第7章 Qt圖形編程

嵌入式應用程序設計

第7章Qt圖形編程

第1章搭建嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境第2章嵌入式文件I/O編程第3章嵌入式Linux多任務編程第4章嵌入式Linux進程間通行第5章嵌入式Linux多線程編程第6章嵌入式Linux網(wǎng)絡編程第7章Qt圖形編程第8章嵌入式Linux設備驅(qū)動編程第9章Qt聊天工程設計課程安排：2

7.1嵌入式GUI簡介7.2Qt/Embedded開發(fā)入門7.3實驗內(nèi)容7.4小結7.5思考與練習本章課程：3

目前的桌面機操作系統(tǒng)大多有著美觀、操作方便、功能齊全的GUI〔圖形用戶界面〕，例如KDE或者GNOME。GUI〔圖形用戶界面〕是指計算機與其使用者之間的對話接口，可以說，GUI是當今計算機技術的重大成就。它的存在為使用者提供了友好便利的界面，并大大地方便了非專業(yè)用戶的使用，使得人們從繁瑣的命令中解脫出來，可以通過窗口、菜單方便地進行操作。在嵌入式系統(tǒng)中，GUI的地位也越來越重要，但是不同于桌面機系統(tǒng)，嵌入式GUI要求簡單、直觀、可靠、占用資源小且反響快速，以適應系統(tǒng)硬件資源有限的條件。另外，由于嵌入式系統(tǒng)硬件本身的特殊性，嵌入式GUI應具備高度可移植性與可裁減性，以適應不同的硬件條件和使用需求。7.1嵌入式GUI簡介4

嵌入式GUI特點體積??；運行時耗用系統(tǒng)資源小；上層接口與硬件無關，高度可移植；高可靠性；在某些應用場合應具備實時性。7.1嵌入式GUI簡介5

7.1.1Qt/EmbeddedQt/Embedded是Trolltech公司〔目前已被Nokia收購〕為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的Qt版本。從Qt4.1版本開始，Qt/Embedded改名為QtopiaCore，又從版本開始，QtopiaCore又改名為QtforEmbeddedLinux.7.1嵌入式GUI簡介6

7.1.1Qt/EmbeddedQt/Embedded的優(yōu)缺點：7.1嵌入式GUI簡介7

7.1.2MiniGUIMniGUI由魏永明先生和眾多志愿者開發(fā)，是面向?qū)崟r嵌入式系統(tǒng)的輕量級圖形用戶界面支持系統(tǒng)。自1999年初遵循GPL條款發(fā)布第一個版本以來，MiniGUI已廣泛應用于手持信息終端、機頂盒、工業(yè)控制系統(tǒng)及工業(yè)儀表、便攜式多媒體播放器、查詢終端等產(chǎn)品和領域。目前，MiniGUI已成為跨操作系統(tǒng)、跨硬件平臺的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，可在Linux/uClinux、VxWorks、eCos、uC/OS-II、pSOS、ThreadX、Nucleus、OSE等操作系統(tǒng)以及Win32平臺上運行，已驗證的硬件平臺包括ix86、ARM、PowerPC、MIPS、DragonBall、ColdFire等等。MiniGUIV2.0為基于嵌入式Linux的高端嵌入式設備提供了完整的多進程支持，從而將MiniGUI從中端市場帶到了高端市場。最新的MiniGUIV3.0那么是繼2.0之后的一個重要增強，增加了如外觀渲染器技術、雙向文本支持、透明控件、獨立滾動條控件、UPF字體和位圖字體等新的特性。7.1嵌入式GUI簡介8

7.1.2Microwindow、TinyX等它由魏永明先生和眾多志愿者開發(fā)，是面向?qū)崟r嵌入式系統(tǒng)的輕量級圖形用戶界面支持系統(tǒng)。自1999年初遵循GPL條款發(fā)布第一個版本以來，MiniGUI已廣泛應用于手持信息終端、機頂盒、工業(yè)控制系統(tǒng)及工業(yè)儀表、便攜式多媒體播放器、查詢終端等產(chǎn)品和領域。目前，MiniGUI已成為跨操作系統(tǒng)、跨硬件平臺的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，可在Linux/uClinux、VxWorks、eCos、uC/OS-II、pSOS、ThreadX、Nucleus、OSE等操作系統(tǒng)以及Win32平臺上運行，已驗證的硬件平臺包括ix86、ARM、PowerPC、MIPS、DragonBall、ColdFire等等。MiniGUIV2.0為基于嵌入式Linux的高端嵌入式設備提供了完整的多進程支持，從而將MiniGUI從中端市場帶到了高端市場。最新的MiniGUIV3.0那么是繼2.0之后的一個重要增強，增加了如外觀渲染器技術、雙向文本支持、透明控件、獨立滾動條控件、UPF字體和位圖字體等新的特性。7.1嵌入式GUI簡介9

