MiniGUI及其移植与应用

ＭｉｎｉＧＵＩ及其移植与应用权宁一（东北电力大学信息工程学院吉林吉林１３２０１２）【摘要】：本文介绍了ＭｉｎｉＧＵＩ系统在嵌入式开发中的移植与应用。

对ＭｉｎｉＧＵＩ图形软件的特点、体系结构、工作模式做了叙述，描述了ＭｉｎｉＧＵＩ在ｕｃ＿ｏｓⅡ环境中的移植方法，ＭｉｎｉＧＵＩ应用软件的开发思想和流程，并对其应用领域做了介绍。

【关键词】：ＭｉｎｉＧＵＩ，移植，控件，消息循环１、ＭｉｎｉＧＵＩ概述随着嵌入式系统在工业控制、信息家电、智能手持终端、办公自动化等领域中的广泛应用，人们对产品的图形用户接口（ＧＵＩ）的需求越来越强烈。

图形美观、界面友好的ＧＵＩ已广泛应用在３Ｇ手机、ＰＤＡ、智能传感器、工控终端等嵌入式设备上，其中比较成熟的ＧＵＩ产品有：ＭｉｎｉＧＵＩ、ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ、ＯｐｅｎＧＵＩ、ＴｉｎｙＸＷｉｎｄｏｗ、ＱＴ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ。

ＭｉｎｉＧＵＩ最初是清华大学为数控机床研发计算机控制系统时根据需要独立开发的图形用户接口，它具有代码小巧、实时性好、高效稳定、易于裁减的特点，非常适合应用于嵌入式实时控制系统。

ＭｉｎｉＧＵＩ可以运行在任何一种具有线程支持的ＰＯＳＩＸ兼容系统上，同时也是国内出现的最早的遵循ＬＧＰＬ条约的自由软件之一。

ＭｉｎｉＧＵＩ有三种运行模式：⑴ＭｉｎｉＧＵＩ－Ｔｈｒｅａｄｓ：运行在ＭｉｎｉＧＵＩ－Ｔｈｒｅａｄｓ的程序可在不同的线程中建立多个窗口，但所有的窗口在一个进程中运行，可以配合的操作系统有ｕｃｏｓｉｉ、ｖｘｗｏｒｋｓ、ｌｉｎｕｘ。

⑵ＭｉｎｉＧＵＩ－ｌｉｔｅ：每个程序是单独的进程，每个进程可建立多个窗口，只有具备完整ｕｎｉｘ特性的操作系统才可运行这一模式。

⑶ＭｉｎｉＧＵＩ－ｓｔａｎｄａｌｏｎｅ，可以以独立进程方式运行而不需要其它任何支持，这种方式几乎可以支持所有操作系统。

ＭｉｎｉＧＵＩ具有以下特点：⑴小巧可订制，包含全部功能的库文件只有３００ｋ。

⑵高稳定性，可移植性好。

⑶界面皮肤支持，用户可通过皮肤支持获得华丽外观界面。

⑷提供了完备的多窗口机制及消息传递机制。

⑸丰富的控件资源，包括菜单、进度条、列表框、按钮、工具栏等。

（６）多种键盘布局支持，多字符集及多字体支持，常见的图像文件支持。

⑺多种汉字输入法支持，ｗｉｎｄｏｗｓ资源文件支持。

２、ＭｉｎｉＧＵＩ的结构特点与移植方式２．１ＭｉｎｉＧＵＩ的体系结构图１ＭｉｎｉＧＵＩ结构体系ＭｉｎｉＧＵＩ采用了分层结构设计思想，共分为ＧＡＬ、ＩＡＬ、Ｐｔｈｒｅａｄ层，ＭｉｎｉＧＵＩ核心层，用户接口层三层结构。

