基于Qt的嵌入式GUI開發(fā)平臺(tái)的搭建

彭均鍵，史步海，劉洋

0 引言

GUI的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重大成就之一，它極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。而嵌入式 GUI本身具有著輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點(diǎn)，具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。作為主流之一的Linux嵌入式系統(tǒng)，主要的 GUI開發(fā)應(yīng)用軟件包括 GTK（GIMP Toolkit）、Qt和wxWidgets這3大GUI框架。其中Qt是挪威的 Trolltech公司的旗艦產(chǎn)品，作為跨平臺(tái)的應(yīng)用程序框架，是開源左面系統(tǒng)KDE的基石。因此，本文將介紹以此為基礎(chǔ)的嵌入式 GUI開發(fā)平臺(tái)的搭建，并且結(jié)合深圳優(yōu)龍公司所提供的FS2410DEV開發(fā)套件進(jìn)行詳細(xì)講解。

1 開發(fā)平臺(tái)的搭建

1.1 基于Qt的嵌入式GUI開發(fā)平臺(tái)搭建的主要流程

首先在進(jìn)行開發(fā)的PC機(jī)上建立Linux編譯環(huán)境，然后根據(jù)目標(biāo)機(jī)的硬件總類對(duì)Qt應(yīng)用程序源碼包進(jìn)行定制，進(jìn)而交叉編譯，生成相關(guān)的函數(shù)庫(kù)。接著就是制作根文件系統(tǒng)，下載到目標(biāo)板中。至此，平臺(tái)的搭建工作就算完成。

1.2 操作系統(tǒng)的選擇與安裝

為了在用于開發(fā)的PC主機(jī)上得到Linux的開發(fā)環(huán)境，我們選擇在Windows操作系統(tǒng)中安裝VMware虛擬機(jī)軟件，再在其中安裝我們需要的Linux操作系統(tǒng)。使用虛擬機(jī)的一大好處是，當(dāng)在Linux因?yàn)椴皇煜ざ龅絾栴}的時(shí)候，可以很容易的回到 Windows中尋求解決方案，避免了在雙系統(tǒng)中來回重啟切換的麻煩。虛擬機(jī)的版本盡量選擇當(dāng)前的最新版，因?yàn)長(zhǎng)inux系統(tǒng)的發(fā)展迅速，如果安裝在舊版的虛擬機(jī)當(dāng)中，不能保證有很好的兼容性，有關(guān)VMware虛擬機(jī)軟件的信息，可以登陸 http://www.vmware.com/進(jìn)行了解。虛擬機(jī)安裝完成之后，就可以開始安裝Linux操作系統(tǒng)了，比較常見的版本有Red Hat Linux、Fedora Core、Ubuntu、SUSE Linux等等，這里我們采用的是Fedora Core 7。

1.3 Qt應(yīng)用開發(fā)軟件的編譯

要進(jìn)行Qt應(yīng)用程序的開發(fā)，需要qt-x11-free-3.3.8.tar.gz和qt-embdedded-free-3.3.8.tar.gz，這兩個(gè)源碼包，可以登陸http://www.qtopia.org.cn/下載。版本可以自己選擇，但兩者最好保持一致。此外，還需要一個(gè)交叉編譯器，這里選用的是arm-linux-gcc-3.4.1.tar.gz編譯器。

在下載完上述3個(gè)源碼包后，把它們放在同一個(gè)目錄下面就可以開始編譯了。

第一步，首先是解壓安裝包并設(shè)置環(huán)境變量，用到的命令如下：

對(duì)于交叉編譯器arm-linux-gcc-3.4.1來說，只需要解壓并設(shè)置環(huán)境變量即可使用，不需要對(duì)其進(jìn)行編譯，而上述命令中把解壓出來的 Qt/Embedded目錄改名成"qt-embedded-host"，是為了區(qū)分下面要講到的交叉編譯。上述環(huán)境變量的設(shè)置是非常重要的，因?yàn)樗P(guān)系到能否正確的安裝及編譯這些安裝包。

第二步，下面開始編譯qt-x11安裝包，命令如下：

配置參數(shù)-no-xft是指本次編譯不支持xft，xft主要是為X程序提供了一個(gè)客戶端的API，如果不把這一項(xiàng)支持去掉，make的過程中會(huì)因?yàn)檎也坏较嚓P(guān)的頭文件而出錯(cuò)。在這里，我們編譯qt-x11的原因就是為了接下來得到里面的qvfb工具。

第三步，編譯qvfb，命令如下：

cd $QTEDIR/tools/qvfb

make clean

qmake -o Makefile qvfb.pro

make

cp qvfb $QTEDIR/bin/

這里提到的qvfb是為Qt做的一個(gè)虛擬frambuffer的應(yīng)用程序，它的最終目的就是把Qt應(yīng)用程序運(yùn)行的結(jié)果顯示在qvfb上（實(shí)際中是要通過linux的frambuffer驅(qū)動(dòng)顯示在目標(biāo)板的 lcd屏上的），并提供鍵盤、鼠標(biāo)的外設(shè)仿真從而提高研發(fā)時(shí)的工作效率。

