基于QT的嵌入式终端应用程序开发记事本和电子相册开发 计算机科学与技术专业毕业设计 毕业论文.doc
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1、本科毕业论文 题 目基于基于 QT 的嵌入式终端应用程序开发的嵌入式终端应用程序开发 记事本和电子相册开发记事本和电子相册开发 姓 名李 征学 号 20051401028 专 业计算机科学与技术 指导教师王建勇职 称讲 师 中国武汉 二九 年 六 月 分类号 密级 华华中中农农业业大大学学本本科科毕毕业业论论文文 基于基于 QT 的嵌入式终端应用程序开发的嵌入式终端应用程序开发 记事本和电子相册开发记事本和电子相册开发 Embedded terminal application program development based on QT Development of notepad and
2、 electronic album 学生姓名:李征学生姓名:李征 学生学号:学生学号:051401028 学生专业:计算机科学与技术学生专业:计算机科学与技术 指导教师:王建勇指导教师:王建勇 讲师讲师 华华中中农农业业大大学学理理学学院院 二二九九 年年 六六 月月 华中农业大学本科毕业论文(或设计) I 目 录 目 录I 摘 要II 关键词II Abstract.III Key WordsIII 1 前言1 1.1 课题研究背景和意义.1 1.2 嵌入式软件技术发展现状与未来.1 1.2.1 标志性的嵌入式产品已露头角.1 1.2.2 嵌入式软件技术面临挑战.1 1.2.3 影响未来的若干
3、软件新技术.2 1.3 课题研究内容.3 2 Linux 和 Qt 简介.3 2.1 Linux 主要特性.3 2.2 QT 开发工具简介.4 2.2.1 Qt 主要特性4 2.2.2 Qt 编程机制简介5 3 嵌入式终端应用程序之记事本和电子相册架构设计7 3.1 记事本架构设计.7 3.1.1 记事本设计需求.7 3.1.2 记事本界面设计.8 3.1.3 记事本结构设计.11 3.2 电子相册架构设计.12 3.2.1 电子相册设计需求.12 3.2.2 电子相册界面设计.13 3.2.3 电子相册结构设计.15 4 算法设计和实现16 4.1 记事本主要算法设计和实现.16 4.1.1
4、 记事本类结构设计.16 4.1.2 记事本功能实现.17 4.2 电子相册主要算法设计和实现.21 4.2.1 电子相册类结构设计.21 4.2.2 电子相册功能实现.21 5 总结和展望26 参考文献.28 致 谢29 华中农业大学本科毕业论文(或设计) II 基于基于 QT 的嵌入式终端应用程序开发的嵌入式终端应用程序开发 记事本和电子相册开发记事本和电子相册开发 摘摘 要要 越来越多的嵌入式终端需要一个图形化的人机接口界面(GUI),良好的人机交互 界面是嵌入式系统设计的一个关键技术,尤其是在嵌入式手持设备中,对嵌入式终端 的实用性、美观性和视听娱乐性提出了更高的要求。而记事本和电子相
5、册以其实用性 和良好的观赏性逐渐成为嵌入式设备中不可或缺的组成部分。开发基于嵌入式终端的 界面美观、功能丰富、交互性好的记事本和电子相册,具有一定的实用意义和价值。 本文的目标是设计和实现嵌入式终端下的记事本和电子相册。论文首先介绍了 Linux 的优点和 Qt 开发环境的搭建,着重分析了 Qt 在软件开发中的编程机制。并根据 嵌入式应用的特点对嵌入式终端下的记事本和电子相册进行了设计需求分析、具体界 面的设计和整体结构的设计。本课题根据记事本和电子相册的算法,设计并实现了记 事本的相关功能(如:新建、打开、编辑和删除文件等)和电子相册的相关功能(如: 图片放大、缩小、旋转和移动等)。最后对关
6、于论文进一步工作的方向进行了简要的 讨论。 关键词 嵌入式 Linux; Qt; 图形用户界面; 记事本; 电子相册 华中农业大学本科毕业论文(或设计) III Embedded terminal application program development based on QT Development of notepad and electronic album Abstract More and more embbeded Embedded Terminal need graphics user interface(GUI). A good Human-Computer Intera
7、ction interface is the key technology of embedded system design. Higher demands of the practicality, aesthetics and audio-visual entertainment of embedded terminal are needed, especially in embbeded system handheld device. Notepad and electronic photo album are becoming an integral part of embedded
8、device for their pracicality and good viewing. It has some practical significance and value to develop a notepad and an album with beautiful interface, rich functions and good interaction based on embedded terminal. The aim of this paper is to design and implement a notepad and an album in the embed
