摘    要: 本文主要闡述了利用嵌入式操作系統VxWorks的圖形開發組件WindML進行圖形界面開發的相關技術，并且總結出了程序設計的總體框架以及一些在實際編程中遇到的問題的解決方法，實現了WindML功能的擴展。
引言
嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合后的產物，顯然，嵌入式系統中的操作系統是整個系統的核心部分。VxWorks作為性能優秀的嵌入式操作系統，不論是在可靠性、實時性、可裁減性方面，還是在開放性、易用性等方面都是相當不錯的。
本文主要利用WindML解決了嵌入式系統一般圖形開發中所遇到的問題，對個別實現中的關鍵技術進行了詳細闡述，并且總結出了圖形界面開發的一般流程以供借鑒。

VxWorks概述
VxWorks操作系統是美國Wind River公司于1983年設計開發的一種嵌入式實時操作系統（RTOS），它十分靈活，具有多達1800個功能強大的應用程序接口（API）；其次，它適用面廣，可以用于從最簡單到最復雜的產品設計；再次，它可靠性高，可以用于從防抱死剎車系統到星際探索的關鍵任務；最后，它適應性強，可以用于所有流行的CPU平臺。VxWorks嵌入式實時操作系統包括微內核 Wind、高級的網絡支持、強有力的文件系統和I/O管理、C++和其它標準支持等核心功能。

Tornado及WindML概述
WindML概述
WindML（Wind媒體庫）提供了對運行在嵌入式系統上的多媒體應用程序的支持，以及用來開發可定制的標準化設備驅動程序的框架。并且，WindML提供了一系列工具用來處理輸入設備和過程事件。以上這些功能絕大部分都由WindML提供的API來完成。
WindML由兩個部分組成：軟件開發工具箱（SDK）和硬件開發工具箱（DDK）。
SDK用來開發應用程序，在圖形、輸入處理、多媒體、字體和內存管理等方面，提供了全面的API，并且允許開發者在不同的硬件平臺下完成獨立于硬件的簡單代碼。
DDK用來完成驅動程序的開發，它提供了一系列完整的通常硬件配置情況下的驅動程序參考，以及一系列能使開發者迅速開發出驅動程序的API。DDK具有可擴展性和可定制性。DDK是SDK與硬件之間的中間層，直接與應用對象的硬件設備（包括顯示器、視頻、音頻、鍵盤和鼠標等）相連接。


