Qt_Embedded应用程序在ARM_Linux系统中的开发与应用
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36 | T echniques of Automation & A pplications收稿日期：２０１１－０５－２７１ 引言目前，随着计算机技术和信息网络技术的飞速发展，嵌入式系统以其小巧、灵活、实用性强等特点得到越来越广泛的应用。
图像用户接口（ＧＵＩ）作为人机交互的重要环节，大量应用于嵌入式系统，以增强嵌入式系统操作的便捷和友好性。
由于多数嵌入式系统采用了Ｌｉｎｕｘ操作系统，因此，Ｌｉｎｕｘ操作系统下图形界面设计与实现技术研究具有显著的实际应用价值。
Ｑｔ是Ｔｒｏｌｌｅｔｃｈ公司研发的可用于Ｌｉｎｕｘ操作系统下图形界面的设计与开发工具。
该软件由于具有丰富Qt/Embedded 应用程序在ARM-Linux 系统中的开发与应用孙 巍１，冯伟兴２（１．海军驻武汉四三八厂军事代表室，湖北 武汉 ４３００６０；２．哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江 哈尔滨１５０００１）摘 要：随着嵌入式系统的发展，用于实现与用户交流功能的嵌入式图形用户界面（ＧＵＩ）成为嵌入式系统研究中的重点。
介绍了Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ的软硬件开发环境，详细阐述了Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序的开发过程，并针对开发过程中的关键问题给出了详细的解决方法。
最后，结合实例说明Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ在基于ＡＲＭ的嵌入式系统中的应用。
关键词：嵌入式Ｑｔ；嵌入式Ｌｉｎｕｘ；嵌入式ＧＵＩ；交叉编译中图分类号：ＴＰ３１９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１０）０８－００３６－０４Development and Application of Qt/Embedded Applications onARM-LinuxSUN Wei 1, FENG Wei-xing 2( 1. No.438 plant in Wuhan Navy Military Representative Office, Wuhan 430060 China;2. College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001 China )Abstract: With the progression of embedded systems, embedded graphical user interface (GUI) used to communicate with userschanged to be more important. After expression of hardware and software development requirement of Qt/Embedded,development process of Qt/Embedded application is expounded in detail. The solution to tackle the problem in process of Qt/Embedded application development is also addressed. The realization of Qt/Embedded in embedded ARM system is illustrated finally.Key words: Qt/Embedded; embedded linux; embedded GUI; cross-compiling的ＡＰＩ接口和基于组件的编程模型，使得Ｌｉｎｕｘ系统下图形界面的开发不再困难。
尽管Ｑｔ应用程序在ＰＣ机上进行开发易于实现，但由于ＰＣ机与嵌入式系统运行的Ｌｉｎｕｘ平台差异比较大，因此，不能将ＰＣ机上的Ｑｔ应用程序直接复制到嵌入式系统中运行。
针对这一问题，本文阐述了基于Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发Ｑｔ应用程序并移植到以ＡＲＭ为核心的嵌入式系统的技术方法［１］。
２ Qt/Embedded 应用程序开发流程由于Ｑｔ最成功的应用是Ｌｉｎｕｘ操作系统界面开发，所以我们通常所说的Ｑｔ都是指Ｌｉｎｕｘ下的Ｑｔ。
Ｑｔ核心是应用于图像界面开发的图像界面库。
依据应用Techniques of Automation & Applications | 37环境的不同包括很多版本，比如Ｑｔ／Ｘ１１，Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄ－ｄｅｄ等。
其中，Ｑｔ／Ｘ１１是应用于ＰＣ机Ｌｉｎｕｘ系统的Ｑｔ版本。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ是应用于嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统的Ｑｔ版本。
为了适应嵌入式系统硬件平台，Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ采用Ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ（帧缓冲器）作为底层图形接口。
Ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ是Ｌｉｎｕｘ推出的标准显示设备接口，它将显示设备抽象为帧缓冲区。
在应用程序中对Ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ进行操作即可实现显示功能，从而不用考虑硬件问题［２－４］。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ和Ｑｔ／Ｘ１１的不同之处就在于，Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄ－ｄｅｄ支持对Ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ进行直接操作，而Ｑｔ／Ｘ１１则不支持。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序开发需要构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境和运行环境。
尽管Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ和Ｑｔ／Ｘ１１在图形界面设计上有着本质不同，但由于所有版本的Ｑｔ库均采用相同的命名，所以，Ｑｔ的应用程序开发具有平台无关性，Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ的应用程序开发仍可采用Ｑｔ／Ｘ１１的开发环境进行编辑。
Ｑｔ／Ｘ１１开发环境提供了两种源程序开发工具ｄｅｓｉｇｎｅｒ和ｕｉｃ。
ｄｅｓｉｇｎｅｒ是一个可视化的基于Ｑｔ的用户界面设计工具，可以生成ｕｉ格式文件以存储设计好的Ｑｔ应用程序界面。
ｕｉｃ是Ｑｔ的代码自动生成工具，它可根据设计好的ｕｉ界面文件生成相应的Ｃ＋＋代码。
源程序的编写可直接使用开发工具ｄｅｓｉｇｎｅｒ和ｕｉｃ进行设计。
由于Ｑｔ／Ｘ１１不支持对Ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ进行直接操作，无法对Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序进行编译及调试，因此，Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境还需要有Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄ－ｄｅｄ库进行支持。
所采用的Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库可以在ＰＣ上对Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ安装包进行编译生成。
