1.引言：

　　嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。目前國內一個普遍被認同的定義是：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)功能的日益強大使得在嵌入式產品中包含圖形界面功能成為一種趨勢。嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)，對功能、對可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產品、面向應用的，它必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此可以這樣理解上述三個面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應用緊密結合的，它具有很強的專用性，必須結合實際系統(tǒng)需求進行合理的裁減利用。

　　高清數字電視解碼平臺HDTV SoC是由上海交通大學自行研究開發(fā)的，以數字電視機頂盒為應用背景的嵌入式單片系統(tǒng)。在硬件平臺構建和操作系統(tǒng)移植的基礎上，系統(tǒng)對友好的界面提出了更高的要求。

　　MiniGUI是由北京飛漫軟件技術有限公司創(chuàng)辦的開源Linux圖形用戶界面支持系統(tǒng)，經過近些年的發(fā)展，MiniGUI已經發(fā)展成為比較成熟的性能優(yōu)良的、功能豐富的跨操作系統(tǒng)的嵌入式圖形界面支持系統(tǒng)?！靶　笔荕iniGUI的特色，它目前已經廣泛應用于通訊、醫(yī)療、工控、電子、機頂盒、多媒體等領域。目前，MiniGUI的版本為MiniGUI 3.0，所以MiniGUI對中文的支持。MiniGUI 為嵌入式 Linux 系統(tǒng)提供了完整的圖形系統(tǒng)支持，是針對嵌入式 Linux僅有的兩個商用嵌入式GUI系統(tǒng)之一。MiniGUI為嵌入式Linux 系統(tǒng)提供了完整的多進程支持；可以 MiniGUI-Processes、MiniGUI-Threads或者MiniGUI-Standalone 三種運行模式運行。

　　2.HDTV SoC平臺和MiniGUI:

　　HDTV SoC 是用于高清數字電視信號接收端的解碼平臺。如圖1所示：該平臺包含以下功能模塊：傳輸流解復用（TSD），系統(tǒng)控制，音頻解碼、視頻解碼，視頻處理，顯示后處理（OSD），以及串口等外圍設備。視頻支持MPEG－II高清和標清解碼，音頻支持AAC、AC3、MP3、MP2格式。

　　在HDTV SoC平臺上建立圖形界面，需要分別利用串口模塊（UART）和顯示后處理模塊（OSD）作為輸入和輸出設備。充分而高效地將顯示后處理模塊（OSD）的功能與上層軟件有機結合是有效建立圖形界面的關鍵。OSD是on-screen display的簡稱，即屏幕菜單式調節(jié)方式。一般是按Menu鍵后屏幕彈出的顯示器各項調節(jié)項目信息的矩形菜單，可通過該菜單對顯示器各項工作指標包括色彩、模式、幾何形狀等進行調整，從而達到的使用狀態(tài)。它通過顯示在屏幕上的功能菜單達到調整各項參數的目的，不但調整方便，而且調整的內容也比以上的兩種方式多，增加了失真、會聚、色溫、消磁等調整內容。像以前顯示器出現(xiàn)的網紋干擾、屏幕視窗不正、磁化等需要送維修廠商維修的故障，現(xiàn)在舉手之間便可解決。

　　MiniGUI具有良好的軟件架構，通過可移植層（Portable Layer）將MiniGUI上層和底層操作系統(tǒng)隔離開來；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，而上層應用程序無需關心底層硬件平臺的輸入和輸出。作為國內廣泛應用的嵌入式圖形界面中間件產品，相對與其它嵌入式GUI系統(tǒng)，MiniGUI有以下優(yōu)勢：1.輕型，占用資源少。2.高性能，高可靠性。3.可配置。4.可伸縮性強。5.跨操作系統(tǒng)支持

　　3.移植MiniGUI:

　　MiniGUI的體系結構可表示如下圖：

　　圖2 MiniGUI的體系結構

　　如圖3所示，MiniGUI從上到下包括應用程序，層，可移植層（圖形與輸入設備抽象層）以及輸入輸出設備層。其中，圖形引擎（GAL）和輸入引擎（IAL）一起構成可移植層。可移植層為上層提供了統(tǒng)一的輸入輸出的抽象接口，從而增強了MiniGUI的可移植性。