7.1.3Microwindow、TinyX等MicrowindowsOpenSourceProject成立的宗旨在于針對體積小的裝置，建立一套先進的視窗環(huán)境，在Linux桌面上通過交叉編譯可以很容易地制作出Microwindows的程序。Microwindows能夠在沒有任何操作系統(tǒng)或其他圖形系統(tǒng)的支持下運行，它能對裸顯示設備進行直接操作。這樣，Microwindows就顯得十分小巧，便于移植到各種硬件和軟件系統(tǒng)上。 然而Microwindows的免費版本進展一直很慢，幾乎處于停頓狀態(tài)，而且至今為止，國內(nèi)沒有任何一家對Microwindows提供全面技術支持、效勞和擔保的專業(yè)公司。TinyXServer是XFree86Project的一局部，由KeithPachard開展起來的，而他本身就是XFree86專案的核心成員之一。一般的XServer都過于龐大，因此KeithPackard就以XFree86為根底，精簡而成TinyXServer，它的體積可以小到幾百KB，非常適合應用于嵌入式環(huán)境。就純XWindowSystem搭配TinyXServer架構來說，其最大的優(yōu)點就是具有很好的彈性開發(fā)機制，并能大大提高開發(fā)速度。因為與桌面的X架構相同，因此相對于很多以Qt、GTK+、FLTK等為根底開發(fā)的軟件可以很容易地移植過來。7.1嵌入式GUI簡介10

常見GUI參數(shù)比較：7.1嵌入式GUI簡介11

7.2.1Qt/Embedded介紹架構Qt/Embedded以原始Qt為根底，并做了許多出色的調(diào)整以適用于嵌入式環(huán)境。Qt/Embedded通過QtAPI與LinuxI/O設施直接交互，成為嵌入式Linux端口。同Qt/X11相比，Qt/Embedded很省內(nèi)存，因為它不需要一個X效勞器或是Xlib庫，它在底層拋棄了Xlib，采用framebuffer〔幀緩沖〕作為底層圖形接口。同時，將外部輸入設備抽象為keyboard和mouse輸入事件。Qt/Embedde的應用程序可以直接寫內(nèi)核緩沖幀，這防止開發(fā)者使用繁瑣的Xlib/Server系統(tǒng)。7.2Qt/Embedded開發(fā)入門Qt/Embedded與QtX11的linux版本的比較12

7.2.1Qt/Embedded介紹Qt/Embedded組件窗口系統(tǒng)字體輸入設備機輸入法Qt的開發(fā)環(huán)境7.2Qt/Embedded開發(fā)入門13

7.2.1Qt/Embedded介紹：Qt的開發(fā)環(huán)境Qt/Embedded的開發(fā)環(huán)境可以取代那些我們熟知的UNIX和Windows開發(fā)工具。它提供了幾個跨平臺的工具使得開發(fā)變得迅速和方便，尤其是它的圖形設計器。UNIX下的開發(fā)者可以在PC機或者工作站使用虛擬緩沖幀，從而可以模仿一個和嵌入式設備的顯示終端大小，像素相同的顯示環(huán)境。嵌入式設備的應用可以在安裝了一個跨平臺開發(fā)工具鏈的不同的平臺上編譯。最通常的做法是在一個UNIX系統(tǒng)上安裝跨平臺的帶有l(wèi)ibc庫的GNUC++編譯器和二進制工具。在開發(fā)的許多階段，一個可替代的做法是使用Qt的桌面版本7.2Qt/Embedded開發(fā)入門14

7.2.1Qt/Embedded介紹：Qt的支撐工具qmake是一個為編譯Qt/Embedded庫和應用而提供的Makefile生成器。它能夠根據(jù)一個工程文件〔.pro〕產(chǎn)生不同平臺下的Makefile文件。qmake支持跨平臺開發(fā)和影子生成〔影子生成是指當工程的源代碼共享給網(wǎng)絡上的多臺機器時，每臺機器編譯鏈接這個工程的代碼將在不同的子路徑下完成，這樣就不會覆蓋別人的編譯鏈接生成的文件。qmake還易于在不同的配置之間切換。〕designer(Qt圖形設計器)可以使開發(fā)者可視化地設計對話框而不需編寫代碼。使用Qt圖形設計器的布局管理可以生成能平滑改變尺寸的對話框。7.2Qt/Embedded開發(fā)入門15

