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

本科毕业论文题目基于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

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EmbeddedterminalapplicationprogramdevelopmentbasedonQT——Developmentofnotepadandelectronicalbum学生姓名：李征学生学号：051401028学生专业：计算机科学与技术指导教师：王建勇讲师○○目录目录 I摘要 II关键词 IIAbstract IIIKeywords III1前言 11.1课题研究背景和意义 11.2嵌入式软件技术发展现状与未来 11.2.1标志性的嵌入式产品已露头角 11.2.2嵌入式软件技术面临挑战 11.2.3影响未来的若干软件新技术 21.3课题研究内容 32Linux和Qt简介 32.1Linux主要特性 32.2QT开发工具简介 42.2.1Qt主要特性 42.2.2Qt编程机制简介 53嵌入式终端应用程序之记事本和电子相册架构设计 73.1记事本架构设计 73.1.1记事本设计需求 73.1.2记事本界面设计 83.1.3记事本结构设计 113.2电子相册架构设计 123.2.1电子相册设计需求 123.2.2电子相册界面设计 133.2.3电子相册结构设计 154算法设计和实现 164.1记事本主要算法设计和实现 164.1.1记事本类结构设计 164.1.2记事本功能实现 174.2电子相册主要算法设计和实现 214.2.1电子相册类结构设计 214.2.2电子相册功能实现 215总结和展望 26参考文献 28致谢 29

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摘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

