1、Microwindows 在 ARM 平台的移植摘 要：本文介绍了 Microwindows 在 ARM 平台的移植、图形编程机制及 Microwindows在基于 ARM 的嵌入式系统上的图形编程方法。关键词：嵌入式系统；Microwindows；ARM引言由于受系统内存大小的限制，在运行 Linux 的 ARM 平台上直接运行桌面的 X Windows 系统不太现实。Microwindows 是一个开放源码的嵌入式 GUI 软件，目的是把图形视窗环境引入到运行 Linux 的小型设备和平台上。作为 X Windows 系统的替代品，Microwindows 可以用更少的 RAM 和文件存储
2、空间(100K600KB)提供相似的功能，允许设计者轻松加入各种显示设备、鼠标、触摸屏和键盘等。同时，Microwindows 的可移植性非常好，现已成功移植到 MIPS、ARM 等多种平台上。Microwindows 在 ARM 平台的移植尽管 Linux 的 arch 目录下有对 ARM 处理器支持的代码，但由于 Linux 是在 X86 平台上实现的，很多方面都没有考虑到 ARM 平台的特殊性。将 Microwindows 移植到运行ARM-Linux 操作系统的 ARM 硬件平台上，需要如下几个步骤。1) 替换 fork( )系统调用。由于 ARM-Linux 不同于标准 Linux，
3、所以以标准 Linux 内核为支持目标开发的 Microwindows 源代码也必须作出相应的修改才能适应 ARM-Linux 系统。最主要的问题是 ARM-Linux 不提供 fork()系统调用，而以 vfork()调用取代。所以在 ARM- Linux 代码中 fork()的使用需要进行修改。可利用宏定义简便地将所有的 fork()调用用vfork()来替代。修改 Microwindows 的编译设置文件，并采用 ARM 交叉编译器 arm-elf-gcc。2) 确定传递给显示屏驱动程序的参数。具体地说，就是需要在打开 FrameBuffer 设备 /dev/fb0 时将显示屏的基本参数
4、传递给设备驱动程序。在 scr_fb.c 中的 fb_open(PSD psd)函数中修改如下：psdxrespsdxvirtres320；psdyres psdyvirtres240；psdlinelen40 ；psdsize320320；3) 编译 Microwindows。在 Red Hat 9.0 下建立 ARM 交叉编译环境，修改 Makefile 文件，将$(CC)编译参数指定为交叉编译环境安装目录下的 arm-elf-gcc，重新编译代码，就可以生成能够在 ARM 平台下运行的程序。ARM 系列处理器的指令系统相互兼容，经 arm-elf-gcc 编译过的代码可在基于 ARM 核
5、的各种处理器上运行。Microwindows 中文化为了使 Microwindows 实现对简体汉字的支持，需要对引擎层的 devfont.c 做相应修改。在 devfont.c 文件中定义了 Microwindows 关于字体操作的核心数据结构和操作函数。由于 Microwindows 采用面向对象的设计方法，因而只要重新定义一系列对简体中文的数据结构和操作函数，并向系统注册，就可以完成系统的中文化。需要重新定义的数据结构和函数是：static MWFONTPROCS hzk_procsMWTF_ASCII， /*routines expect ASCII */Hzk_getfontinfo
6、，Hzk_gettextsize，NULL，Hzk_destroyfont，Hzk_drawtext，Null，Null，；Microwindows 图形编程机制Microwindows 从原理上采用分层设计的方法，每层次完成特定的功能，并且能够在不影响其它层次的基础上针对不同的应用进行改编或者重写。在最底层，显示屏、鼠标、触摸屏等的驱动程序提供了与交互相关的硬件设备的访问；中间层是一个精简的图形引擎，提供了划线、区域填充、多边形等多种基本的图形功能；最上层为图形应用程序提供了丰富的编程接口函数(API)，通过这些接口函数可以定制桌面和窗口的外观。目前Microwindows 提供两套 API
7、 接口，以便能够更好地适应不同平台应用程序的移植，即 与Win32/Win CE 基本兼容的 API 以及采用 X 体系的 Nano-X API。设备驱动层设备驱动程序的接口定义在 device.h 文件中。中间层提供的与设备无关的图形引擎例程就是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，而无需修改上层代码。Microwindows 提供基于Linux2.4.X 内核的 FrameBuffer 设备驱动程序。FrameBuffer 在 Linux 系统中通过 /dev/fb0 设备文件进行工作，通过 mmap()系统调用将显示缓存映射
