面向实时嵌入式系统的图形界面支持系统
嵌入式 Linux 系统的 GUI 发展概况
1.1 GUI 在嵌入式或实时系统中的地位
在常见的 PDA 等小型手持式设备上，由于硬件条件等的限制，我们看到的用户界面都非常简单，几乎看不到我们在 PC 机看到的华丽美观的 GUI 支持。但最近出现的 Palm 等手持式电脑或者在 Windows CE 等面向嵌入式系统的操作系统上，我们已经看到了完整的图形用户界面支持。随着手持式设备的硬件条件的提高，我们估计嵌入式系统对轻量级 GUI 的需求会越来越迫切。
近来的市场需求显示，越来越多的嵌入式系统，包括 PDA、机顶盒、DVD/VCD 播放机、WAP 手机等等系统均要求提供全功能的 Web 浏览器。这包括 HTML 4.0 的支持、JavaScript 的支持，甚至包括 Java 虚拟机的支持。而这一切均要求有一个高性能、高可靠的 GUI 的支持。
另外一个迫切需要轻量级 GUI 的系统是工业实时控制系统。这些系统一般建立在标准 PC 平台上，硬件条件相对嵌入式系统要好，但对实时性的要求非常高，并且比起嵌入式系统来说，对 GUI 的要求也更高。这些系统一般不希望建立在庞大累赘的、非常消耗系统资源的操作系统和 GUI 之上，比如 Windows 或 X Window。目前许多这类系统都建立在 DOS 等系统上，并且采用比较简单的手法实现 GUI。但是，在出现 Linux 系统之后，尤其在 RT-Linux 系统出现之后，许多工业控制系统开始采用 RT-Linux 作为操作系统，但 GUI 仍然是一个问题。关键是 X Window 太过庞大和臃肿。这样，这些系统对轻型 GUI 的需求更加突出。
但是，我们必须清楚的是，嵌入式系统往往是一种定制设备，它们对 GUI 的需求也各不相同。举个简单的例子，有的系统只要求一些图形功能，而有些系统要求完备的 GUI 支持。因此，GUI 也必须是可定制的。
综上所述，GUI 在嵌入式系统或者实时系统中的地位将越来越重要，这些系统对 GUI 的基本要求包括：
1．轻型、占用资源少。
2．高性能。
3．高可靠性。
4．可配置。
1.2 目前实时嵌入式系统 GUI 的实现方法
尽管实时嵌入式系统对 GUI 的需求越来越明显，但目前 GUI 的实现方法各有不同：
1．某些大型厂商有能力自己开发满足自身需要的 GUI 系统。
2．某些厂商没有将 GUI 作为一个软件层从应用程序中剥离，GUI 的支持逻辑由应用程序自己负责。
3．采用某些比较成熟的 GUI 系统，比如 MiniGUI 或者其他 GUI 系统。
在上述手段中，第 2 种方法是一种临时解决方案。利用这种手段编写的程序，无法将显示逻辑和数据处理逻辑划分开来，从而导致程序结构不好，不便于调试，并导致大量的代码重复。我们认为 GUI 是一种类似于操作系统的基础软件，这种软件系统应该遵循一定的标准，并且应该是开放源码的自由软件，从而可以让开放商集中精力开发自己的应用程序。目前看来，在 Linux 之上进行（实时）嵌入式系统开发的厂商，一般选择如下几种 GUI 系统：紧缩的 X Window 系统、MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI、QT/Embedded 等，下面首先对这些系统进行简单介绍，并对它们的优缺点进行比较。
1.2.1 紧缩的 X Window 系统
众所周知，X Window 是 Linux 以及其他类 UNIX 系统的标准 GUI。X Window 系统采用标准的客户/服务器体系结构，具有可扩展性好、可移植性好等优点。但该系统的庞大、累赘和低效率也是大家所共知的。为了获得应用程序的可移植性，许多厂家都试图通过对 X Window 系统的紧缩开发，使之能够在嵌入式系统上运行。国外已经开发出了大小约为 800K 的 X 服务器。这对西方国家来说基本能够满足嵌入式系统的需求了。但该系统的源代码尚不开放，从而很难进行本地化开发。