ＧＡＬ为图形抽象层，提供了底层操作系统的图形接口，配置ＭｉｎｉＧＵＩ选用ＧＡＬ引擎，就可使用ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ作为ＭｉｎｉＧＵＩ图形发生引擎；ＩＡＬ为输入抽象层，它提供了输入设备如键盘鼠标等的驱动，可将输入设备的输入事件最终映射为ＧＵＩ系统ＡＰＩ层的消息事件。

有了ＧＡＬ、ＩＡＬ可以把底层硬件及操作系统进行完全屏蔽，方便ＭｉｎｉＧＵＩ的移植。

同时，用户可在ＸＷｉｎｄｏｗ系统中调试运行自己的产品，通过重新编译就可使软件运行在特定的硬件平台上。

Ｐｔｈｒｅａｄ（ＰＯＳＩＸｔｈｒｅａｄ）是提供内核级线程支持的ｃ库函数。

ＭｉｎｉＧＵＩ核心层为中间层，包含了窗口系统所需要的各个功能模块，详见图１。

用户接口层ＡＰＩ对于不同的平台是一致统一的，底层系统已被完全屏蔽，用户不必考虑输入设备及绘图细节，只需使用标准Ｃ语言进行类似ｗｉｎ３２库函数调用即可。

２．２ＭｉｎｉＧＵＩ工作模式ＭｉｎｉＧＵＩ采用微客户／服务器机制，通过消息队列和多线程之间的同步机制来实现。

在多线程环境中各线程之间有信息交互的需要，依据＂先来先服务＂的原则，依次处理每个线程的请求。

一个线程首先在ｄｅｓｋｔｏｐ微服务器的消息队列中放置一条消息，要求建立窗口，然后进入等待状态。

当ｄｅｓｋｔｏｐ处于空闲状态时可以立即处理这一请求。

最后，ｄｅｓｋｔｏｐ返回处理结果，唤醒等待的线程。

ＭｉｎｉＧＵＩ启动３个重要的微服务器，它们分别为ｄｅｓｋｔｏｐ、ｐａｒｓｅｒ、ｔｉｍｅｒ。

其中ｄｅｓｋｔｏｐ用于管理ＭｉｎｉＧＵＩ窗口中的所有主窗口；ｐａｒｓｅｒ线程用于采集键盘鼠标事件并转换成ＡＰＩ层消息；ｔｉｍｅｒ线程用来触发定时器事件。

２．３ＭｉｎｉＧＵＩ的移植嵌入式系统的结构框架从底层到上层依次为：硬件平台、嵌入式操作系统、ＭｉｎｉＧＵＩ、用户程序，其中ｕｃｌｉｎｕｘ与ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ为常用的操作系统，下面以ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ为例介绍ＭｉｎｉＧＵＩ的移植。

ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ具有实时性强、代码简单的特点，在教学及工业实时控制领域得到了广泛应用。

ＭｉｎｉＧＵＩｆｏｒｕｃ／ＯＳ－ＩＩ的配置及编译可在ｗｉｎｄｏｗｓ环境中的ＡＤＳ开发平台中进行，编译完成之后生成一个静态库ＭｉｎｉＧＵＩ＿ｌｉｂ，最终生成包括ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ、ＭｉｎｉＧＵＩ、应用程序在内的可执行映像文件，将映像文件固化写入硬件平台即完成ＭｉｎｉＧＵＩ的移植。

在编译之前需要进行以下工作：设置ＭｉｎｉＧＵＩ配置头文件、确定头文件路径、选定编译规则。

ＭｉｎｉＧＵＩ配置头文件中参数＿ＡＵＴＯ＿ＩＡＬ是模拟键盘鼠标选项；＿ＣＯＭ－ＭＭ＿ＩＡＬ是ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ通用输入引擎；＿ＧＢ＿ＳＵＰＰＯＲＴ是字符集支持；＿ＵＳＥ＿ＯＷＮ＿ＭＡＬＬＯＣ为内存管理函数支持；＿ＵＳＥ＿ＯＷＮ＿ＳＴＤＩＯ为函数支持。