　　首先，定制圖形引擎。MiniGUI可以支持包括SVGALib 和 LibGGI在內的多種圖形引擎，另外還自帶了基于framebuffer設備的私有圖形引擎。相對于其他圖形引擎，私有引擎專為Linux平臺上的MiniGUI而設計，有更好的性能和顯示效果，因此在Linux平臺上被廣泛采用。但是該引擎需要Linux內核中包含對顯示設備的framebuffer驅動的支持。

　　其次，定制輸入引擎。不同的平臺在輸入引擎上差別較大。HDTV SoC平臺采用UART作為輸入設備，所以輸入引擎要基于UART，將UART得到的外部信息轉換為上層應用程序能夠理解和識別的信息格式。

　　，需要根據平臺特性和應用需求對MiniGUI進行功能配置。

　　我們將圖3中的圖形設備（Graphic Device）和輸入設備（Input Device）替換為具體的驅動程序及相應的硬件設備可得出MiniGUI在HDTV SoC平臺上實現(xiàn)的具體框圖如圖4所示：

　　經過以上分析之后，我們更加明確了移植所要做的工作，并且可進一步將整個移植過程分為三階段：，開發(fā)和調試基于OSD硬件的framebuffer驅動程序，并且調試圖形引擎，這是整個移植過程中為關鍵的一步；第二，定制和調試基于UART設備的輸入引擎；第三，開發(fā)自己的應用程序，并且交叉編譯和配置整個MiniGUI。

　　首先，我們需要開發(fā)針對HDTV SoC 平臺上OSD硬件設備的framebuffer驅動程序。framebuffer機制定義了一組與顯示設備相關的數據結構和操作，對顯示設備的幀緩存進行了軟件抽象，為上層提供了統(tǒng)一的訪問接口，屏蔽了底層硬件的細節(jié)。應用程序對該組數據結構和操作進行訪問，就可以實現(xiàn)對不同顯卡硬件的訪問操作。減少依賴于顯卡的代碼量，同時增加了這部分代碼的可移植性。

　　如果MiniGUI采用基于framebuffer設備的私有圖形引擎，首先需要在內核中添加framebuffer設備驅動。framebuffer設備的實現(xiàn)主要依賴于四個數據結構：

　　fb_fix_screeninfo用來表示與顯示設備無關的常值信息，這些信息在設備初始化時指定，應用程序可以通過借口函數來訪問這些信息，但是不允許改變它們。

　　fb_var_screeninfo用來表示與顯示設備無關的變量信息與特定顯示模式。應用程序可以調用相應的借口來訪問和修改這些信息。

　　fb_ops是供上層調用的一組函數接口。全部的framebuffer操作都要通過該接口來完成。

　　fb_info 是常規(guī)信息，API以及幀緩沖設備的底層信息。該結構只能被用于內核中，前面三個結構均可通過外部接口查看。

　　在驅動程序中實現(xiàn)了上述四個結構之后，一個簡單得framebuffer驅動程序即宣告完成。將該驅動程序作為模塊加載之后，就可以進行調試，直到輸出正常。

　　在framebuffer驅動程序完成之后，接下來需要定制輸入引擎。MiniGUI通過INPUT數據結構來表示輸入引擎。MiniGUI維護著一個由所有輸入引擎組成的輸入引擎數組，每個數組項對應著一個輸入引擎。如果該數組中沒有與該平臺對應的項，就需要在其中添加對應的輸入引擎。由于SoC平臺只能通過UART和用戶進行交互，所以輸入引擎以UART為基礎。

　　在圖形引擎和輸入引擎的定制完成之后，需要對MiniGUI的源代碼進行交叉編譯和安裝。到這里，整個移植工作基本結束。在此基礎上，我們還可以在MiniGUI平臺上開發(fā)自己的應用程序。

　　4.總結：

　　本文作者創(chuàng)新觀點：在SoC平臺上建立GUI界面需要充分考慮系統(tǒng)性能，資源以及GUI系統(tǒng)本身的資源消耗，移植開源軟件通常是經濟，簡便的辦法。移植工作主要是建立GUI系統(tǒng)與輸入輸出硬件的映射，在必要的時候需要根據GUI系統(tǒng)要求為底層硬件開發(fā)專用的驅動程序。由于MiniGUI在SoC芯片上的應用還比較少，所以本次移植工作不僅驗證了移植方法的可行性，對于如何為MiniGUI在機頂盒中的應用，以及對于如何在受到資源和性能約束的嵌入式系統(tǒng)中建立圖形界面，均具有一定的借鑒意義