一種可移植的嵌入式圖形支持系統(tǒng)：MiniGUI
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基于MiniGUI的嵌入式系統(tǒng)軟件結構
為什么MiniGUI能夠在如此眾多的嵌入式操作系統(tǒng)上運行？這是因為MiniGUI具有良好的軟件架構，通過抽象層將MiniGUI上層和底層操作系統(tǒng)隔離開來。如圖2所示，基于MiniGUI的應用程序一般通過 ANSI C庫以及MiniGUI自身提供的API來實現(xiàn)自己的功能；MiniGUI中的“可移植層”可將特定操作系統(tǒng)及底層硬件的細節(jié)隱藏起來，而上層應用程序則無需關心底層的硬件平臺輸出和輸入設備。
另外，MiniGUI特有的運行模式概念，也為跨操作系統(tǒng)的支持提供了便利。
與Linux這樣的類UNIX操作系統(tǒng)相比，一般意義上的傳統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)具有一些特殊性。舉例而言，諸如uClinux、uC/OS-II、eCos、VxWorks等操作系統(tǒng)，通常運行在沒有內存管理單元的CPU上；這時，往往就沒有進程的概念，而只有線程或者任務的概念，這樣，GUI系統(tǒng)的運行環(huán)境也就大相徑庭。因此，為了適合不同的操作系統(tǒng)環(huán)境，我們可將MiniGUI配置成三種運行模式：
1．MiniGUI-Threads。運行在MiniGUI-Threads上的程序可以在不同的線程中建立多個窗口，但所有的窗口在一個進程或者地址空間中運行。這種運行模式非常適合于大多數(shù)傳統(tǒng)意義上的嵌入式操作系統(tǒng)，如uC/OS-II、eCos、VxWorks、pSOS等等。當然，在Linux和uClinux上，MiniGUI也能以MiniGUI-Threads的模式運行。
2． MiniGUI-Lite。與MiniGUI-Threads相反，MiniGUI-Lite上的每個程序是單獨的進程，每個進程也可以建立多個窗口。MiniGUI-Lite適合于具有完整UNIX特性的嵌入式操作系統(tǒng)，比如嵌入式Linux。
3． MiniGUI-Standalone。這種運行模式下，MiniGUI能以獨立進程的方式運行，既不需要多線程也不需要多進程的支持，這種運行模式適合功能單一的應用場合。例如在一些使用uClinux的嵌入式產(chǎn)品中，因為各種原因而缺少線程支持，這時，就可以使用MiniGUI-Standalone來開發(fā)應用軟件。
一般而言，MiniGUI-Standalone模式的適應面最廣，可以支持幾乎所有的操作系統(tǒng)，甚至包括類似DOS這樣的操作系統(tǒng)；MiniGUI-Threads模式的適用面次之，可運行在支持多任務的實時嵌入式操作系統(tǒng)，或者具備完整UNIX特性的普通操作系統(tǒng)；MiniGUI-Lite模式的適用面較小，它僅適合于具備完整UNIX特性的普通操作系統(tǒng)。
不論采用哪種運行模式，MiniGUI為上層應用軟件提供了最大程度上的一致性；只有少數(shù)幾個涉及初始化的接口在不同運行模式上有所不同。
MiniGUI在uC/OS-II操作系統(tǒng)上的移植
下面以uC/OS-II操作系統(tǒng)為例，簡單介紹MiniGUI到該操作系統(tǒng)上的移植。
uC/OS-II非常簡單，只要有一個普通的C編譯器，就能完成編譯并運行該操作系統(tǒng)，因此，uC/OS-II首先在教學中得到了廣泛應用。因為其簡單及實時性好的特點，現(xiàn)在也有一些用戶開始使用uC/OS-II操作系統(tǒng)開發(fā)正式的嵌入式產(chǎn)品。
將MiniGUI移植到uC/OS-II是相對復雜的一項工作。因為uC/OS-II中缺乏象malloc/free甚至是printf/fprintf/sprintf這樣的接口，不過，最重要的還是缺乏與POSIX-Threads兼容的接口。為此，我們編寫了POSIX-Threads的繞轉接口，這些繞轉接口兼容于POSIX-Threads。同時，我們還實現(xiàn)了 malloc/free，以及printf/sprintf/fprintf等接口。
因涉及到如此多底層特性的增強和修改，整個系統(tǒng)的調試將是非常困難的。為解決調試問題，我們首先在SkyEye(清華大學陳渝主持的自由軟件項目)模擬器上運行uC/OS-II操作系統(tǒng)及MiniGUI for uC/OS-II。我們首先使用了MiniGUI內部的Dummy GAL引擎和Dummy/Auto IAL 引擎(這兩個引擎分別通過軟件方法來模擬實際的輸出和輸入設備，如LCD顯示屏及鍵盤)來運行MiniGUI的應用程序。盡管我們看不到真實的屏幕輸出，但從應用程序在運行過程中打印的輸出信息，我們可以看到MiniGUI for uC/OS-II已經(jīng)正常工作了。接下來的工作就是將MiniGUI for uC/OS-II移植到正式的硬件產(chǎn)品中。
我們在S3C2410開發(fā)板上用ADS的armcc編譯并測試了MiniGUI的uC/OS-II版本。這次，我們針對這個開發(fā)板編寫了正式的圖形和輸入引擎。MiniGUI的所有示例程序都可以在這塊開發(fā)板上正常運行。
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