另外，在Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ的应用程序调试时，需要使用Ｑｔ／Ｘ１１的虚拟调试工具ｑｖｆｂ。
ｑｖｆｂ是一个虚拟Ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ调试程序，它可以将Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序的运行结果显示在ＰＣ机界面上［５－６］。
ＰＣ机上调试好的Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序无法直接复制到嵌入式系统中运行，需要进行应用程序移植。
程序移植首先需要在嵌入式系统中构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ运行环境，即在嵌入式系统中生成Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序运行时所需要的库文件。
具体来说，就是在ＰＣ机上使用交叉编译工具对Ｑｔ／ｅｍｂｅｄｄｅｄ安装包进行交叉编译，以生成可以在嵌入式系统中运行的库文件。
同时，对Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ源程序也进行交叉编译，生成最终的可以在嵌入式系统中运行的应用程序［７］。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序开发的流程图如图１所示。
３ Qt/Embedded 应用程序在ARM-Linux 中的开发依据前面介绍的Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序开发流程，要实现Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中的开发及应用，首先需要构建相应的Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境和运行环境。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境和运行环境的构建都需要对Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ的源码包ｑｔ－ｅｍｂｅｄｄｅｄ进行编译，生成相应的库文件。
两者的编译方法相似，不同之处仅在于编译工具的选择［８］。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序也是如此，使用不同的编译工具对应用程序进行编译，将分别生成可在ＰＣ机上进行调试的应用程序和最终在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ中运行的应用程序［９］。
图１ Qt/Embedded 应用程序开发流程图３．１ Qt/Embedded开发环境构建构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境即是构建Ｑｔ／Ｘ１１开发环境，但所使用的库是能够在ＰＣ机上运行的Ｑｔ／Ｅｍ－ｂｅｄｄｅｄ库。
ｑｔ－ｘ１１是用于ＰＣ机的Ｑｔ源码包，构建Ｑｔ／Ｘ１１开发环境即是对Ｑｔ核心包ｑｔ－ｘ１１进行编译。
编译成功后，将生成开发Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序所要用的开发工具ｄｅｓｉｇｎｅｒ、ｕｉｃ、ｑｖｆｂ。
在应用程序编译及调试过程中，需要Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库的支持。
使用ＰＣ机自带的编译工具对ｑｔ－ｅｍｂｅｄｄｅｄ源码包进行编译，将生成编译及调试时所需要的库文件。
在编译和调试过程中，要将库文件所在目录的路径加入到环境变量ＬＤ＿ＬＩＢＲＡＲＹ＿ＰＡＴＨ中，以使得库文件在编译和调试过程中生效。
在构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境过程中，无论是编译ｑｔ－ｘ１１源码包还是ｑｔ－ｅｍｂｅｄｄｅｄ源码包，所使用的编译工具都是ＰＣ机自带的编译器，以确保开发工具和库文件能够在ＰＣ机上运行。
Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发环境构建完成后，即可进行Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序的开发，但要使得应用程序能够在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中运行，还需构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄ－ｄｅｄ运行环境。
３．２ Qt/Embedded交叉编译与移植开发Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序的最终目的是使其能够在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中成功运行，以实现特定功能。
而Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中运行时，需要有能够在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕ系统中运行的Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄ－ｄｅｄ库的支持［１０］，因此，Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序开发的关键就是构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ运行环境。
构建Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ运行环境也需要对ｑｔ－ｅｍｂｅｄｄｅｄ源码包进行编译，生成Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库文件。
由于要求Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中运行，因此，需要使用交叉编译工具对ｑｔ－ｅｍｂｅｄｄｅｄ源码包进行交叉编译。
交叉编译就是在一个平台上生成可在另一个平台上运行的可执行代码［１１］，这里即是在ＰＣ机平台上生成可在ＡＲＭ平台上运行的可执行代码。
交叉编译成功后，生成能够在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中运行的Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库文件。
之后，将生成的库文件复制到ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统。
但Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中运行时，要使应用程序能够成功调用Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库，必须使Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ库文件在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中有效。
登录ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统，将移植后的库文件的路径添加到ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统的环境变量ＬＤ＿ＬＩＢＲＡＲＹ＿ＰＡＴＨ中即可使库文件生效。
完成Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ运行环境的构建后，即可将Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ应用程序在ＡＲＭ－Ｌｉｎｕｘ系统中运行，进行实际测试与应用。