9、ed terminal environment. This paper presented the advantage of Linux and the building of QT developing environment, focused on the programming mechanism of developing software with Qt. It analysed the needs of the design, designed the specific interface and overall structure of notepad and album in
10、the embeded terminal environment according to features of embedded application.This project designed and implemented the relevant functions of norepad(such as new file,open file ,edit file and delete file) as well as the relevant functions of album(such as enlarge 、minify、 rotate and move the pictur
11、e) based on the algorithms of notepad and album. Finally, brief disscusion about the further reaserch of this paper was presented. Key words Embedded Linux;Qt;GUI;notepad;album 华中农业大学本科毕业论文(或设计) 1 1 前言 1.1 课题研究背景和意义 随着嵌入式产品的发展,往往要求嵌入式操作系统有网络和图形的功能。利用源 代码开放的 Linux 搭建的嵌入式操作系统,由于强大的网络功能和低成本,近来得到 了越来越多的
12、应用。其能够提供全功能的桌面计算,定制非常方便并且支持大多数嵌 入式系统上使用的芯片,包括 Strong ARM,MIPS 和 Power PC 等。在嵌入式 Linux 操 作系统上使用一个功能完备的轻量级、高性能、高可靠、可配置的 GUI 系统成为可行 的解决方案(丁丁,2004)。 虽然市场上现在已经有了众多的优秀的 GUI 应用软件,但随着近年来计算机技术 的迅速发展,当新硬件、新技术出现时,计算机的体系结构、指令系统和操作系统都 可能发生相应的改变,这势必会导致一部分应用软件在新环境下无法正常运行。如果 舍弃原有软件而重新开发,将会耗费大量的人力和资金,而且浪费了许多成熟的软件 成果
13、。 而 Qt 在源代码级上实现了跨平台特性,极大的支持了跨平台通用软件的开发。Qt 可以用同一个源程序在不同平台上编译链接,生成目标代码,并取得相同的运行效果, 称为“一次编写,随处编译”,利用这种方法充分实现了程序的跨平台运行。这种基于 源代码的跨平台特性不仅解决了性能的问题,而且可以发挥各个平台的优势,充分利 用每个平台自身的特点;并且即可以在新环境下实现原有软件的功能和特点,减少开 发费用,还可以改进原有软件的不足,增加新的需求,从而提高软件的质量,延长软 件生命期。 因此,利用 Linux 下基于 Qt 的嵌入式终端应用程序开发是一个非常有意义的课题, 具有重要的研究和商业价值。 1.
14、2 嵌入式软件技术发展现状与未来 1.2.1 标志性的嵌入式产品已露头角 全过程自动化产品制造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验以及现代化家 庭起居,为嵌入式产品造就了崭新而巨大的商机。除了沟通信息高速公路的交换机、 路由器和 Modem,构建 CIMS 所需的 DCS 和机器人以及规模较大的家用汽车电子系统。 最有量产效益和时代特征的嵌入式产品应数因特网上的信息家电(Internet Appliances), 如 Web 可视电话、Web 游戏机、Web PDA(俗称电子商务、商务通)、WAP 电话手机、 以及多媒体产品,如 STB(电视机顶盒)、DVD 播放机、电子阅读机。 1.2.2
15、 嵌入式软件技术面临挑战 以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品,不仅为嵌入式市场展现了美好前景, 注入了新的生命;同时也对嵌入式系统技术,特别是软件技术提出新的挑战。这主要 包括:支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息 处理,此外,当然还需对付更加激烈的市场竞争。主要从以下几个方面体现出来: 华中农业大学本科毕业论文(或设计) 2 (1) 嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 随着因特网技术的成熟、带宽的提高,ICP 和 ASP 在网上提供的信息内容日趋丰 富、应用项目多种多样。像电话手机、电话座机及电冰箱、微波炉等嵌入式电子设备 的功能不再单
16、一,电气结构也更为复杂。为了满足应用功能的升级,设计师们一方面 采用更强大的嵌入式处理器如 32 位、64 位 RISC 芯片或信号处理器 DSP 增强处理能 力;同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性,简化应 用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。 (2)联网成为必然趋势 为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求,面向 21 世纪的嵌入式系统要求配备 标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求,嵌入设备必需配有通信接口,相 应需要 TCPIP 协议簇软件支持;由于家用电器相互关联(如防盗报警,灯光能源控制, 影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要