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制機制概述信號和插槽機制是Qt的核心機制。信號和插槽是一種高級接口，應用于對象之間的通信，它是Qt的核心特性，也是Qt區(qū)別于其他工具包的重要地方。信號和插槽是Qt自行定義的一種通信機制，它獨立于標準的C/C++語言，因此要正確的處理信號和插槽，必須借助一個稱為moc〔MetaObjectCompiler〕的Qt工具，該工具是一個C++預處理程序，它為高層次的事件處理自動生成所需要的附加代碼。7.2Qt/Embedded開發(fā)入門16

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制機制概述對象間信號與槽之間的關系7.2Qt/Embedded開發(fā)入門17

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與插槽的實現(xiàn)Qt的signals關鍵字指出進入了信號聲明區(qū)，隨后即可聲明自己的信號。例如：signals:voidmySignal();voidmySignal(intx);voidmySignalParam(intx,inty);7.2Qt/Embedded開發(fā)入門18

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與插槽的實現(xiàn)插槽是普通的成員函數(shù)，因此與其他的函數(shù)一樣，它們也有存取權限。插槽的存取權限決定了誰能夠與其相關聯(lián)。同普通的C++成員函數(shù)一樣，插槽函數(shù)也分為3種類型，即publicslots、privateslots和protectedslots。publicslots：在這個區(qū)內(nèi)聲明的槽意味著任何對象都可將信號與之相連接。這對于組件編程非常有用，用戶可以創(chuàng)立彼此互不了解的對象，將它們的信號與槽進行連接以便信息能夠正確地傳遞。protectedslots：在這個區(qū)內(nèi)聲明的槽意味著當前類及其子類可以將信號與之相連接。這適用于那些槽，它們是類實現(xiàn)的一局部，但是其界面接口卻面向外部。privateslots：在這個區(qū)內(nèi)聲明的槽意味著只有類自己可以將信號與之相連接。這適用于聯(lián)系非常緊密的類。7.2Qt/Embedded開發(fā)入門19

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與插槽的實現(xiàn)插槽也能夠被聲明為虛函數(shù)，這也是非常有用的。插槽的聲明也是在頭文件中進行的。例如： publicslots: voidmySlot(); voidmySlot(intx); voidmySignalParam(intx,inty);7.2Qt/Embedded開發(fā)入門20

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與槽關聯(lián)通過調(diào)用QObject對象的connect()函數(shù)可以將某個對象的信號與另外一個對象的插槽函數(shù)或信號相關聯(lián)，當發(fā)射者發(fā)射信號時，接收者的槽函數(shù)或信號將被調(diào)用。函數(shù)定義：boolQObject::connect(constQObject*sender,constchar*signal,constQObject*receiver,constchar*member)[static]例如：QLabel*label=newQLabel;QScrollBar*scroll=newQScrollBar;QObject::connect(scroll,SIGNAL(valueChanged(int)),label,SLOT(setNum(int)));7.2Qt/Embedded開發(fā)入門21

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與信號關聯(lián)classMyWidget:publicQWidget{public:MyWidget();...signals:voidaSignal();...private:...QPushButton*aButton;};MyWidget::MyWidget(){ aButton=newQPushButton(this); connect(aButton,SIGNAL(clicked()),SIGNAL(aSignal()));}7.2Qt/Embedded開發(fā)入門22

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與信號關聯(lián)當信號與槽沒有必要繼續(xù)保持關聯(lián)時，用戶可以使用disconnect()函數(shù)來斷開連接。boolQObject::disconnect(constQObject*sender,constchar*signal,constObject*receiver,constchar*member)[static]有3種情況必須使用disconnect()函數(shù)：斷開與某個對象相關聯(lián)的任何對象斷開與某個特定信號的任何關聯(lián)斷開兩個對象之間的關聯(lián)7.2Qt/Embedded開發(fā)入門23

7.2.2Qt/Embedded信號和插槽機制信號與信號關聯(lián)當信號與槽沒有必要繼續(xù)保持關聯(lián)時，用戶可以使用disconnect()函數(shù)來斷開連接。boolQObject::disconnect(constQObject*sender,constchar*signal,constObject*receiver,constchar*member)[static]有3種情況必須使用disconnect()函數(shù)：斷開與某個對象相關聯(lián)的任何對象斷開與某個特定信號的任何關聯(lián)斷開兩個對象之間的關聯(lián)7.2Qt/Embedded開發(fā)入門24

