基于Microwindows的嵌入式Linux轻量级图形应用库的设计

　　嵌入式Linux系统的很多应用领域，诸如消费类电子产品、测量控制设备等，图形用户界面不仅在技术上是软件系统设计的一个重点，而且在商业上也关系到用户对该产品接受的程度。

　　根据产品功能低高端的不同定位，系统设计对图形用户界面的要求也不同，一般大致可以分为单进程方式的轻量级图形界面和多任务窗口系统图形用户界面GUI，前者主要用于低端的信息终端和工业控制系统，后者主要用于PDA、机顶盒、DVD/VCD播放机、WAP手机等产品中。

　　目前，在Linux操作系统中，一般可将图形应用库粗略地分为三个不同层次。第一层次是图形基础设施，它们本身没有提供相应的应用程序编程接口，而是集成在操作系统中或采用某种封装形式，用作其他高级图形或者应用程序的基本函数库，较典型的有X Window、SVGALib、framebuffer(帧缓冲)和LibGGI等;第二层次是高级函数库，它们提供了大量的应用程序编程接口，较典型的有Xlib、GDK、GTK+、QT、SDL、OpenGL、PEG和DirectFB等;第三层次多任务窗口系统图形用户界面GUI，较典型的有Microwindows、OpenGUI、Qt/Embedded和MiniGUI等。

　　在低端的嵌入式系统中， 由于用户图形界面仅仅需要用到一些简单的画点、画线、图片显示和中西文输入/显示等，同时考虑到成本、占资源大小和稳定性等诸多因素，因此在对Microwindows进行相应裁减的基础上进行应用图形库的设计。

　　1 Microwindows的分层结构

　　Microwindows是一个著名的开放源码的嵌入式GUI软件，专门用于小型嵌入式设备上开发高性能图形应用程序和多任务窗口系统。它用C语言实现，可移植性好，能够在嵌入式Linux上运行。目前，它不仅可以在支持Framebuffer的32位嵌入式Linux系统上运行，还可以在SVGALib库上运行，甚至可以被移植到16位的ELKS和实模式的MSDOS上。

　　Microwindows采用分层结构设计，共有三层(见图1)。底层驱动层是面向基本的图形输出和键盘、鼠标或触摸屏的驱动程序，在程序中通过相应的数据结构就能访问实际的硬件设备;中间引擎层提供底层硬件的抽象接口，是一个可移植的图形引擎，提供点线绘制、区域填充、多边形绘制、裁减和RGB颜色模式使用等;最高应用层分别提供兼容于X Window 和Windows CE(Win32子集)的API，同时提供窗口管理。

　　底层驱动层也叫设备与平台相关层，这一层的功能是将系统与设备和操作系统平台的具体细节屏蔽起来。它通过实际的设备驱动程序接口或者OS系统调用来与硬件设备交互，这些硬件设备主要包括屏幕、鼠标和键盘等。我们使用设备对象(device object)的概念来描述一类设备，每一个对象描述了一类实际设备的属性和方法。比如，屏幕设备对象就描述了其各种属性(屏幕尺寸、分辨率、像素深度、像素格式、逻辑显存首地址等)和基本方法(打开和关闭显示器、设置调色板、返回屏幕属性、读写像素点等)。