Qt/Embedded在S3C2440平台上的移植与开发*

唐 浩，代少升

（重庆邮电大学 信号与信息处理重点实验室，重庆 400065）

1 引言

21世纪是后计算机时代，人们每天都会接触很多的嵌入式产品，手机、PDA等手持式信息设备发展迅速。这些设备的关键在于人机交互技术的体现，所以一个十分友好的图形用户界面（GUI）是必不可少的。

目前嵌入式Linux的主流GUI系统主要有MiniGUI，MicroWindows，OpenGUI，Qt/Embedded 等[1]，这些 GUI 在接口定义、体系结构、功能特性等方面存在很大差别。MiniGUI具有良好的软件架构，通过抽象层将其上层和底层操作系统隔离开来，开发的重点在于窗口系统，但由于支持力量比较薄弱，其维护和再开发成本不可预计。MicroWindows以较小的资源消耗、通用的帧缓冲（FrameBuffer）技术、灵活的分层设计模式和丰富的API支持等特点获得广泛的关注，但其图形引擎无任何硬件加速能力，算法低效，代码质量较差。OpenGUI基于用汇编语言实现的X86图形内核，提供了高层的C/C++图形/窗口接口，它的资源消耗小，但可移植性差，不支持多进程。

Qt/Embedded[2]是一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架，易扩展，可移植性好，支持多个GUI平台的交互开发。从个人消费电子到工业控制设备，Qt/Embedded被广泛地应用于各种嵌入式产品和设备中。

2 Qt/Embedded的移植与开发

2.1 总体流程

Qt/Embedded是著名的Qt库开发商Trolletch公司（2008年6月被诺基亚公司收购）开发的图形化界面开发工具Qt的嵌入式版本。Qt/Embedded采用Server/Client结构，延续了Qt在X上的强大功能，在底层摒弃了Xlib，仅采用FrameBuffer作为底层图形接口。同时将外部输入设备抽象为keyboard和mouse输入事件，底层接口支持键盘、鼠标、触摸屏以及用户自定义的设备等[3]。

Qt/Embedded的类库完全采用C++封装，控件资源丰富，可移植性较好，开放的源码使得开发人员可以在GPL许可协议下自由地进行嵌入式GUI应用程序的移植与开发。Qt/Embedded移植与开发总体流程如图1所示。

2.2 系统平台的介绍

笔者采用广州友善之臂公司设计的Micro2440开发板作为硬件平台，该开发板由核心板与底板组成。核心板上集成了三星公司400MHz的微处理器S3C2440，64Mbyte的SDRAM，64Mbyte NAND Flash以及2Mbyte NOR Flash。底板上则集成了一些常规外设接口。在软件方面，使用Linux-2.6.13稳定内核的操作系统，根文件系统为缺省安装的文件系统，采用基于arm-linuxgcc-3.4.1的函数库。

整个系统软件由引导装载程序（U-Boot）、设备驱动（包括帧缓冲）、嵌入式 Linux内核、文件系统（YAFFS）以及基于 Qt/Embedded的应用程序组成[4]。系统平台结构如图2所示。

3 Qt/Embedded开发环境的搭建及其移植[5-7]

搭建编译平台是嵌入式GUI的必要工作。Qt/Embedded的软件开发环境主要包括嵌入式Linux操作系统、软件开发工具链以及相关源码包。本文的开发环境是在个人PC上安装VMware Workstation 6.5.1和Red Hat Linux 9.0操作系统，内核版本是2.6.13，与目标板上运行的版本一致。采用的交叉编译器为armlinux-gcc-3.4.1，源码包为qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.3和 qt-x11-opensource-src-4.5.3。

3.1 X11虚拟环境搭建

在PC机上编译好的qt-x11可以生成Qt开发工具，如用户界面编译器（UIC）与虚拟帧缓冲服务器（QVFB），作为交叉编译环境的支持。虚拟环境搭建过程如下：

1）在PC平台文件系统中建立工具包目录，将源码包分别用tar命令解压并放置其中。

2）进入qt-x11目录，在终端键入./configure命令对qt-x11安装环境进行配置，根据源码包配置选项和系统情况生成makefile文件，为make做准备。

