基于GEF的MiniGUI可視化開發(fā)工具設(shè)計(jì)

1 概 述
隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，圖形用戶界面(Graphical User Interface，GUI)在嵌入式系統(tǒng)中的地位也越來越重要。
目前比較成熟的嵌入式GUI系統(tǒng)包括MicroWin-dows、Qt／Embedded、MiniGUI等。MicroWindows可移植性好，開發(fā)重點(diǎn)在底層的圖形引擎，但窗口系統(tǒng)和圖形接口方面的功能還比較欠缺。Qt／Embedded可移植性較好，基于Qt的X Window程序可以非常方便地移植到嵌入式系統(tǒng)，但對系統(tǒng)硬件要求較高，主要用于手持設(shè)備。MiniGUI最初是為了工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的，定制能力強(qiáng)，速度快，性能好，特別適合于實(shí)時性要求高的場合。由于受到嵌入式系統(tǒng)硬件資源的限制，對嵌入式系統(tǒng)GUI的基本要求包括：占用資源少、高性能、高可靠性、可配置。本文設(shè)計(jì)的可視化開發(fā)工具選擇MiniGUI作為圖形界面支持系統(tǒng)。
MiniGUI是一款遵循LGPL條款的純自由軟件，是根據(jù)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)量身定做的圖形界面支持系統(tǒng)，得到了廣泛應(yīng)用。它提供了完備的多窗口機(jī)制和消息傳遞機(jī)制，以及對話框和常用的控件類，包括文本框、按鈕、編輯框、列表框等；非常小巧，包含全部功能的庫文件僅為300 KB左右。傳統(tǒng)的MiniGUI程序開發(fā)是基于文本編輯器的，開發(fā)人員在程序源代碼編寫過程中無法預(yù)先看到窗口、控件的整體效果，缺乏一個可視化的開發(fā)環(huán)境。因此，本文設(shè)計(jì)了一個MiniGUI可視化開發(fā)工具，并使用Eclipse GEF(Graphical Editing Framework)實(shí)現(xiàn)。

2 可視化開發(fā)工具整體設(shè)計(jì)
2．1 功能需求
可視化開發(fā)工具要提供界面布局設(shè)計(jì)功能，主要包括：界面上控件位置的擺放、屬性的設(shè)置，為每個控件定義callback函數(shù)；菜單、狀態(tài)條、位圖編輯；響應(yīng)界面編輯過程中發(fā)生的交互事件，比如drop／drag、undo／redo、move、de-lete、resize等；保存及解析呈現(xiàn)相應(yīng)布局的功能；根據(jù)用戶設(shè)計(jì)生成可運(yùn)行的MiniGUI源代碼。
2．2 整體結(jié)構(gòu)
可視化開發(fā)工具主要由界面設(shè)計(jì)工具和源代碼生成工具兩部分組成。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

界面設(shè)計(jì)工具：實(shí)現(xiàn)所見即所得的界面編輯器功能，可以根據(jù)需要改變和調(diào)整顯示的內(nèi)容和形式，這使得用戶界面的制作非常方便。采用傳統(tǒng)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法來開發(fā)可視化界面，會遇到用戶界面和底層的數(shù)據(jù)雜合、接口擴(kuò)展導(dǎo)致的類膨脹等問題，因此界面設(shè)計(jì)工具使用MVC模式設(shè)計(jì)。用戶通過界面設(shè)計(jì)工具的“控件設(shè)計(jì)”設(shè)置控件屬性；“交互事件響應(yīng)”用于響應(yīng)界面編輯過程中發(fā)生的交互事件，完成控件屬性的修改。這兩部分對應(yīng)MVC中的Control-ler。“控件類”保存控件的各種屬性，對應(yīng)Model。“控件顯示”根據(jù)控件類的屬性設(shè)置顯示控件，對應(yīng)View。XML文檔則負(fù)責(zé)保存界面布局，控件類也能夠根據(jù)XML解析文檔內(nèi)容得到自身屬性。
源代碼生成工具：通過遍歷所有控件類的屬性，將圖形用戶界面布局按照運(yùn)行平臺要求(目前僅支持RTEMS)生成相應(yīng)的MiniGUI源代碼。
2．3 組織結(jié)構(gòu)
所有控件類通過樹的形式來管理。樹的頂層表示一個管理的工程，其下包括所有的對話框、菜單、狀態(tài)條及位圖資源，對話框的子節(jié)點(diǎn)是其上顯示的所有控件，菜單包括彈出菜單和菜單項(xiàng)，狀態(tài)條與對話框類似，樹形結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于XML文檔會被Java解析成樹形結(jié)構(gòu)，解析界面布局的過程就是一個樹的遍歷過程。使用樹形結(jié)構(gòu)來組織控件類，能夠讓軟件在邏輯上簡單易懂，控件組織關(guān)系清晰明了，并且通過樹的遍歷可以保存界面布局及生成源代碼。

由于圖形用戶界面中許多元素具有共同屬性，本文把這些元素的共有屬性及方法抽象出來作為基類。主要使用2個基類：容器類Content和控件類Control。Content主要包括容器ID、文字屬性及保存解析控件等方法；Control主要包括控件ID、位置大小、控件風(fēng)格等屬性，以及保存解析控件、生成源代碼等方法。其中，對話框、菜單、狀態(tài)條和位圖繼承自Content，如圖3(a)所示；對話框控件繼承自Control，如圖3(b)所示。在生成源代碼等操作時自頂向下遍歷整個界面工程，可直接調(diào)用基類的方法，無需區(qū)分控件具體的類別。這樣提高了代碼的重用度，減少了冗余代碼。