17、求,新一代嵌入式设备 还需具备 IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth 或 IrDA 通信接口,同时也需要提供相应 的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件的特定编程模式,如 Web 或无线 Web 编程模式,还需要相应的浏览器,如 HTML、WML 等。 (3)支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本 为满足这种特性,要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能,限制内存容量 和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如,选用最佳的编程 模型和不断改进算法(孙琼,2004)。 (4)提供精巧的多媒体人机界面 嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受,重要因素之
18、一是它们与使用者之间的亲 和力,自然的人机交互界面,如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向 盘、脚踏板和操纵杆。人们与信息终端交互要求以 GUI 屏幕为中心的多媒体界面。手 写文字输入、语音拨号上网,收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。 1.2.3 影响未来的若干软件新技术 (1) 日趋流行的行业性开放系统和备受青睐的自由软件技术 为了对付日趋激烈的国际市场竞争势态,设计技术共享和软件重用、构件兼容、 维护方便和合作生产是增强行业性产品竞争能力的有效手段。走行业开放系统道路是 加快嵌入式软件技术发展的捷径之一。国际上自由软件运动的顺利发展,GPL 概念正 对嵌入式软件产业深
19、远影响。嵌入式 Linux 多种原型的提出,和 GNU 软件开发工具软 件的实用化进展,正为我国加快发展嵌入式软件技术提供了极好机遇和条件。 (2) 无线网络操作系统初见端倪 未来移动通信网络不仅能够提供丰富的多媒体数据业务,而且能够支持更多功能 和更强的移终端设备。为了有效地发挥第三代移动通信系统的优势,许多设备厂商针 对未来移动设备的特点努力开发无线网络操作系统(M. Tim Jones, 2008)。 (3) IP 构件库技术正在造就一个新兴的软件行业 华中农业大学本科毕业论文(或设计) 3 嵌入式系统实现的最高形式是单一芯片系统(SOC,System On Chip),而 SOC 的核
20、 技术是 IP 核(即知识产权核 Intellectual Property Kernels)构件。IP 核有硬件核、软件核 和固件核,硬件核主要指 8/16/32/64 位 MPU 核或 DSP 核。硬件提供商以数据软件库 的形式,将其久经验证的处理器逻辑和芯片版图数据,供 EDA 工具调用在芯片上直接 配置 MPU/DSP 功能单元;而软件核则是软件提供商将 SOC 所需的 RTOS 内核软件或 其它功能软件,如通信协议软件,FAX 功能软件等构件标准 API 方式和 IP 核构件形式 供 IDE 和 EDA 工具调用制成 FLASH 或 ROM 可执行代码单元,加速 SOC 嵌入式系统
21、定制或开发。目前一些嵌入式软件供应商纷纷把成熟的 RTOS 内核和功能扩展件,以 软件 IP 核构件形式出售,如 Microtec 的 VRTXoc for ARM 就是典型例子。正在兴启的 IP 构件软件技术正为一大批高智小型软件公司提供发展机遇。 1.3 课题研究内容 针对嵌入式产品的高度个性化,其外观、与用户交互的界面千差万别的特点,故 而系统的设计目标是意在打造一个能在嵌入式终端运行、通用的、可以方便的支持各 种控件、各种图形格式,具有体积小、可裁剪、可移植的这样一个面向嵌入式的应用 程序系统,使各种嵌入式设备也同样能具有美观的用户界面,相对比较丰富的功能, 操作起来简单而又直观。 本
22、文通过对嵌入式 Linux 和 Qt 的分析,在嵌入式 Qt 的基础上,开发了面向嵌入 式终端的记事本和电子相册应用软件。记事本不仅支持英文输入和显示,而且支持中 文和日文的显示,还支持记事本文件的浏览、编辑、删除等功能。电子相册不仅支持 中、英、日文图片名字的显示,还支持如放大、缩小、旋转等各种方式下的图片浏览。 它们体积小,移植方便,适用于掌上电脑、智能电话及一些高端的嵌入式设备中。此 外它作为一种小型 GUI 解决方案,可用于那些对 GUI 大小要求苛刻的各种应用系统中。 2 Linux 和 Qt 简介 2.1 Linux 主要特性 Linux 是个和 Unix 相似、以 Unix 核心
23、为基础、完全内存保护、多任务多进程的操 作系统。支持广发的计算机硬件,包括 X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,ARM,NEC 等现有的大部分芯片。程式源码全部 公开,任何人可以修改并在 GNU 通用公共许可证(GNU General Public License)下发行 (陈英和梁建武,2008),这样,开发人员可以对操作系统进行定制,再也不必担心像 MS windows 操作系统中“后门“的威胁。同时由于有 GPL 的控制,大家开发的东西大都 相互兼容,不会走向分裂之路。Linux 用户遇到问题时可以通过 Internet 向网上成千上 万的 Linux 开发者请教,这使最困
24、难的问题也有办法解决。Linux 带有 Unix 用户熟悉的 完善的开发工具,几乎所有的 Unix 系统的应用软件都已移植到了 Linux 上。Linux 还 提供了强大的网络功能,有多种可选择窗口管理器(X windows)。其强大的语言编译 华中农业大学本科毕业论文(或设计) 4 器 gcc、g+等也可以很容易得到。不但成熟完善、而且使用方便,为嵌入操作系统提 供了一个极有吸引力的选择。 Linux 已经被移植到多种硬件平台,这对受开销、时间限制的研究与开发项目是很 有吸引力的。原型可以在标准平台上开发然后移植到具体的硬件上,加快了软件与硬 件的开发过程。 Linux 还有以下优点: (1
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