8、至系统内存中。设备无关的图形引擎层Microwindows 系统中最核心的图形函数是在图形引擎层通过调用下层的硬件设备驱动程序实现的。用户应用程序通常不直接调用引擎层的例程，而是调用最上层所提供的编程接口。将核心的图形引擎例程独立于应用程序接口主要是基于以下考虑：核心的例程在Client/Server 环境中总是驻留在 Server 端，这些例程调用的位图与文字格式经过优化处理，使得执行速度更快，所以这些格式通常与应用程序所使用的不同。另外，核心例程常使用指针以产生更复杂高效但逻辑性较差的代码，而不是采用应用程序通常使用的 ID 号。在Microwindows 的源代码中，核心的例程通常包含在
9、 Devdraw.c、Devclip.c、 Devmouse.c、Devkbd.c 和 DevpalX.c 文件中：设备上下文应用程序必须在调用图形绘制 API 函数前设置设备上下文。一些信息如目前采用的坐标系统、当前窗口在程序执行过程中相当长的时间内是不变的，所以没有必要传递给每一个调用的函数，因而可以通过设备上下文的设置，将这些相对持久的信息通知系统。同时，如当前前景色、当前背景色等很多属性也应在设备上下文中设置。可以通过调用GetDC 来得到目前的设备上下文，当结束一系列绘制以后，调用 ReleaseDC 函数释放 DC对象。消息传递机制在 Microwindows API 之间最基本的
10、通讯机制是消息传递。一个消息包含有一个约定的消息号、两个参数：wParam 和 lParam。消息被存储在应用程序的消息队列中，可以通过调用函数 GetMessage()获取。当等待消息时，应用程序被阻塞。一些消息和硬件事件相关，如 WM_CHAR 代表键盘输入、 WM_LBUTTONDOWN 代表鼠标左键按下。同时，窗口的创建与消除事件分别对应 WM_CREAT 和 WM_DESTROY 消息。在通常情况下，每个消息都对应于一个用 HWND 标识的窗口。在获取消息后，应用程序通过调用DispatchMessage()将消息分派到所对应的窗口进行处理。当窗口建立时，该窗口所对应的各种消息的处理
11、函数同时被定义，所以系统知道向哪一窗口传递消息。消息传递机制允许核心的 API 通过对应各种事件的消息传递来实现各种功能，如窗口的创建，绘制，移动等等。通常情况下，相关的窗口操作消息都由 DefWindowsProc 函数来进行默认的处理，这样就使得所有窗口的动作在行为上具有一致性，当某一窗口需要特殊的操作时，用户可以通过改写处理程序来满足要求。可直接处理消息的函数包括SendMessage、 PostMessage、PostQuitMessage、GetMessage 和 DispatchMessage。窗口的创建和消除一个 Microwindows 应用程序的入口点是 WinMain 函数
12、，而不是通常情况下的Main()。在 Microwindows API 中，最基本的显示单元是窗口，窗口定义了一个显示区域和与其相关的各种消息的处理函数。可以通过预定的类型，如按键(button)、文本框 (editboxs)等来定制窗口，同时也可以由用户定义特殊的类型。无论通过什么方式定义类型，创建窗口和消息通讯的方法是相同的。与创建和消除窗口相关的函数有RegisterClass、UnRegisterClass 、CerateWindowEx、DestroyWindow、 GetWindowLong和 SetWindowLong。窗口的显示和移动ShowWindow 函数允许设备窗口属性为
13、可视或者隐藏。该属性也可以在窗口创建的过程中由 CreateWindowEx 实现。窗口的移动包括窗口位置或者大小的变化。当窗口位置改变时，系统发送 WM_MOVE 消息；当窗口大小改变时，系统发送 WM_SIZE 消息。窗口绘制在其它窗口发生移动，导致某一窗口需要被绘制或重新绘制时，Microwindows 系统会发送 WM_PAINT 消息给相关的窗口过程。这时，由应用程序决定调用图形操作函数来绘制窗口。Micro windows 为每个窗口维护一个 update 域，当 update 非空时就向窗口发送WM_PAINT 消息。为了速度方面考虑，WM_PAINT 消息只在应用程序队列里没有
14、其它消息的情况下才会发送，这保证了应用程序对窗口的重绘可以一步完成，而不会被分割成好多步骤。如果不希望等待，可以调用 UpdateWindow 函数强制进行窗口重绘。窗口区域和绝对坐标每一个窗口在显示屏上绘制时，都应参照显示屏像素点的绝对坐标进行。 Microwindows API 允许应用程序编程人员在窗口中不包括标题栏的区域内使用以窗口左上角为基准的相对坐标，这部分区域称为客户区域。GetClientRect 函数和 GetWindowRect函数将返回客户区域和窗口的绝对坐标。ClientTo Screen 函数和 ScreenToClient 函数则完成绝对坐标与相对坐标之间的相互转换。结语通过将 Microwindows 移植到 ARM 平台，在保持对系统资源低消耗的同时，在基于ARM 的嵌入式系统中实现了类似 X Windows 桌面系统的友好图形用户界面。熟悉图形应用程序的用户可以在该系统上编写自己的图形应用程序。在未来的嵌入式系统设计中， Microwindows 将发挥更大的作用。