3）配置完成以后，键入make命令，从makefile中读取指令进行编译，用来创建库文件，编译例程和指南，需要等待一段比较长的时间。

4）编译完成之后，进入tools目录下的qvfb目录，键入make对其进行编译。最后回到qt-x11目录，键入make install进行安装。

5）make install完成之后，会在/usr/local目录下生成一个Trolltech目录，这就是qt-x11-opensource-src-4.5.3安装后所在目录。将/usr/local/qt/qt-x11-opensource-src-4.5.3/tools/qvfb目录下的qvfb相关文件拷贝到/usr/local/Trolltech/Qt-4.5.3/bin目录下。至此X11环境就搭建好了。

3.2 交叉编译环境实现

通过qt-x11提供的库和开发工具，可以进行Qt应用程序的开发，但是若需要在目标板上运行该程序，则还需使用qt-embedded库对该程序进行交叉编译，才能得到在ARM平台上运行的可执行程序。这就需要搭建qt-embedded交叉编译环境，其实现过程如下：

1）安装交叉编译器。工具包目录中键入tar xvzf arm-linux-gcc-3.4.1.tgz-C/，执行该命令将arm-linuxgcc安装到/usr/local/arm/3.4.1。然后设置路径变量，修改/etc/profile文件，在最后一行添加export PATH=/usr/local/arm/3.4.1/bin:$PATH。

2）进入qt-embedded目录，键入./configure-embedded arm-xplatform qws/linux-arm-g++-depths 4，8，16，32，配置参数指定 ARM 平台，并支持 4，8，16，32 位的显示颜色深度。

3）使用make命令进行编译，用来生成qt-embedded库。

4）使用make install进行安装。完成后，qt-embe-dded被安装在/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.5.3目录下。

3.3 移植Qt/Embedded到S3C2440

Qt/Embedded应用程序在S3C2440平台上的运行需要有qt-embedded库支持。在开发板的根目录下新建如下目录：

/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.5.3/bin//安装运行库文件

/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.5.3/lib/fonts//安装字体库文件

把PC上对应目录下交叉编译后生成的qtembedded库文件和字体文件，分别拷贝到上述目录中。注意，运行库文件一般只拷贝libQtGui.so.4，libts-0.0.so.0，libQtCore.so.4，libQtNetwork.so.4，如果文件是到共享库的链接文件，则把该共享库也要拷贝上，字体库则需拷贝一种就可以了。设置开发板环境变量：

export QTDIR=/usr/local/Trolltech/QtEmbbed-4.5.3

export QPEDIR=/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.5.3

export PATH=$QTDIR/bin:$PATH

export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH

4 Qt/Embedded应用程序开发实例

Qt是一个创建GUI程序的C++类库，编写Qt应用程序的主要工作是基于已有的Qt类去编写用户类。笔者以发布一个图片浏览工具（ImgViewer）为例，简单地介绍Qt/Embedded应用程序的开发过程。

4.1 Qt/Embedded开发工具

强大的工具支持是进行Qt/Embedded图形用户开发的优势所在。除了前面提到的QVFB和UIC工具外，Qt designer（图形设计器）工具为GUI窗口组建，提供了一种可视化的设计能力，非常方便高效；qmake工具能为不同平台的开发项目创建makefile配置文件；编程助手assistant能随时随地给编程带来帮助。

笔者采用Qdevelop4.4.3来编写Qte程序。Qdevelop是一个跨平台集成开发环境，完全致力于Qt4的开发。

4.2 Qt/Embedded程序文件编写

Qt/Embedded源程序一般应该包含以下文件：1个主程序文件（main.cpp）、多个源程序文件（source.cpp）与对应的头文件（source.h）以及用来生成makefile的项目文件（.pro）。在本次开发中，并没有使用Qt designer来进行可视化窗口设计，完全借助Qdevelop纯代码进行编写，这样能更好地体会Qt/Embedded GUI设计的精髓所在。基本操作步骤如下：