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/X11步驟解壓源碼包運行配置程序編譯Qt源代碼安裝Qt設置環(huán)境變量7.2Qt/Embedded開發(fā)入門25

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/X11步驟解壓源碼包#cd/home/user_name#tarzxvf7.2Qt/Embedded開發(fā)入門26

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/X11運行配置程序#cd#./configure7.2Qt/Embedded開發(fā)入門27

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/X11編譯Qt源代碼#make安裝Qt#makeinstall7.2Qt/Embedded開發(fā)入門28

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/X11設置環(huán)境變量#vi$HOME/.bash_profileexportPATH=$QTDIR/bin:$PATHexportLD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH#source$HOME/.bash_profile7.2Qt/Embedded開發(fā)入門29

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境主機系統(tǒng)：Ubuntu8.10編譯器版本：gcc/g；arm-linux-gcc/g內(nèi)核源碼：目標平臺：s3c2410安裝步驟解壓源碼包運行配置程序編譯Qt/Embedded源代碼安裝Qt/Embedded設置環(huán)境變量復制庫文件為開發(fā)板設置環(huán)境變量7.2Qt/Embedded開發(fā)入門30

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/Embedded解壓源碼包#cd/home/user_name#tarzxvf7.2Qt/Embedded開發(fā)入門31

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/Embedded運行配置程序#cd#./configure–embeddedarm7.2Qt/Embedded開發(fā)入門32

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/Embedded編譯Qt/Embedded源代碼#make安裝Qt/Embedded#makeinstall7.2Qt/Embedded開發(fā)入門33

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/Embedded設置環(huán)境變量為了更方便的使用Qt/Embedded提供的各種工具，同Qt/X11一樣，需要對用戶的環(huán)境變量進行設置。如果前面已經(jīng)把Qt/X11的目錄參加到PATH，那么在開發(fā)Qt/Embedded程序時，最好保證將Qt/Embedded的目錄加在前面，因為現(xiàn)在使用的都是Qt/Embedded中的工具。復制庫文件#cp/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.4.3/lib/libQt*/rootfs/home/qt/lib為開發(fā)板設置環(huán)境變量7.2Qt/Embedded開發(fā)入門34

7.2.3搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境安裝Qt/Embedded為開發(fā)板設置環(huán)境變量在開發(fā)板根文件系統(tǒng)的/bin目錄下建立一個腳本文件qpe.sh，用來設置環(huán)境變量。#cd/rootfs/bin#viqpe.sh#!/bin/shexportQTDIR=/home/qtexportLD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH7.2Qt/Embedded開發(fā)入門35

7.2.4Qt/Embedded窗口部件Qt提供了一整套的窗口部件。它們組合起來可用于創(chuàng)立用戶界面的可視元素。按鈕、菜單、滾動條、消息框和應用程序窗口都是窗口部件的實例。窗口部件是QWidget或其子類的實例，用戶自定義的窗口通過子類化得到。7.2Qt/Embedded開發(fā)入門36

7.2.4Qt/Embedded窗口部件Hello窗口例如#include<QApplication>#include<QLabel>intmain(intargc,char**argv){ QApplicationapp(argc,argv); QLabel*label=newQLabel("<h2><i>Hello</i>""<fontcolor=red>Qt!</font></h2>"); hello->show(); returnapp.exec();}7.2Qt/Embedded開發(fā)入門37

7.2.4Qt/Embedded窗口部件常見窗口組合7.2Qt/Embedded開發(fā)入門38

7.2.4Qt/Embedded窗口部件自定義窗口鐘表部件是一個能顯示當前時間并自動更新的LCD。一個冒號分隔符隨秒數(shù)的流逝而閃爍7.2Qt/Embedded開發(fā)入門39

7.2.4Qt/Embedded窗口部件自定義窗口實現(xiàn)：clock.h#include<QLCDNumber>classClock:publicQLCDNumber{public: Clock(QWidget*parent=0);protected: voidtimerEvent(QTimerEvent*event);private: voidshowTime(); boolshowingColon;};7.2Qt/Embedded開發(fā)入門40

