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1、华中科技大学 硕士学位论文 嵌入式系统图形用户界面代码自动生成技术的研究 姓名：王国平 申请学位级别：硕士 专业：计算机系统结构 指导教师：黄浩 2011-01-13 I 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 随着社会的发展，越来越多的嵌入式电子产品进入人们的生活。对于开发人员 来说，在嵌入式系统开发的整个周期，图形界面的开发越来越重要。随着现代电子 设备功能的增多和操作方式的多样化，以及用户对界面美观和操作的易用性要求不 断增加，一套适合消费电子产品并能贴切反应用户使用需求的图形界面系统对于整 个项目的重要性越来越显著。在嵌入式设备上，更高效，更快速的开发出易于被用 户接受
2、和使用的图形界面，对开发人员以及对整个嵌入式设备的市场来说都至关重 要。 该研究目的就是提高嵌入式设备的图形界面的开发效率。可以在 Windows 系统 上利用研究的系统绘制各个嵌入式设备图形界面，每个界面分别代表了嵌入式设备 的每种状态。绘制的元素包括图片，按钮，字符串，滚动条，进度条，矩形等，可 以对这些元素进行移动和修改。将绘制好的图形用户界面保存为 XML文件，并生成 相应于特定嵌入式设备系统的代码。将这些代码通过交叉编译后，生成的可执行程 序直接放在嵌入式系统上运行。这给嵌入式图形用户界面的开发提供了一种所见即 所得的方式，因为绘制的效果就是最终需要在显示设备上显示的效果。 该研究中
3、，前一部分实现的功能与平台无关，只需要使用者使用本系统绘制出 嵌入式设备需要的图形界面，后一部分实现的功能与平台相关，生成对应于某个嵌 入式设备的专用代码。 关键词：图形用户界面，代码自动生成，可视化开发，嵌入式系统，扩展标记语言 II 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract With the development of our society, more and more embedded electronic products become parts of our lives. For software developer, the development o
4、f graphical user interface is more and more important throughout the whole development of embedded system. With the increase of functions of electronic devices and the diversity of their operating mode, along with the increase of consumers demands for good- looking and easy using of these devices, a
5、 system of graphic user interface which is suitable for electronic devices and can represent users requirement become more and more significant for the whole project. So on embedded devices, developing a graphic user interface more efficiently and more quickly is important for programmers and the ma
6、rkets of the embed devices. The purpose of our research is to increase the efficiency of developing graphic user interface for embedded devices. By using the system on Windows, we can draw every graphic interface, which represents each state of the embedded device. On these graphic interfaces, there
7、 are elements like graph, button, character string, scroll bar, progress bar, rectangle, and etc. We can move or modify every elements to draw easily. The generation engine saves the entire graphic interfaces to XML files, and then generate the source code automatically for every special embedded de
8、vices system. After cross- compiling these codes, we get the executable file, which could be directly run on embedded devices. After running these files the result is exactly the same with what we drew before. So it provides an approach for the developing of graphic user interface of embedded device