第三步，編譯qt-embedded-host，命令如下：

對(duì)于這里的配置選項(xiàng)，可以通過./configure –h命令來查看，根據(jù)自己的需要定制。如果用這一步編譯出來的相關(guān)函數(shù)庫(kù)去編譯自己開發(fā)的程序，最后生成的可執(zhí)行文件只能在PC上的 qvfb上運(yùn)行。這就是為什么要在配置中加上 qvfb的支持，以及在第二步里面拷貝qvfb過來的原因了。

第四步，交叉編譯Qt/Embedded，這一步就是要根據(jù)開發(fā)板的硬件配置來定制編譯參數(shù)，最終生成合適的函數(shù)庫(kù)，再對(duì)開發(fā)程序進(jìn)行編譯。下面先退出到一開始存放3個(gè)源碼包的目錄，重新解壓qt-embedded-free-3.3.8.tar.gz代碼包并且改名為qt-embedded-target，這個(gè)名字表示這個(gè)步驟編譯是按照目標(biāo)板定制的，在這里我們需要用到第三步編譯后生成的兩個(gè)工具，分別是 moc和 uic，把它們復(fù)制到qt-embedded-target的bin目錄下。

如果缺少這兩個(gè)工具將會(huì)導(dǎo)致編譯出錯(cuò)，不能生成我們需要的庫(kù)文件。另外，由于我們的優(yōu)龍F(tuán)S2410DEV開發(fā)套件選配的是一個(gè) 8寸的液晶觸摸屏，因此在使用 configure命令對(duì)makefile進(jìn)行定制的時(shí)候要添加觸摸屏支持。但是在開始定制之前，我們需要根據(jù)觸摸屏的種類，對(duì)源碼包里面相關(guān)的源文件進(jìn)行修改，這樣才能讓我們編譯出來庫(kù)文件支持該觸摸屏。否則，觸摸屏就無法使用了。

需要修改的文件有兩個(gè)分別是 qmouselinuxtp_qws.cpp和 qmouselinuxtp_qws.h，這兩個(gè)文件所在的目錄是"qt-embedded-target/src/embedded/"。在qmouselinuxtp_qws.cpp文件中查找"/dev/h3600_tsraw"字段并且替換成"/dev/touchscreen/0"，這個(gè)是開發(fā)板/dev目錄下對(duì)應(yīng)的名字；然后在 qmouselinuxtp_qws.h中增加兩個(gè)宏定義"#define QT_QWS_IPAQ"和"#define QT_QWS_IPAQ_RAW"。修改完成后，我們就可以開始編譯庫(kù)文件了：

定制時(shí)的一個(gè)embedded參數(shù)表明了我們的目標(biāo)板采用的是arm核心處理器，而最后一個(gè)參數(shù)則是添加觸摸屏的支持。在定制的時(shí)候可以盡可能的把不需要的支持去掉，因?yàn)檫@樣可以縮減庫(kù)文件的大小，節(jié)省開發(fā)板上的存儲(chǔ)空間。編譯順利通過以后，就可以得到 lib目錄下的四個(gè)庫(kù)文件libqte-mt.so、 libqte-mt.so.3、 libqte-mt.so.3.3、libqte-mt.so.3.3.8，其實(shí)前 3個(gè)都是指向最后一個(gè)文件的連接，我們可以通過file命令來查看libqte-mt.so.3.3.8這個(gè)庫(kù)文件是否是我們需要的在開發(fā)板上跑的庫(kù)。另外，在lib目錄下還有一個(gè)fonts文件夾，里面包含Qt程序運(yùn)行時(shí)所需要的字體，因此該文件夾也需要添加到根文件系統(tǒng)中。

1.4 燒寫內(nèi)核和根文件系統(tǒng)

要開發(fā)板運(yùn)行起來，需要把內(nèi)核和根文件系統(tǒng)燒寫進(jìn)去。內(nèi)核，可以使用開發(fā)板自帶的，也可以登陸http://download.chinaunix.net/download/0007000/6156.shtml/下載，然后根據(jù)硬件的實(shí)際情況來定制，重新編譯該內(nèi)核，再燒寫到開發(fā)板上。采用新版本的內(nèi)核，可以得到一些新的支持，實(shí)現(xiàn)更多的功能。對(duì)于根文件系統(tǒng)，可以開發(fā)板自帶的作為模板，根據(jù)實(shí)際情況裁減，增加自己的庫(kù)文件與程序，就可以燒寫到開發(fā)板上，并最終運(yùn)行了。