7.2.4Qt/Embedded窗口部件自定義窗口實現(xiàn)：clock.cpp#include<QDateTime>#include"clock.h"Clock::Clock(QWidget*parent):QLCDNumber(parent),showingColon(true){ showTime(); startTimer(1000);}voidClock::timerEvent(QTimerEvent*){ showTime();}7.2Qt/Embedded開發(fā)入門41

7.2.4Qt/Embedded窗口部件voidClock::showTime(){ QStringtimer=QTime::currentTime().toString().left(5); if(!showingColon) { time[2]=''; } display(time); showingColon=!showingColon;}7.2Qt/Embedded開發(fā)入門42

7.2.4Qt/Embedded窗口部件自定義窗口實現(xiàn)：main.cpp#include<QApplication>#include"clock.h"intmain(intargc,char**argv){ QApplicationapp(argc,argv); Clock*clock=newClock; clock->show(); returnapp.exec();}7.2Qt/Embedded開發(fā)入門43

7.2.5Qt/Embedded圖形界面編程主窗口類QMainWindow類提供了一個典型應用程序的主窗口框架。例如：QTextEdit*editor=newQTextEdit(mainWindow);mainWindow->setCentralWidget(editor);7.2Qt/Embedded開發(fā)入門44

7.2.5Qt/Embedded圖形界面編程菜單類QMenu類以垂直列表的方式顯示菜單項，它可以是單個的〔例如上下文相關菜單〕，可以以菜單欄的方式出現(xiàn)，或者是別的彈出式菜單的子菜單出現(xiàn)。例如：QMenu*menu_F=newQMenu("&File",this);QAction*actNew=menu_F->addAction(QIcon(":/new.png"),"&New");actNew->setShortcut(QKeySequence("Ctrl+N"));QAction*actOpen=menu_F->addAction(QIcon(":/open.png"),"&Open");actOpen->setShortcut(QKeySequence("Ctrl+O"));QAction*actExit=menu_F->addAction("&Exit");actExit->setShortcut(QkeySequence("Ctrl+Q"));7.2Qt/Embedded開發(fā)入門45

7.2.5Qt/Embedded圖形界面編程工具欄QToolButton類實現(xiàn)了具有一個圖標，一個3D框架和一個可選標簽的工具欄。旁述提示欄actNew->setStatusTip("openafile");這是什么actNew->setWhatsThis("open");7.2Qt/Embedded開發(fā)入門46

7.2.5Qt/Embedded圖形界面編程動作應用程序通常提供幾種不同的方式來執(zhí)行特定的動作。比方，許多應用程序通過菜單〔Flie->Save〕，工具欄〔像一個軟盤的按鈕〕和快捷鍵〔Ctrl+S〕來提供“Save〞動作。QAction類封裝了“動作〞這個概念。它允許程序員在某個地方定義一個動作。例如：QMenu*menu_F=newQMenu("&File",this);QToolBar*ToolBar_F=addToolBar("&File");actOpen=newQAction(QIcon(":/images/open.png"),"&Open",this);actOpen->setShortcuts(QKeySequence::Open);actOpen->setStatusTip(tr("Openanexistingfile"));connect(actOpen,SIGNAL(triggered()),this,SLOT(open()));menu_F->addAction(actOpen);ToolBar_F->addAction(actOpen);7.2Qt/Embedded開發(fā)入門47

7.2.5Qt/Embedded對話框設置布局內(nèi)建布局管理器Qt提供了3種用于布局管理的類：QHBoxLayout，QVBox-

Layout和QGridLayout。QHBoxLayout布局管理把窗體按照水平方向從左至右排成一行。QVBoxLayout布局管理把窗體按照垂直方向從上至下排成一列。QGridLayout布局管理以網(wǎng)格的方式來排列窗體，一個窗體可以占據(jù)多個網(wǎng)格。7.2Qt/Embedded開發(fā)入門48

7.2.5Qt/Embedded對話框設置布局三種布局管理器類示意圖7.2Qt/Embedded開發(fā)入門49

7.2.5Qt/Embedded對話框設置布局如何微調(diào)布局設置一些延伸工程或間隔工程，延伸或間隔工程會填充空余的布局空間。改變子部件的尺寸策略。通過調(diào)用QWidget::setSizePolicy()，程序員可以仔細調(diào)整子部件的縮放行為。子部件可以設置為擴展、收縮、保持原大小等狀態(tài)。改變子部件的建議大小。QWidget::sizeHint()和QWidget::minimumSizeHint()會根據(jù)內(nèi)容返回部件的首選尺寸和最小首選尺寸。內(nèi)