【QT】Qt for Embedded Linux Architecture

向右看齐 2022-06-13 11:25 295阅读 0赞

## 1、简介 ##

Qt for Embedded Linux（Qt4.8），是用于嵌入式设备（Linux）的开发GUI和应用程序的C++框架，提供了一个轻量级的窗口系统（QWS）以及标准的Qt API，基本架构如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast]

Qt for Embedded Linux程序直接向Framebuffer写数据，Framebuffer设备是图形硬件的一种抽象，使得我们通过定义好的接口就可以访问图形硬件，而不比关心底层更复杂的东西，另外为了调试，还提供了Virtual Framebuffer。VNC是一种通信协议，支持Server-Client程序。

## 2、Client-Server模型 ##

Client-Server模型如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 1]

Qt for Embedded Linux程序本身可以作为Server，随后启动的其它程序都作为Client。Server和Client职责不同，Server用于共同的pointer handling、character input、screen output、screen cursor、screen saver，对应于QWSServer类，Client用于各自的操作，对应于QWSClient类。系统中产生的事件，如keyboard、mouse等，首先传给Server，然后由Server分发给对应的Client。对于GUI程序来说，Client默认将渲染结果保存到了内存中，然后由Server负责将这些数据传输到屏幕上，不过Client也可以直接操作硬件。

Client端GUI变化时，Server通过QWSWindow对象管理各个Top-level窗口。当Server收到一个事件时，通过Top-level窗口查询事件属主，获取所属ID，然后把封装好的QWSEvent对象传递给对应的Client，使用QWSInputMethod、QWSServer::KeyboardFilter、QApplication::qwsEventFilter()可以过滤事件。Client间通信使用QCopChannel类，即QCOP协议，多对多，通过名字进行识别。

## 3、Pointer Handling（Mouse） ##

Pointer Handling结构如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 2]

Mouse驱动（QWSMouseHandler）由Server加载，Mouse驱动收到事件后通过QWSEvent传递给为Server。默认提供了几种Mouse协议，当然也可以以插件形式自定义Mouse驱动，相关类为QMouseDriverFactory、QMouseDriverPlugin、QMouseCalibratedMouseHandler。

## 4、Character Input（Keyboard） ##

Character Input结构如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 3]

Keyboard驱动（QWSKeyboardHandler）由Server加载，Keyboard驱动收到事件后通过QWSEvent传递给为Server。默认提供了几种Keyboard协议，当然也可以以插件形式自定义Keyboard驱动，相关类为QKbdDriverFactory、QKbdDriverPlugin。

## 5、Graphics Rendering ##

GUI渲染时，Client默认将数据保存到内存中，然后Server将这些数据拷贝到Framebuffer。当Client收到Server传递过来的事件需要更新UI时，程序同时会更新对应的内存缓存区域，如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 4]

Decoration由Client加载，当然也可以自己实现一套Decoration，相关类为QDecoration、QDecorationPlugin、QDecorationFactory，以及QApplication::qwsSetDecoration。

## 6、Direct Painting ##

Direct Painting是GUI渲染的另一种形式，Client绕过Server直接接管硬件，即Framebuffer中的一块区域，有两种方法可以实现这一操作，一种是通过设置Qt::WA\_PaintOnScreen属性、QT\_ONSCREEN\_PAINT环境变量，如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 5]

另一种方法是使用QDirectPainter类，如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 6]

## 7、Drawing on Screen ##

Screen更新时，Server确保Client更新了内存缓存区域，然后通过Screen驱动（QScreen）拷贝内存缓冲区域中的数据到Framebuffer完成上屏。Screen驱动由Server加载，默认提供了几种Screen协议，当然也可以以插件形式自定义Screen驱动，相关类为QScreenDriverFactory、QScreenDriverPlugin。为了定位内存中的不同区域，Screen驱动提供了与不同区域对应的Top-level窗口列表，每个窗口都有一个QWSWindowSurface实例表示其描画区域，Screen驱动就通过这个QWSWindowSurface实例获得对应的内存区块，最后，Screen驱动还要将所有的QWSWindowSurface合成为一张图片，然后拷贝这张图片的数据到Framebuffer，相关结构如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 7]

## 8、Accelerated Graphics ##

在Qt for Embedded Linux中，GUI描画是一个纯软件实现，但从Qt4.2开始，可以添加加速的图像驱动（Accelerated Graphics Driver），以充分利用硬件资源，结构如下图所示。

![这里写图片描述][SouthEast 8]

Client通过Qt描画系统把每个Window渲染在对应的Surface上，然后把Surface保存到内存中，Screen驱动访问这个内存把各个Surface合成为一张图片，然后拷贝图片数据到Framebuffer进行显示。添加加速的图像驱动时，需要创建Screen（QScreen），实现光栅描画引擎（QRasterPaintEngine），创建描画设备（QCustomRasterPaintDevice）、Surface（QWSWindowSurface）等，这些都是相关的，一开始的Screen驱动插件创建Screen，Screen创建Surface，Surface创建PaintDevice，PaintDevice创建PaintEngine。

【参考】[http://doc.qt.io/qt-4.8/qt-embedded-linux.html][http_doc.qt.io_qt-4.8_qt-embedded-linux.html]  
【参考】[http://doc.qt.io/qt-4.8/qt-embedded-architecture.html][http_doc.qt.io_qt-4.8_qt-embedded-architecture.html]  
【参考】[http://en.tldp.org/HOWTO/Framebuffer-HOWTO/index.html][http_en.tldp.org_HOWTO_Framebuffer-HOWTO_index.html]  
【参考】[http://doc.qt.io/qt-4.8/qvfb.html][http_doc.qt.io_qt-4.8_qvfb.html]  
【参考】[http://doc.qt.io/qt-4.8/qt-embedded-vnc.html][http_doc.qt.io_qt-4.8_qt-embedded-vnc.html]

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[http_doc.qt.io_qt-4.8_qt-embedded-linux.html]: http://doc.qt.io/qt-4.8/qt-embedded-linux.html
[http_doc.qt.io_qt-4.8_qt-embedded-architecture.html]: http://doc.qt.io/qt-4.8/qt-embedded-architecture.html
[http_en.tldp.org_HOWTO_Framebuffer-HOWTO_index.html]: http://en.tldp.org/HOWTO/Framebuffer-HOWTO/index.html
[http_doc.qt.io_qt-4.8_qvfb.html]: http://doc.qt.io/qt-4.8/qvfb.html
[http_doc.qt.io_qt-4.8_qt-embedded-vnc.html]: http://doc.qt.io/qt-4.8/qt-embedded-vnc.html