基于Linux和QT/E的軟鍵盤(pán)設計

隨著(zhù)對嵌入式系統體積小型化和操作人性化的要求，以及大尺寸觸摸式顯示屏的廣泛應用，在嵌入式系統中采用軟鍵盤(pán)實(shí)現字符的輸入，已經(jīng)成為目前的發(fā)展主流。QT是一個(gè)跨平臺的C++圖形界面庫，是由挪威TrollTech公司推出的產(chǎn)品。它采用的是面向對象的程序設計思想，因此，具有良好的可擴展性和可移植性，同時(shí)支持多個(gè)GUI平臺的交互開(kāi)發(fā)。QT采用了良好的封裝機制，使得它的模塊化程度非常高，可重用性好，開(kāi)發(fā)方便。憑借其良好的性能，QT已成為目前GUI開(kāi)發(fā)中使用最為廣泛的圖形界面庫之一。QT／E(QT／Embedded)是用于嵌入式系統的QT版本。QT／E去掉了對XLib的依賴(lài)而直接工作于Frame Buffer上，因而效率更高，文中主要使用QT4．5．3版本，在嵌入式Linux環(huán)境下實(shí)現軟鍵盤(pán)設計。

1 QT／E體系結構

QT／E是2001年Trolltech公司開(kāi)發(fā)的一款面向嵌入式系統的QT版本。它采用輕量級窗口系統，完全摒棄了底層的XLib，以Framebuffer作為底層圖形接口，極大地減少了對內存的消耗。QT／E在上層仍然保持著(zhù)原來(lái)的QT架構，因此，針對在Xwindow上設計的QT程序仍然具有很好的移植性。QT／E的基本體系結構如圖1所示。

1)QT／E體系結構中的圖形引擎是通過(guò)相關(guān)的圖形算法和Framebuffer操作底層的硬件設備來(lái)實(shí)現的；事件驅動(dòng)則是通過(guò)底層的輸入輸出設備驅動(dòng)來(lái)實(shí)現對外界事件的響應。

2)如圖1所示，由圖形引擎層實(shí)現對圖形界面的繪圖操作，然后由QT基本類(lèi)提供對外界的操作接口。其中，圖形類(lèi)提供圖形操作接口，比如：畫(huà)線(xiàn)、畫(huà)矩形等；控件類(lèi)通過(guò)繼承公共抽象類(lèi)QWidget來(lái)實(shí)現基本的控件，為外界提供接口。

2 QT／E通信機制

在圖形界面編程時(shí)，我們經(jīng)常要實(shí)現界面之間的相互切換或者相互通知，更具體的來(lái)說(shuō)就是需要實(shí)現類(lèi)與類(lèi)之間的相互通信。比如，在軟鍵盤(pán)的設計中，當一個(gè)事件產(chǎn)生時(shí)，系統就會(huì )發(fā)出一個(gè)信號。信號和槽(Signal＆slot)機制是QT的核心特征，在QT庫中有很多已經(jīng)設置好的信號，比如：clicked()、triggered()等，開(kāi)發(fā)人員也可以根據需要來(lái)自定義某些信號。事件的響應對應著(zhù)QT窗口里的槽函數，和信號類(lèi)似，系統有很多預定義的槽，比如exit()、quit()等，用戶(hù)也可以根據需要來(lái)添加自己的槽函數。

當對象改變其狀態(tài)時(shí)，信號就由該對象發(fā)射(emit)出去，這就是對象所要做的全部事情，它不知道另一端是誰(shuí)在接收這個(gè)信號。這就是真正的信息封裝，它確保對象被當作一個(gè)真正的軟件組件來(lái)使用。槽用于接收信號，但它們是普通的對象成員函數。一個(gè)槽并不知道是否有任何信號與自己相連接。而且，對象并不了解具體的通信機制?？梢詫⒑芏嘈盘柵c單個(gè)槽進(jìn)行連接，也可以將單個(gè)信號與很多槽進(jìn)行連接，甚至于將一個(gè)信號與另外一個(gè)信號相連接也是可能的。

因此，整個(gè)QT窗口的設計簡(jiǎn)單、靈活且擴展性好。信號與槽之間的鏈接一般用connect()函數來(lái)實(shí)現，具體關(guān)聯(lián)方式和實(shí)現函數如圖2所示：


3 基于QT／E軟鍵盤(pán)的實(shí)現

文中主要根據項目的實(shí)際需要，在軟鍵盤(pán)上制定了數字鍵、字母鍵、退出鍵和確定鍵。具體分兩步實(shí)現，第一步：在基于linux環(huán)境的PC機上制定軟鍵盤(pán)，并編寫(xiě)代碼實(shí)現其按鍵功能；第二步：生成能夠在A(yíng)RM板上運行的代碼，并移植到ARM板上。

