基于嵌入式Linux圖形用戶(hù)接口的實(shí)現(xiàn)方法

隨著Internet與網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展 并向家庭領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，使消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信(3C)一體化趨勢(shì)日趨明顯，嵌入式系統(tǒng)再度成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。嵌入式實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)以?xún)r(jià)格低廉、功能強(qiáng)大又易于移植而正在被廣泛采用，成為新興的力量，如今隨著WAP手機(jī)、PDA、機(jī)頂盒、及DVD/VCD播放機(jī)已經(jīng)迅速普及，用戶(hù)對(duì)這些手持式設(shè)備的GUI提出了更高的要求，希望能看到像PC機(jī)才擁有的華麗美觀的GUI。GUI已經(jīng)成為了人與機(jī)器溝通的橋梁，嵌入式系統(tǒng)對(duì)GUI的需求越來(lái)越高，而這一切均要求有一個(gè)輕型、占用資源少、高性能、高可靠、可配置及美觀的GUI支持。

　　1 Java的圖形界面工具

　　Java技術(shù)對(duì)于服務(wù)器，個(gè)人電腦和嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)偉大的技術(shù)。由于其具有跨平臺(tái)等特性。Java在服務(wù)器和桌面電腦方面的應(yīng)用是非常成功的。然而在GUI方面，Java只用非常有限的一些特征去構(gòu)建圖形用戶(hù)界面。其思想就是采用平臺(tái)無(wú)關(guān)的Java應(yīng)用程序接口打包到不同的操作系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)本地圖形用戶(hù)界面，被稱(chēng)之為抽象的窗口工具(AWT)。僅有普通的部件如文件域、文本區(qū)、選擇框、單選按鈕、列表框和按鈕被AWT支持，圖形和圖像的特性支持非常有限，也就是說(shuō)，只足夠構(gòu)建簡(jiǎn)單的applet程序。認(rèn)識(shí)到需要更高級(jí)的圖形用戶(hù)界面組件和圖形能力，Sun公司開(kāi)發(fā)了Swing，Java 2D，Java3D，圖像的輸入/輸出，以及Java高級(jí)圖像(JAI)。Swing是用來(lái)構(gòu)建Java圖形界面的標(biāo)準(zhǔn)API(應(yīng)用程序接口)，一些AWT類(lèi)由Swing基礎(chǔ)而來(lái)。它有一套完全的組件從按鈕到文件域、表格、樹(shù)型和文件編輯器。這些組件不依賴(lài)于操作系統(tǒng)本地的部件，而是用原始的圖形像直線(xiàn)、矩形、文字畫(huà)出。這種畫(huà)代表感觀插件，它能夠模仿本地的感觀。SWT是基于Java開(kāi)發(fā)的，它的設(shè)計(jì)理念是最大化了操作系統(tǒng)的圖形構(gòu)件的API，就是說(shuō)只要操作系統(tǒng)提供了相應(yīng)圖形的構(gòu)件，那么SWT只是簡(jiǎn)單應(yīng)用JNI技術(shù)調(diào)用它們，只有那些操作系統(tǒng)中不提供的構(gòu)件，SWT才自己去做一個(gè)模擬的實(shí)現(xiàn)。另外SWT還提供對(duì)操作系統(tǒng)本地圖形用戶(hù)界面的直接訪(fǎng)問(wèn)，因此，基于SWT的Java應(yīng)用程序擁有本地的圖形用戶(hù)界面并且可以和本地別的應(yīng)用程序和部件集成在一起。使用SWT開(kāi)發(fā)包，簡(jiǎn)單、跨平臺(tái)、可靠等這些Jaya語(yǔ)言本身所具有的優(yōu)點(diǎn)正漸漸融合到圖形界面的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中去。Java語(yǔ)言的另一扇成功之門(mén)正在逐漸打開(kāi)。

　　2 SWT+GtkFB圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

　　2.1 SWT+GtkFB圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

　　2.1.1 SWT

　　SWT處于體系機(jī)構(gòu)的最上層，它與Java內(nèi)的AwT和Swing同屬于設(shè)計(jì)圖形界面所需的高級(jí)函數(shù)庫(kù)。而且SWT針對(duì)AWT 以及Swing的一些問(wèn)題作了改善，如今它已發(fā)展成一套與作業(yè)系統(tǒng)無(wú)關(guān)的圖形元件函數(shù)庫(kù)。在元件的產(chǎn)生方面采用了適當(dāng)?shù)哪M，在基本的元件方面是采用原有作業(yè)系統(tǒng)的，對(duì)于較復(fù)雜的元件才用仿真的技術(shù)。基于SWT的Java應(yīng)用程序擁有本地的圖形用戶(hù)界面，并且可以和本地別的應(yīng)用程序，以及部件集成在一起。

　　SWT是基于Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出來(lái)的高級(jí)圖形元件庫(kù)，如圖2所示SWT在Java端通過(guò)JNI(Java Native InteRFace)技術(shù)直接調(diào)用native端的GtkFB來(lái)使用操作系統(tǒng)的資源，JNI技術(shù)使得SWT程序可以與其他語(yǔ)言編寫(xiě)的Native端的代碼互相協(xié)作，將它們整合在一起；另一方面可使運(yùn)行在JVM(JAava虛擬機(jī))中的SWT代碼調(diào)用GtkFB庫(kù)函數(shù)或其他程序；此外利用Invocation API，可將Java虛擬機(jī)嵌入到native端的應(yīng)用中。JNI這個(gè)接口是雙向的，相當(dāng)于橋梁和紐帶，它將SWT代碼和native端的GtkFB代碼連接起來(lái)。

　　2.1.2 Gtk庫(kù)

　　如圖1所示，GTK會(huì)用到幾個(gè)連接庫(kù)，如基本數(shù)據(jù)類(lèi)型用的Glib庫(kù)，它是由基礎(chǔ)類(lèi)、核心應(yīng)用支持類(lèi)、實(shí)用功能類(lèi)、數(shù)據(jù)類(lèi)和對(duì)象系統(tǒng)類(lèi)五個(gè)部分組成的。

　　Pango是用于國(guó)際化文本的布局和顯示的全功能框架。Pango可以處理以非從左到右方向排列的文本，并且可以容易地管理復(fù)雜語(yǔ)言，甚至還可以處理根據(jù)使用環(huán)境而采用不同形式的信函。例如它支持雙向文本，用戶(hù)可以將從左到右的文本和從右到左的文本混合編排；還可有用于確定各種復(fù)雜文本(如阿拉伯語(yǔ)和泰米爾語(yǔ))形狀的插件。Pango不僅僅是國(guó)際化，而且Pango庫(kù)在Xft和XRender的支持下能很好地處理抗鋸齒字體文本的顯示。

　　Pango還支持各種圖形格式如libpng，libjpeg，libtiff和Framebuffer port用的FreeType等。實(shí)際上GTK提供gdk-pixbuf，gdk和gtk三個(gè)連接庫(kù)，其中Gdk-pixbuf讓我們可做相關(guān)的圖像工作，gdk是窗口繪圖系統(tǒng)的抽象層，framebuffer相關(guān)的工作大部分在此完成，而gtk則是高層的應(yīng)用程序接口。

　　Atk(Accessibility Toolkit)可訪(fǎng)問(wèn)性工具箱。GTK充分利用ATK使殘障人士(如視力低下或行動(dòng)不便)與GTK應(yīng)用程序交互成為可能。