1.1 GUI 在嵌入式或实时系统中的地位
在常见的 PDA 等小型手持式设备上，由于硬件条件等的限制，我们看到的用户界面都非常简单，几乎看不到我们在 PC 机看到的华丽美观的 GUI 支持。但最近出现的 Palm 等手持式电脑或者在 Windows CE 等面向嵌入式系统的操作系统上，我们已经看到了完整的图形用户界面支持。随着手持式设备的硬件条件的提高，我们估计嵌入式系统对轻量级 GUI 的需求会越来越迫切。
近来的市场需求显示，越来越多的嵌入式系统，包括 PDA、机顶盒、DVD/VCD 播放机、WAP 手机等等系统均要求提供全功能的 Web 浏览器。这包括 HTML 4.0 的支持、JavaScript 的支持，甚至包括 Java 虚拟机的支持。而这一切均要求有一个高性能、高可靠的 GUI 的支持。
另外一个迫切需要轻量级 GUI 的系统是工业实时控制系统。这些系统一般建立在标准 PC 平台上，硬件条件相对嵌入式系统要好，但对实时性的要求非常高，并且比起嵌入式系统来说，对 GUI 的要求也更高。这些系统一般不希望建立在庞大累赘的、非常消耗系统资源的操作系统和 GUI 之上，比如 Windows 或 X Window。目前许多这类系统都建立在 DOS 等系统上，并且采用比较简单的手法实现 GUI。但是，在出现 Linux 系统之后，尤其在 RT-Linux 系统出现之后，许多工业控制系统开始采用 RT-Linux 作为操作系统，但 GUI 仍然是一个问题。关键是 X Window 太过庞大和臃肿。这样，这些系统对轻型 GUI 的需求更加突出。
但是，我们必须清楚的是，嵌入式系统往往是一种定制设备，它们对 GUI 的需求也各不相同。举个简单的例子，有的系统只要求一些图形功能，而有些系统要求完备的 GUI 支持。因此，GUI 也必须是可定制的。
综上所述，GUI 在嵌入式系统或者实时系统中的地位将越来越重要，这些系统对 GUI 的基本要求包括：
1．轻型、占用资源少。
2．高性能。
3．高可靠性。
4．可配置。
1.2 目前实时嵌入式系统 GUI 的实现方法
尽管实时嵌入式系统对 GUI 的需求越来越明显，但目前 GUI 的实现方法各有不同：
1．某些大型厂商有能力自己开发满足自身需要的 GUI 系统。
2．某些厂商没有将 GUI 作为一个软件层从应用程序中剥离，GUI 的支持逻辑由应用程序自己负责。
3．采用某些比较成熟的 GUI 系统，比如 MiniGUI 或者其他 GUI 系统。
在上述手段中，第 2 种方法是一种临时解决方案。利用这种手段编写的程序，无法将显示逻辑和数据处理逻辑划分开来，从而导致程序结构不好，不便于调试，并导致大量的代码重复。我们认为 GUI 是一种类似于操作系统的基础软件，这种软件系统应该遵循一定的标准，并且应该是开放源码的自由软件，从而可以让开放商集中精力开发自己的应用程序。目前看来，在 Linux 之上进行（实时）嵌入式系统开发的厂商，一般选择如下几种 GUI 系统：紧缩的 X Window 系统、MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI、QT/Embedded 等，下面首先对这些系统进行简单介绍，并对它们的优缺点进行比较。
1.2.1 紧缩的 X Window 系统
众所周知，X Window 是 Linux 以及其他类 UNIX 系统的标准 GUI。X Window 系统采用标准的客户/服务器体系结构，具有可扩展性好、可移植性好等优点。但该系统的庞大、累赘和低效率也是大家所共知的。为了获得应用程序的可移植性，许多厂家都试图通过对 X Window 系统的紧缩开发，使之能够在嵌入式系统上运行。国外已经开发出了大小约为 800K 的 X 服务器。这对西方国家来说基本能够满足嵌入式系统的需求了。但该系统的源代码尚不开放，从而很难进行本地化开发。
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