轻量级嵌入式Linux图形系统设计与实现

论文摘要

图形用户界面(GUI)是人机交互界面(MMI)的重要表现形式,它不仅提供了丰富的图像信息,而且提高了用户同嵌入式设备的交互效率。随着嵌入式技术的广泛应用和嵌入式硬件的快速发展,人们对嵌入式设备的需求日益增多,嵌入式图形用户界面的作用也越来越重要。大多数嵌入式GUI的设计目标是力求做到图形系统的通用性,但对一些专用性很强的嵌入式设备来说,它们的很多功能几乎是永远用不到的。这样既增加了开发应用程序的复杂度,又占用了嵌入式系统中受限的资源。为此,本文设计了一种基于嵌入式Linux操作系统的轻量级嵌入式图形系统,该系统具有系统资源需求少,便于移植,模块灵活,界面美观等特点。首先,本文在深入分析多种嵌入式图形系统的基础上,对整个图形系统进行分层设计,并划分出每个具体功能模块。然后,运用Reactor设计模式设计实现了图形用户界面的核心——事件驱动消息机制。相对于传统的类Windows消息机制,该实现更加小巧轻便。并通过面向接口的设计方法对窗口管理模块和输入输出模块进行了详尽设计,使该图形系统具有很好的扩展性和可读性。最后在S3C2440开发板上成功运行此图形系统,并对其进行了相关测试,分析了实验结果,明确了进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表目录
• 1 前言
• 1.1 选题背景
• 1.2 本文研究内容
• 1.3 论文组织
• 2 嵌入式系统和嵌入式GUI
• 2.1 嵌入式系统简介
• 2.1.1 嵌入式系统概念
• 2.1.2 嵌入式系统的特点
• 2.1.3 Linux介绍
• 2.1.4 主流嵌入式Linux系统
• 2.2 嵌入式图形系统简介
• 2.2.1 嵌入式图形系统概述
• 2.2.2 常见嵌入式图形系统
• 2.2.3 几种常见嵌入式GUI的比较
• 3 F-GUI总体框架设计
• 3.1 F-GUI系统需求
• 3.1.1 功能性
• 3.1.2 效率性
• 3.1.3 可移植性
• 3.1.4 可定制性
• 3.2 F-GUI系统总体架构设计
• 3.2.1 F-GUI的分层视图
• 3.2.2 输入输出接口层
• 3.2.3 事件驱动消息机制
• 3.2.4 窗口管理及各种控件
• 4 窗口系统与GDI
• 4.1 F-GUI窗口系统设计
• 4.1.1 窗口系统的设计思路
• 4.1.2 窗口系统相关数据结构
• 4.1.3 窗口之间的关系
• 4.1.4 Z序,剪切域和无效域
• 4.1.5 窗口的创建与更新
• 4.2 GDI设计
• 4.2.1 F-GUI中的GDI概述
• 4.2.2 位图对象
• 4.2.3 字体对象
• 4.2.4 画布
• 5 消息机制模块设计
• 5.1 事件驱动消息机制概述
• 5.1.1 事件驱动程序设计介绍
• 5.1.2 事件驱动消息机制设计的难点和分层
• 5.2 事件驱动消息机制设计与实现
• 5.2.1 类Windows消息机制分析
• 5.2.2 Reactor设计模式
• 5.2.3 消息机制概要设计
• 5.2.4 消息机制的具体实现
• 5.2.5 事件源的序列化和同步
• 6 输入输出接口层
• 6.1 图像输出模块设计
• 6.1.1 GUI底层支持库
• 6.1.2 Framebuffer显示原理
• 6.1.3 Framebuffer驱动设计
• 6.1.4 F-GUI显示模块实现
• 6.2 输入模块设计
• 6.2.1 Linux输入子系统
• 6.2.2 F-GUI输入系统设计
• 7 系统测试
• 7.1 嵌入式开发概述
• 7.1.1 嵌入式系统的开发模式
• 7.1.2 嵌入式系统的开发流程
• 7.2 相关实验测试
• 7.2.1 系统运行过程
• 7.2.2 功能测试
• 7.2.3 性能测试
• 8 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文和参与项目情况
• 致谢