9、s, which is called What You See Is What You Get. In our research, the first part of implemented function is platform independent. Users need to use the system to develop graphic user interfaces for embedded devices. The last part of implemented function is platform dependent. It produces source code
10、s which correspond to some special embedded devices. Key words: Graphic User Interface, Automatic Code Generation, Visual Development, Embedded System, Extensible Markup Language(XML) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文
11、中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 华 中 科 技 大 学 硕
12、 士 学 位 论 文 1 绪论 1.1 课题研究背景 进入新世纪，中国消费电子产业保持了快速的增长势头，数字技术作为产业发 展的驱动力，加快了消费电子产品1从基本电子产品向高端数字产品转化的步伐，促 进了消费电子产品与通信、计算机技术的融合，实现了相互识别，资源共享的信息 化，为消费者带来全新的数字感受。创新性的产品和应用拓展成为带动和促进消费 电子产业升级和产业融合的增长动力。这一变化和趋势，为国内外消费电子企业和 投资机构带来了大量的新机会，同时也产生出一些新的挑战。 高端消费类电子产品（如 PDA、手机）的广泛应用，使原先仅在军工、工业控 制等领域中使用的实时嵌入式操作系统，越来越受到关
13、注，业界相应出现了多种各 具特色的实时嵌入式操作系统产品。针对多样化的供应，选择成了一个难题。 而嵌入式图形系统作为除操作系统之外，开发人员关注的焦点，以及现实的需 求也催生出了一批更美观和操作方便的图形用户界面2。如此琳琅满目的市场供应， 开发人员该做出如何选择呢？为目标嵌入式产品选择适合的嵌入式图形支持系统已 经成为与选择嵌入式操作系统一样，成为颇具挑战性的难题。 而现实情况是，在嵌入式系统上的图形用户界面（GUI）开发3，并不像普通 PC 平台上的应用开发那么容易和方便。一方面是因为设备的可用资源有限（CPU 运算 能力、静态和动 态存储空间等） ，另外就是操作系统提供的底层机制有限。这
14、样一 来，就造成了开发人员在为具有不同硬件配置的嵌入式产品以及实时嵌入式操作系 统选择功能完备、且又适合目标产品特点的 GUI 支持系统时，面临诸多技术挑战。 嵌入式 GUI 为嵌入式系统提供了一种应用于特殊场合的人机交互接口。嵌入式 GUI要求简单、直观、可靠、占用资源小且反应快速。尤其在实时系统中对 GUI 的 快速反应提出很高的要求。 嵌入式图形系统目前可以大致分为二类，一类是针对某个嵌入式系统提供 GUI 的图形库及接口，一般基于 GUI 提供了完整的解决方案和应用。此类除 Microsoft 的 WinCE外，大都随着嵌入式 Linux的发展而发展起来的。 另一类是专门针对嵌入式系统
15、提供的嵌入式图形中间件。此类系统考虑支持不 同的硬件环境和支持不同的嵌入式操作系统。为满足嵌入式系统的不同需要，都提 2 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 供了灵活的、可伸缩的软件架构。此类图形系统的代表为北京飞漫软件的 MiniGUI、 SwellSoftware 的 PEG 和 TilconSoftware的 Tilcon产品。此类系统一般是由专业公司 在维护，基于核心的 GUI 系统针对某一行业提供关键应用、解决方案和开发工具等 系列产品。 和微软的 WinCE 系统内核支持图形系统不同，绝大多数嵌入式系统都通过应用 层来完成对图形系统的支持。支持单一操作系统的图形系统可以
16、使用一些系统调用 来优化系统的性能，将满足嵌入式各种硬件平台的任务交给操作系统来处理。这样 的方式限制了图形系统的跨系统能力。支持多操作系统和多硬件平台的图形中间件， 通过优化的系统架构，可以很好地解决嵌入式平台各种硬件的问题，集中处理图形 方面相关问题，为系统提供优秀的图形系统平台。 这两种方式各有优缺点。本课题的研究是第一种情况，针对某个单一的嵌入式 系统的图形界面的开发，因为大多数嵌入式设备都现实了单一的功能，而且有些嵌 入式设备由于资源，资金的问题等问题，可能不会用的上嵌入式图形中间件。本课 题主要针对的是提高嵌入式系统上图形用户界面的软件开发的效率。由“华中科技 大学深圳唯冠集团联合研究中心”资助，使用了意法半导体公司的 STx7109 解决 方案的数字机顶盒4系统为基础。本课题实现的系统中，前一部分与平台无关，只需 要使用者利用本课题研究的系统绘制出嵌入式设备需要的图形界面，后一部分生成 的代码与平台相关，生成对应于某个嵌入式设备的代码。 1.2 嵌入式图形界面开发的现状和发展 在消费电子系统开发的关键性技