编译规则设置中＿ＭｉｎｉＧＵ－Ｉ＿ＬＩＢ＿声明编译ＭｉｎｉＧＵＩ＿ＬＩＢ库；＿ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ＿声明目标操作系统；－ＥＣ允许隐性类型转换；＿ＮＯＬＩＮＵＸ＿表示非ｌｉｎｕｘ系统。

３、基于ＭｉｎｉＧＵＩ的软件设计开发思想３．１ＭｉｎｉＧＵＩ开发流程ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ初始化后创建任务ｍａｉｎ＿ｔａｓｋ，在该任务中创建ＰＯＳＩＸ协议线程ｍａｉｎ＿ｔｈｒｅａｄ，ｍａｉｎ＿ｔｈｒｅａｄ中调用函数ｍｇ＿ｍａｉｎ＿ｔａｓｋ，进入ＭｉｎｉＧＵＩ入口ＭｉｎｉＧＵＩ＿ｅｎｔｒｙ，进而调用应用程序入口函数ＭｉｎｉＧＵＩＭａｉｎ，执行用户软件及窗口过程函数。

ＭｉｎｉＧＵＩ应用程序必须包括的头文件有：ｃｏｍｍｏｎ．ｈ－－定义了宏及数据类型；ｍｉｎｉｇｕｉ．ｈ－－定义了接口函数及杂项函数；ｗｉｎｄｏｗ．ｈ－－定义了窗口的宏及数据类型；ｃｏｎｔｒｏｌ．ｈ－－定义了系统内部控件。

ＭｉｎｉＧＵＩＭａｉｎ（）是程序的入口点函数，一般用户程序先创建一个主窗口或非模式对话框，在主窗口内建立若干控件，然后建立消息队列，进入窗口消息循环，响应各类消息。

通过调用Ｃｒｅ－ａｔｅＭａｉｎＷｉｎｄｏｗ（）函数创建主窗口，函数返回窗口句柄。

函数调用时需给ＭＡＩＮＷＩＮＣＲＥＡＴＥ结构体指针赋值，确定主窗口的各项属性值。

调用ＳｈｏｗＷｉｎｄｏｗ（）函数将主窗口进行显（下转第７１页）（上接第６５页）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!示，然后进入系统消息循环。

ＧｅｔＭｅｓｓａｇｅ（）函数从应用程序的消息队列中取出一个消息，同时得到该消息发往窗口的句柄、参数值；ＴｒａｎｓｌａｔｅＭｅｓｓａｇｅ（）函数将键盘消息转换成字符消息，便于程序处理；ＤｉｓｐａｔｃｈＭｅｓｓａｇｅ（）函数将消息传送至指定句柄的窗口，调用窗口过程函数进行消息响应。

窗口建立后即产生ＭＳＧ＿ＣＲＥＡＴＥ消息，在对应的消息响应函数中用ｃｒｅａｔｅｗｉｎｄｏｗ建立控件及子窗口；ＭＳＧ＿ＰＡＩＮＴ则是在移动窗口或重绘窗口时发生；不予处理的消息由Ｄｅ－ｆａｕｈＭａｉｎＷｉｎＰｒｏｃ函数进行缺省处理；关闭窗口时产生ＭＳＧ＿ＣＬＯＳＥ消息，用Ｄｅｓｔｒｏｙ－ＭａｉｎＷｉｎｄｏｗ（）函数销毁主窗口，并产生一个ＭＳＧ＿ＱＵＩＴ消息，退出消息循环，最后调用Ｍａｉｎ－ＷｉｎｄｏｗＴｈｒｅａｄＣｌｅａｎｕｐ（）清除所用资源。

在消息优先级设置上，鼠标或键盘的输入消息优于ＰＡＩＮＴ、定时器等消息。

ＭｉｎｉＧＵＩ的消息处理函数除了ＧｅｔＭｅｓｓａｇｅ（）、ＴｒａｎｓｌａｔｅＭｅｓｓａｇｅ（）、ＤｉｓｐａｔｃｈＭｅｓｓａｇｅ（）外，还有ＰｏｓｔＭｅｓｓａｇｅ（）、ＳｅｎｄＭｅｓｓａｇｅ（）、ＳｅｎｄＮｏｔｉｆｙＭｅｓｓａｇｅ（）、ＰｏｓｔＱｕｉｔＭｅｓｓａｇｅ（）等。