3．1 PC機x11環(huán)境下制定軟鍵盤(pán)的模型

根據項目的實(shí)際需求，在PC機x11／QT環(huán)境下設計了軟鍵盤(pán)界面，該軟鍵盤(pán)具有數字鍵、字母鍵、退出鍵和確定鍵，總共42個(gè)按鍵，如圖3所示。在linux環(huán)境的QT designer下，創(chuàng )建新的widget，然后根據項目中所需要的按鍵個(gè)數來(lái)確定軟鍵盤(pán)的大小，在此，選擇軟鍵盤(pán)的外框大小為：540x160。軟鍵盤(pán)外框搭建完成之后，需要在軟鍵盤(pán)區域內加入實(shí)際所需要的按鍵。將Widget Box下Buttons選項中的PushButton按鍵拖入到軟鍵盤(pán)區域內，在PushButton按鍵屬性的文本編輯中填入按鍵值，比如“1”。在PushButton按鍵屬性的名字編輯中填入按鍵名，比如“n1”。

同理，在軟鍵盤(pán)區域內拖入實(shí)際所需要按鍵個(gè)數的按鍵，根據所需要的鍵值修改每個(gè)按鍵上面的文本屬性和名字屬性。按照一般鍵盤(pán)的布局對它們進(jìn)行排列

3．2 軟鍵盤(pán)實(shí)現

如圖3所示，首先建立了足項目要求的軟鍵盤(pán)的基本模型，接下來(lái)要實(shí)現的就是當按鍵響應時(shí)能夠讀出鍵盤(pán)值并將其發(fā)送出去，具體實(shí)現的流程如圖4所示。

圖4中，初始化按鍵時(shí)，可以使用QSignalMapper類(lèi)來(lái)捆綁不同按鍵所發(fā)送的一系列無(wú)參數信號，并將其轉發(fā)為有參數的信號：
QSignalMapper*mapper=new QSignalMapper(this)；
QSignalMapper的主要應用為可以實(shí)現一個(gè)函數響應不同按鈕的功能，下面舉例來(lái)說(shuō)明圖4的具體實(shí)現過(guò)程：

首先設置軟鍵盤(pán)界面名稱(chēng)為ui，然后以數字鍵“1”為例：將在圖3中數字鍵1對應的按鍵名稱(chēng)設為：n1，在圖4中的第(1)步中，建立鍵值“1”所對應的映射，代碼如下：

mapper->setMapping(ui．n1，“1”)；

接著(zhù)，在圖4中的第(2)步，需要建立鍵值clicked對應的信號與槽之間的關(guān)系代碼如下：

connect(ui．n1，SIGNAL(clicked())，mapper，SLOT(map()))；

最后，將所需要用到的字母或者數字通過(guò)上述方式連接到槽函數中。如圖4中的(3)，將這些所要求得到的字母或者數字發(fā)送給焦點(diǎn)控件，代碼如下：

connect(mapper，signal(mapped(const QString))，im，slot(sendcontent(const QStling)))

上面語(yǔ)句中sendcontent()函數為發(fā)射子函數，具體代碼如下：
sendCommitString(content)； (1)
content．clear()； (2)
語(yǔ)句(1)將焦點(diǎn)控件內的字母和數字發(fā)送出去，語(yǔ)句(2)清除發(fā)送框中的字母和數字，供下一次使用。

可以采用同樣的方式，對軟鍵盤(pán)中其它的按鍵進(jìn)行映射函數和連接函數的編寫(xiě)，然后在arm-linux-gcc環(huán)境下編譯，生成可以在arm板上運行的二進(jìn)制文件。

3．3 下載到目標板上運行

本文的設計思路是：先將程序代碼在PC機上調試通過(guò)，然后將調試通過(guò)的程序代碼在RAM-linux-gcc環(huán)境下進(jìn)行編譯，生成可以在RAM板上運行的二進(jìn)制文件，最后將此二進(jìn)制文件下載到目標板中。本文的前提是QT4．5．3環(huán)境已經(jīng)移植到開(kāi)發(fā)板上，具體移植步驟在這里不作介紹。在終端上面，運行啟動(dòng)軟鍵盤(pán)指令，命令行后面加上“-qws”指令，運行結果如圖5所示。

圖5是在實(shí)際項目中需要的預設手機號碼的界面，在系統運行前要先設置手機號碼，以便系統故障時(shí)能夠自動(dòng)的給對應的手機用戶(hù)發(fā)送預警信息，使用戶(hù)能夠實(shí)時(shí)的了解自己系統的運行狀態(tài)。在該界面中，準備預設手機號碼時(shí)，直接選擇打開(kāi)軟鍵盤(pán)按鈕，圖3所示的預制的軟鍵盤(pán)會(huì )彈出界面，選擇要求預設的手機號碼值，完成之后選擇exit按鍵，軟鍵盤(pán)關(guān)閉。在此就可以用圖5所示的軟鍵盤(pán)完成手機號碼的預設。

4 結束語(yǔ)

隨著(zhù)Linux操作系統的廣泛應用以及人們對GUI人機交互界面的更多需求，本文在linux操作系統的QT開(kāi)發(fā)套件下，分析了軟鍵盤(pán)實(shí)現的原理，并完成了軟鍵盤(pán)的設計。此軟件盤(pán)可以根據用戶(hù)的要求來(lái)添加按鍵，與外部接入實(shí)體鍵盤(pán)相比，不僅便利，還節約成本。通過(guò)實(shí)踐證明此軟鍵盤(pán)具有較強的實(shí)時(shí)性和可靠性，可以廣泛的應用于各種QT界面中。