1）编写头文件imgviewer.h。在Qdevelop中新建工程imgviewer.pro，并添加头文件imgviewer.h。头文件定义了实例中需要用到的各种窗体控件，包括菜单（QMenu）、工具条（QtoolBar）、动作（Qaction）以及各种操作的槽函数（slots）。

2）编写源文件imgviewer.cpp。源文件中设置了字体，规定了窗口属性，并且创建了动作、菜单和工具条等一系列的实现函数。这里会接触到Qt最重要的特性：信号与槽机制（signal&slot）。信号与槽机制提供了任意两个Qt对象之间的通信机制，信号会在某个特定情况或动作下被触发，槽是用于接收并处理信号的函数。其常用格式为 bool QObject::connect（Object1，SIGNAL（signal1），Object2，SLOT（slot）），以及与这个函数对应的disconnect函数，可以将信号和槽断开连接。下面介绍一段简单的程序，该程序设置了打开单个文件这一动作：

openFileAction=new QAction（QIcon（":/images/openfile.png"）,tr（"Open"），this）；//创建一个 Open 动作，并调用openfile.png图标，图标位于资源库images文件夹下。

openFileAction->setStatusTip（tr（"Open File"））；//设置该图标的状态提示为"Open File"。

connect（openFile-Action，SIGNAL（triggered（）），this，SLOT（slotOpenFile（）））；//连接信号与槽，触发 openFileAction这一动作时，将进行slotOpenFile（）这一过程的处理。

3）编写主函数main.cpp。Qt/Embedded应用程序应该包含一个主函数，该函数是应用程序的入口点。结合imgviewer.h和imgviewer.cpp，可以看到所有应用程序开发主函数main.cpp编写的框架结构：

#include"imgviewer.h"

#include

//QApplication包含了Qt图形化应用程序的各种资源、基本设置、控制流以及事件处理等。若是Qt的非图形化应用程序，则需包含：

4）生成makefile文件及编译链接生成可执行文件。借助qmake工具可以生成makefile文件，实现过程为：qmake-o Makefile imgviewer.pro。然后在命令行下输入make命令对整个工程进行编译，就能生成X86架构的二进制文件，这便是QVFB能执行的应用程序。如果再用Qt/Embedded的库对整个工程进行交叉编译链接，就能得到在S3C2440平台上运行的可执行文件。

4.3 结果发布及测试

将交叉编译好的可执行程序imgviewer拷贝进开发板/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.5.3/bin目录下，在终端下键入./imgviewer，即可运行程序。运行结果见图3。

5 小结

嵌入式技术的关键在于人机交互技术的体现，基于Qt/Embedded的GUI为嵌入式Linux系统用户提供了良好的使用和交互环境。笔者通过一个简单的应用程序，对Qt/Embedded在S3C2440平台下的移植与开发进行了详细介绍，为类似的GUI程序开发提供了一个参考。

[1]AHN S H，SUL D M，CHOI S C，et al.Implementation of lightweight graphic library builder for embedded system[C]//Proc.The 8th International Conference on Advanced Communication Technology.Phoenix，USA： IEEE Press，2006：166-168.

[2]Trolltech.Online reference documentation[EB/OL].[2010-05-05].http：//doc.trolltech.com/.

[3]梅宽勤.基于Qt/Embedded的图像用户界面移植[D].上海:复旦大学，2007.

[4]赵拯宇，张雪英，金刚.Qt/Embedded和Qtopia在OMAP5912平台上的移植及应用[J]. 仪器仪表用户，2009，16（2）：108-110.

[5]孙琼.嵌入式Linux应用程序开发详解[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[6]成洁，卢紫.Linux窗口程序设计[M].北京：清华大学出版社，2008.

[7]BLANCHETTE J，SUMMERFIELD M.C++GUIQt 4编程[M].2版.闫锋欣，曾泉人，张志强，译.北京:电子工业出版社，2008.