３．２ＭｉｎｉＧＵＩ的图形设备接口及常用控件ＭｉｎｉＧＵＩ的图形设备接口ＧＤＩ提供了丰富的绘图库函数，包括画点与画线、文字输出、封闭曲线与区域填充等，通过Ｂｅ－ｇｉｎＰａｉｎｔ与ＥｎｄＰａｉｎｔ获取和释放设备上下文。

同时ＭｉｎｉＧＵＩ定义了剪切域，并可通过ＧＤＩ模块的映射模式操作函数将逻辑坐标系转换成设备坐标系。

ＭｉｎｉＧＵＩ内建的控件库非常丰富，常用的包括静态框、按钮、列表框、进度条、滑块、编辑框、工具条、菜单等，用户可自由选取。

４、ＭｉｎｉＧＵＩ的应用由于ＭｉｎｉＧＵＩ实时性好、结构小巧，在ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ平台下广泛应用于实时控制系统中，同时ＭｉｎｉＧＵＩ－ｌｉｔｅ模式可用于高端模式－－ＰＤＡ、ＯＡ产品，随着网页浏览器等插件的引入，ＭｉｎｉＧＵＩ的功能将日趋丰富，应用将更加广泛。

参考文献：１．刘峥嵘．嵌入式Ｌｉｎｕｘ应用开发详解．北京：机械工业出版社，２００４２．郝献鹏．ＭｉｎｉＧＵＩ－面向嵌入式系统的ＧＵＩ系统．河南：信息工程大学学报，２００１３．敬梅．嵌入式环境下ＭｉｎｉＧＵＩ的移植．上海：现代计算机，２００６４．北京博创科技有限公司．ＭｉｎｉＧＵＩ在ｕｃＯＳⅡ上的移植技术文档．北京：２００５５．田正妙．基于Ｌｉｎｕｘ系统的ＭｉｎｉＧＵＩ的移植与应用．北京电子科技学院学报．北京：２００６图２ＭｉｎｉＧＵＩ应用程序流程图像文本是一类特殊的文本形式。

这类文本的基本形式属于图像，它是把字符构成的信息内容以图像格式来存储。

图像文本相比其它两种文本形式，其提供冗余的方式、提供的冗余量大小、嵌入信息的方法等方面有所不同，这些与图像信息隐藏技术的相应方面更为接近。

２、冗余构造从上述分析可以看到，设计嵌入方案第一步骤是获取载体的＂极相似性＂差别。

信息隐藏首先会对待嵌入信息进行预处理，所以方案主要考虑怎样把预处理得到的信息ｂｉｔ流嵌入载体而又不会被发现。

目前而言，达成这一指标全归因于＂极相似性差别＂－－＂极相似性＂保证＂差别＂不易被感知；＂差别＂保证ｂｉｔ流可以被嵌入。

基于这样的分析，本文提出了＂冗余构造＂概念：基本概念：冗余构造是指开发作为载体的数字信息的冗余，试验以确认冗余选择的有效性。

概括的说，冗余可定义为媒介中不因微小改变而使其宏观特性发生可感知变化的ｂｉｔ信息。

冗余构造目的就是快速发现这一信息，并加以验证和利用。

根据上述的概念，本文第二节中所描述的＂冗余构造＂有：１）中英文标点的输入宽度；２）为嵌入而插入的空白字符；３）同义词；４）同音近义词；５）ＨＴＭＬ，ＸＭＬ的标记不区分大小写；６）ＲＴＦ中以隐藏为目的的控制字；７）相近字体；８）微调大小；９）微调颜色；１０）微调单词间隙等等。