圖1 自動隱藏流程圖


圖2 窗口互鎖流程圖

圖形界面開發技術
程序總體框架
幾乎所有實際應用方面的編程都有一個框架可以遵循，利用WindML的圖形開發也不例外。雖然，它限制了一些有個性和特色的程序的出現，但它畢竟能夠減少編程時的錯誤，而且能夠提高編程的效率。圖形開發設計的總體框架主要是調用uglInitialize完成 UGL (通用圖形庫)初始化，設備驅動裝載，創建圖形環境變量完成對所有資源的釋放，并退出。
基本操作簡要介紹
二維圖形庫
● 繪圖基本要素：基本的圖形是由簡單的幾何要素組成的，包括橢圓、直線、多邊形。
● 文字渲染和字體管理：提供了一種簡便的方法將文本信息繪制到顯示設備上。
● 位圖管理： API提供了一個簡便的機制用來創建和渲染單色、彩色和透明位圖圖像至顯示設備。
● 圖形指針管理：指針是一個由應用程序創建的，并由指針設備定位到屏幕上的圖像。它支持254種顏色以及透明色和反向像素。
● 批量繪圖：進行繪圖操作，能夠確認繪圖操作的完整性，使屏幕閃爍最小，并且能最有效地利用系統資源。
● 圖形環境變量：包含了圖畫特征的所有信息，比如繪圖的基本要素、默認位圖、裁剪與觀察區尺寸、光柵模式和文字渲染用的字體等。
● 顏色管理：在多種顯示模式或多種顯示設備類型下，利用顏色管理API能很方便地進行一些應用軟件開發，對應用軟件進行優化。
● 雙緩沖技術：主要是為了減少高頻率或大區域刷新時的屏幕閃爍。利用API，可以先將對象繪制入一個未顯示的頁（或緩沖），當繪圖結束時再將這個頁顯示出來。
事件處理— 一般包括鼠標、觸摸屏、鍵盤和用戶自定義事件等的處理。
區域和窗口管理-包括區域和裁剪；以及窗口管理。
多媒體— 包括視頻、音頻和JPEG等。
資源管理— 包括常規資源、內存管理、設備驅動注冊表、重疊面、驅動信息與管理。
擴展功能的實現
在實際編寫程序時，總會遇到這樣或那樣的問題，有些可以通過已定義的功能函數來解決，而另一些不能直接解決的，我們通常會編寫一段程序對現有功能進行擴展（利用已有的函數，通過特定的算法，完成特定功能）。在利用WindML組件進行編程時，我所遇到的幾個實際問題，都是通過功能擴展來解決的。下面將對這些問題進行詳細討論：
指針延時自動隱藏
通過循環讀取事件隊列中的事件信息，對類型是指針的事件進行處理來完成鼠標消息的響應。但是，在此之前必須對鼠標指針的位置、圖像以及大小等進行初始化，并將其顯示在顯示器上。然后，在事件處理時，如果通過函數uglEventGet得不到事件信息，即該函數返回狀態為UGL_STATUS_Q_EMPTY時，若此時滿足某特定條件，或者說系統已經空閑一定時間，那么，程序將調用函數uglCursorOff隱藏指針，直到有鼠標事件進入事件隊列并被得到時，調用函數uglCursorOn顯示指針。流程圖見圖1。
窗口互鎖
窗口互鎖就是要求整個屏幕中最多只有一個窗口顯示，要想顯示另一個窗口必須在該窗口關閉后才能進行。WindML組件自身沒有提供這種互鎖功能，組件中的窗口可以重疊、嵌套，理論上，只要系統提供的資源足夠，那么屏幕上可以顯示無限個窗口。流程圖見圖2。
屏幕取詞技術
在WindML組件中，所有的圖像、文字、窗口等都是以像素的形式畫到顯示設備上的。因此，一旦將對象繪制到顯示設備上，就不可能用給定的函數得到某個區域中的對象。這樣，如果需要用戶輸入信息，然后再得到這些信息時，問題就出現了：用戶輸入信息可以通過響應鍵盤事件，然后刷新相應顯示區域來完成；但此時得到相應顯示區域內的信息就十分棘手了，因為WindML組件中沒有提供實現該功能的函數。現在就必須對WindML進行功能擴展以實現屏幕取詞功能。
首先，規定需要用戶輸入的內容放在某個窗口中完成，假定要求用戶輸入的內容不止一個，但也不超過十個，多個內容按上下順序排列。其次，我們規定在窗口中指針點擊OK鍵完成取詞功能，點擊CANCLE鍵不取詞。第三，假定鍵盤事件只響應數字鍵、‘.’鍵以及上下左右四個方向鍵。第四，所有的動態更新數據存放在字符串數組指針中，并在關閉窗口前釋放它。
按鍵功能仿真技術
WindML組件中不存在像按鈕這些類似的控件，所以，要實現Windows中的各種控件功能，要么購買Wind River公司提供的Zinc組件，要么就利用WindML現有的功能仿真實現。現以按鈕控件為例，說明如何利用WindML實現按鍵功能。首先，我們必須完成按鈕的外觀設計：初始時先用一種顏色在規定的區域內繪制一矩形框，并在框內寫字以完成一按鈕抬起時的狀態；當指針點擊該區域，必須要仿真出按鈕被按下的狀態，此時只要以另一種顏色重畫該區域并重新寫字即可。其次，我們必須通過程序知道什么時候指針點擊了該區域，這時我們可以利用宏UGL_POINT_IN_RECT(point, rect)來判斷。在鼠標左鍵被按下時，可以通過事件得到當前指針的位置（x，y），令point.x=x，point.y=y，如果point在給定的rect范圍（上述規定區域）內，則宏返回UGL_TRUEU，否則返回GL_FALSE。這樣就實現了按鍵功能的仿真，由于整個流程較簡單，這里就不給出流程圖了。

結語
綜上所述，嵌入式實時操作系統VxWorks的圖形開發組件WindML在圖形界面開發中的功能還是十分強大的，但是由于它的開發功能十分底層，因此一些Windows中常見的功能沒有直接的函數或功能塊實現。然而，因為它十分底層，我們可以通過一定的算法對WindML的功能進行擴展以完成所需功能的實現。總體而言，WindML組件功能強大但不完善，并且編寫的代碼量較多。但在嵌入式領域中，強調實時性及資源消耗最小的同時能實現如此功能已經是十分優秀了。