基于GEF的MiniGUI可視化開發工具設計

1 概 述
隨著嵌入式系統的廣泛應用，圖形用戶界面(Graphical User Interface，GUI)在嵌入式系統中的地位也越來越重要。
目前比較成熟的嵌入式GUI系統包括MicroWin-dows、Qt／Embedded、MiniGUI等。MicroWindows可移植性好，開發重點在底層的圖形引擎，但窗口系統和圖形接口方面的功能還比較欠缺。Qt／Embedded可移植性較好，基于Qt的X Window程序可以非常方便地移植到嵌入式系統，但對系統硬件要求較高，主要用于手持設備。MiniGUI最初是為了工業控制系統設計開發的，定制能力強，速度快，性能好，特別適合于實時性要求高的場合。由于受到嵌入式系統硬件資源的限制，對嵌入式系統GUI的基本要求包括：占用資源少、高性能、高可靠性、可配置。本文設計的可視化開發工具選擇MiniGUI作為圖形界面支持系統。
MiniGUI是一款遵循LGPL條款的純自由軟件，是根據嵌入式系統應用特點量身定做的圖形界面支持系統，得到了廣泛應用。它提供了完備的多窗口機制和消息傳遞機制，以及對話框和常用的控件類，包括文本框、按鈕、編輯框、列表框等；非常小巧，包含全部功能的庫文件僅為300 KB左右。傳統的MiniGUI程序開發是基于文本編輯器的，開發人員在程序源代碼編寫過程中無法預先看到窗口、控件的整體效果，缺乏一個可視化的開發環境。因此，本文設計了一個MiniGUI可視化開發工具，并使用Eclipse GEF(Graphical Editing Framework)實現。

2 可視化開發工具整體設計
2．1 功能需求
可視化開發工具要提供界面布局設計功能，主要包括：界面上控件位置的擺放、屬性的設置，為每個控件定義callback函數；菜單、狀態條、位圖編輯；響應界面編輯過程中發生的交互事件，比如drop／drag、undo／redo、move、de-lete、resize等；保存及解析呈現相應布局的功能；根據用戶設計生成可運行的MiniGUI源代碼。
2．2 整體結構
可視化開發工具主要由界面設計工具和源代碼生成工具兩部分組成。整體結構如圖1所示。

界面設計工具：實現所見即所得的界面編輯器功能，可以根據需要改變和調整顯示的內容和形式，這使得用戶界面的制作非常方便。采用傳統的面向對象設計方法來開發可視化界面，會遇到用戶界面和底層的數據雜合、接口擴展導致的類膨脹等問題，因此界面設計工具使用MVC模式設計。用戶通過界面設計工具的“控件設計”設置控件屬性；“交互事件響應”用于響應界面編輯過程中發生的交互事件，完成控件屬性的修改。這兩部分對應MVC中的Control-ler。“控件類”保存控件的各種屬性，對應Model。“控件顯示”根據控件類的屬性設置顯示控件，對應View。XML文檔則負責保存界面布局，控件類也能夠根據XML解析文檔內容得到自身屬性。
源代碼生成工具：通過遍歷所有控件類的屬性，將圖形用戶界面布局按照運行平臺要求(目前僅支持RTEMS)生成相應的MiniGUI源代碼。
2．3 組織結構
所有控件類通過樹的形式來管理。樹的頂層表示一個管理的工程，其下包括所有的對話框、菜單、狀態條及位圖資源，對話框的子節點是其上顯示的所有控件，菜單包括彈出菜單和菜單項，狀態條與對話框類似，樹形結構如圖2所示。由于XML文檔會被Java解析成樹形結構，解析界面布局的過程就是一個樹的遍歷過程。使用樹形結構來組織控件類，能夠讓軟件在邏輯上簡單易懂，控件組織關系清晰明了，并且通過樹的遍歷可以保存界面布局及生成源代碼。

由于圖形用戶界面中許多元素具有共同屬性，本文把這些元素的共有屬性及方法抽象出來作為基類。主要使用2個基類：容器類Content和控件類Control。Content主要包括容器ID、文字屬性及保存解析控件等方法；Control主要包括控件ID、位置大小、控件風格等屬性，以及保存解析控件、生成源代碼等方法。其中，對話框、菜單、狀態條和位圖繼承自Content，如圖3(a)所示；對話框控件繼承自Control，如圖3(b)所示。在生成源代碼等操作時自頂向下遍歷整個界面工程，可直接調用基類的方法，無需區分控件具體的類別。這樣提高了代碼的重用度，減少了冗余代碼。