用CLinux的交叉編譯鏈編譯可執行程序就必須用-elf2flt選項。因此應在編譯的選項里加上“-elf2flt”，修改的文件包括demos文件夾下各個(gè)相關(guān)文件夾的Makefile文件。 由于CLinux缺少MMU硬件的支持，無(wú)法實(shí)現fork( )函數，而只能使用vfork( )函數，因此在含有fork( )函數的文件中應加入相應的條件編譯指令，用vfork( )來(lái)代替fork( )。 以上3個(gè)修改是比較重要，至此已完成了整個(gè)Microwindows在S3C44B0X嵌入式開(kāi)發(fā)板中的移植，編譯即可。最后，將編譯好的演示程序復制到CLinux內核中，再編譯內核，將編譯好的內核映像文件下載至RAM中，即可運行演示。 結語(yǔ) 本文主要論述了Microwindows的體系結構，并且介紹了在PC機上和基于S3C44B0X的嵌入式開(kāi)發(fā)板上運行的步驟和方法，指出了在開(kāi)發(fā)過(guò)程應該注意的問(wèn)題。下面就可以利用相應的開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)Microwindows的應用程序，從而實(shí)現相應的功能。 |