2 基于Qt的嵌入式GUI程序開發(fā)

2.1 開發(fā)Qt程序的一般流程

在所有的千其準(zhǔn)備工作都順利完成以后，就可以開始根據(jù)用戶的需求來開發(fā)各種各樣的嵌入式 GUI程序了，開發(fā)的主要流程如圖1所示。

圖1 Qt程序一般開發(fā)流程

在開發(fā)過程中，其實(shí)可以省掉用qvfb工具測(cè)試的步驟，因?yàn)樽罱K的程序需要交叉編譯才能放到開發(fā)板上運(yùn)行，但對(duì)于界面的設(shè)計(jì)，通過qvfb工具進(jìn)行調(diào)試更為直觀、方便，避免了因?yàn)橐恍┬〉恼{(diào)整而來回?zé)龑懜募到y(tǒng)。在界面的設(shè)計(jì)敲定以后，對(duì)于一些關(guān)系到其它硬件資源部分的程序的調(diào)試，qvfb工具也就不能滿足了，這時(shí)候就需要真正把交叉編譯好的程序下載到開發(fā)板上進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試了。

最后值得注意的是，在利用之前的qt-embedded-host和qt-embedded-target里面的函數(shù)庫(kù)，對(duì)應(yīng)用程序代碼進(jìn)行編譯之前，必須先設(shè)置好PATH、QTDIR、LD_LIBRARY_PATH等相應(yīng)的環(huán)境變量。

2.2 "hello world"實(shí)例

下面通過Qt/Embedded本身自帶的"hello world"例子，演示一個(gè)Qt界面程序分別在qvfb和開發(fā)板上運(yùn)行的情況。首先是在qvfb上運(yùn)行，先把編譯host程序的環(huán)境變量設(shè)置好，然后進(jìn)入qt-embedded-host中的example目錄，再進(jìn)入hello文件夾，該例子的源程序和可執(zhí)行文件都在這個(gè)文件夾中。接著先啟動(dòng) qvfb，再運(yùn)行可執(zhí)行文件hello。運(yùn)行后的結(jié)果如圖2所示：

圖2 "hello"在qvfb上運(yùn)行

接下來就是把文件放到跟文件系統(tǒng)，燒寫在板上運(yùn)行，這里用到的是qt-embedded-target的可執(zhí)行文件。假設(shè)Qt的交叉編譯庫(kù)放在根文件系統(tǒng)的/usr/lib目錄下，程序的可執(zhí)行文件放在了根目錄下，然后就可以用開發(fā)板自帶的DNW工具用命令行登陸到板上，設(shè)置一下環(huán)境變量：

然后就可以運(yùn)行根目錄下的可執(zhí)行文件"hello"了，運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。

圖3 "hello"在開發(fā)板上運(yùn)行

3 結(jié)束語(yǔ)

本文講述了如何利用Qt這款GUI開發(fā)軟件，在PC機(jī)上搭建一個(gè)嵌入式的 GUI開發(fā)平臺(tái)，并且結(jié)合優(yōu)龍公司的FS2410DEV（v6.0）開發(fā)套件給出了實(shí)際例子。對(duì)于嵌入式GUI開發(fā)來說，雖然應(yīng)用程序的代碼編寫直接關(guān)系到一個(gè)工程的成功與否，但在編寫代碼之前，開發(fā)環(huán)境的搭建往往更為重要，只有在有了一個(gè)完好的開發(fā)平臺(tái)以后，才可以真正開始應(yīng)用程序的開發(fā)。

另外，以上所采用的Qt/Embedded版本是3.3.8，在實(shí)際的開發(fā)過程中，會(huì)遇到有極為少數(shù)的類，例如"QTextEdit"，能夠編譯生成可執(zhí)行文件，并且在qvfb上成功運(yùn)行，但下載到開發(fā)板上卻不能顯示，同時(shí)也沒有任何的錯(cuò)誤信息。通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，如果采用 Qt/Embedded4.0以上的版本，這些在3.3.8里面不能使用的類，也可以在開發(fā)板上正確顯示。因此，在開發(fā)板的性能允許的情況下，應(yīng)該使用版本較新的Qt軟件來進(jìn)行開發(fā)平臺(tái)的搭建，以獲得最好的效果。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：文中以Qt/Embedded這種國(guó)內(nèi)外比較流行的嵌入式 GUI軟件作為研究對(duì)象，結(jié)合優(yōu)龍公司的FS2410DEV（v6.0）開發(fā)套件，講述了如何搭建一個(gè)完整的Qt嵌入式GUI開發(fā)環(huán)境，并列舉了一個(gè)具體的運(yùn)行例子。在開發(fā)平臺(tái)搭建完成以后，就可以十分便利的讓廣大用戶在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種各樣的嵌入式GUI開發(fā)。

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