EmbeddedterminalapplicationprogramdevelopmentbasedonQT——DevelopmentofnotepadandelectronicalbumAbstractMoreandmoreembbededEmbeddedTerminalneedgraphicsuserinterface(GUI).AgoodHuman-ComputerInteractioninterfaceisthekeytechnologyofembeddedsystemdesign.Higherdemandsofthepracticality,aestheticsandaudio-visualentertainmentofembeddedterminalareneeded,especiallyinembbededsystemhandhelddevice.Notepadandelectronicphotoalbumarebecominganintegralpartofembeddeddevicefortheirpracicalityandgoodviewing.Ithassomepracticalsignificanceandvaluetodevelopanotepadandanalbumwithbeautifulinterface,richfunctionsandgoodinteractionbasedonembeddedterminal.Theaimofthispaperistodesignandimplementanotepadandanalbumintheembededterminalenvironment.ThispaperpresentedtheadvantageofLinuxandthebuildingofQTdevelopingenvironment,focusedontheprogrammingmechanismofdevelopingsoftwarewithQt.Itanalysedtheneedsofthedesign,designedthespecificinterfaceandoverallstructureofnotepadandalbumintheembededterminalenvironmentaccordingtofeaturesofembeddedapplication.Thisprojectdesignedandimplementedtherelevantfunctionsofnorepad(suchasnewfile,openfile,editfileanddeletefile)aswellastherelevantfunctionsofalbum(suchasenlarge、minify、rotateandmovethepicture)basedonthealgorithmsofnotepadandalbum.Finally,briefdisscusionaboutthefurtherreaserchofthispaperwaspresented.KeywordsEmbeddedLinux；Qt；GUI；notepad；album前言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StrongARM，MIPS和PowerPC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。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。嵌入式软件技术发展现状与未来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(InternetAppliances),如Web可视电话、Web游戏机、WebPDA(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。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：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。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TCP／IP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。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)。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。影响未来的若干软件新技术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。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.TimJones,2008)。IP构件库技术正在造就一个新兴的软件行业嵌入式系统实现的最高形式是单一芯片系统(SOC，SystemOnChip)，而SOC的核技术是IP核(即知识产权核IntellectualPropertyKernels)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VRTXocforARM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。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。Linux和Qt简介Linux主要特性Linux是个和Unix相似、以Unix核心为基础、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(GNUGeneralPublicLicense)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MSwindows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（Xwindows）。其强大的语言编译器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：Linux可以随意地配置，不需要任何的许可证或商家的合作关系。它是免费的，源代码可以得到。这是最吸引人的。毫无疑问，这会节省大量的开发费用。它本身内置网络支持。Linux的高度模块化使添加部件非常容易。Linux在台式机上的成功，使大家看到了linux在嵌入式系统中的辉煌前景。嵌入式产品中选择什么样的操作系统极为重要，嵌入式Linux由于其开源特性、实时性好、可移植、内置网络支持等优点在嵌入式领域成为主力军。如今，业界已经达成共识：即嵌入式linux是大势所趋，其巨大的市场潜力与酝酿的无限商机必然会吸引众多的厂商进入这一领域。Qt开发工具简介Qt主要特性Qt是一个跨平台的C++图形用户界面库，由挪威TrollTech公司开发，目前包括Qt/X11、基于Framebuffer的Qt/Embedded、快速开发工具QtDesigner以及国际化工具QtLinguist等。人们所熟知的Linux下面的KDE环境就是基于Qt开发而成的。Qt支持Unix和Linux系统以及Windows系统。Qt的主要特点有：面向对象，很容易扩展，并且允许真正的组件编程；Qt对各个模块进行了良好的封装，使各模块可重用性较好；优良的跨平台特性，使用Qt类编写的程序可以实现“一次编码，到处编译”，极大的降低了跨平台开发的难度（丁丁等，2004）；构件支持，对于对象间通信，Qt没有采用函数回调的方法，而是采用了一种全新并且可选的被称为“信号与槽”的对象间通信机制，通过一个对象信号的发射，另一个槽函数的响应，使各个对象之间的通信安全而且高效。Qt的这些特点使它非常适合于真正的构件编程，同时使各个组件之间的协同工作变得十分简单，并且Qt是直接基于Xlib的，不依赖Motif工具包，所以它的执行效率比一般的基于平台的代码的执行效率要高。Qt编程机制简介Qt系统的信号与槽机制简介信号/槽机制是Qt的一个中心特征并且也许是Qt与其它工具包的最不相同的部分。在图形用户界面编程中，我们经常希望一个窗口部件的一个变化被通知给另一个窗口部件(张娟，张雪兰,2007)。更一般地，我们希望任何一类的对象可以和其它对象进行通讯。较老的工具包使用一种被称作回调的通讯方式来实现同一目的。回调是指一个函数的指针，所以如果你希望一个处理函数通知你一些事件，你可以把另一个函数（回调）的指针传递给处理函数。处理函数在适当的时候调用回调（倪继利，2006）。回调有两个主要缺点。首先他们不是类型安全的。我们从来都不能确定处理函数使用了正确的参数来调用回调。因此容易造成进程崩溃，另外一个问题是，回调这种方式紧紧的绑定了图形用户接口的功能元素，因而很难把开发进行独立的分类。Qt的信号与槽机制是不同的。Qt的信号与槽均以函数形式出现，Qt的窗口部件有很多预定义的信号，但我们也可以通过继承来加入我们自己的信号。槽就是一个可以被调用处理特定信号的函数。Qt的窗口部件有很多预定义的槽，但是通常的习惯是你可以加入自己的槽，这样你就可以处理你所感兴趣的信号。我们可以用connect()函数对需要的信号和槽进行连接。当对象的内部状态发生改变，信号就被发射。从某种意义上讲，它们也许对外面的世界感兴趣。这就是所有的对象通讯时所做的一切。它不知道也不注意无论有没有东西接收它所发射的信号。当一个信号被发射，它所连接的槽会被立即执行，就像一个普通函数调用一样（见图1）。信号/槽机制完全不依赖于任何一种图形用户界面的事件回路。当所有的槽都返回后发射的信号也将返回。信号与插槽机制并不要求类之间互相知道细节，这样就可以相对容易的开发出代码可高重用的类(MatthiasDalheimer,2002)。 信号和槽的机制是类型安全的：一个信号的签名必须与它的接收槽的签名相匹配。（实际上一个槽的签名可以比它接收的信号的签名少，因为它可以忽略额外的签名。）因为签名是一致的，编译器就可以帮助我们检测类型不匹配。它以警告的方式报告类型错误，而不会使系统产生崩溃。信号和槽是宽松地联系在一起的：一个发射信号的类不用知道也不用注意哪个槽要接收这个信号(JohanThelin,2007)。Qt的信号和槽的机制可以保证如果你把一个信号和一个槽连接起来，槽会在正确的时间使用信号的参数而被调用。信号和槽可以使用任何数量、任何类型的参数。它们是完全类型安全的：不会再有回调核心转储(coredump)。你可以把许多信号和你所希望的单一槽相连，并且一个信号也可以和你所期望的许多槽相连。把一个信号和另一个信号直接相连也是可以的。（这时，只要第一个信号被发射时，第二个信号立刻就被发射。）总体来看，信号和槽构成了一个强有力的组件编程机制。如果一个类要使用信号与槽机制，它就必须是从QObject或QObject的子类继承，而且类的定义必须加上Q_OBJECT宏。signals、slots和emit是Qt特有的关键字，分别用来表示信号、槽、和发送信号，移除这些关键字和预处理程序，就可以使用标准的C++编译器。槽同其他函数一样也具有访问权限，只是槽的访问权限决定了谁可以和它相连，如一个publicslots:包含了任何信号都可以相连的槽(AndrewKrause,2007)。一个protectedslots:包含了只有这个类和它的子类的信号才能连接的槽。这就是说这些槽只是类的实现的一部分，而不是它和外界的接口。一个privateslots:包含了只有这个类本身的信号可以连接的槽，甚至它的子类都没有获得连接的权利。图SEQ图\*ARABIC1信号和槽的连接原理图Fig.1SignalandslotconnectionschemeQt元对象系统Qt中的元对象系统是用来处理对象间通讯的信号/槽机制、运行时的类型信息和动态属性系统。它基于下列三类：QObject类、类声明中的私有段中的Q_OBJECT宏、元对象编译器（moc）。moc读取C++源文件。如果它发现其中包含一个或多个类的声明中含有Q_OBJECT宏，它就会给含有Q_OBJECT宏的类生成另一个含有元对象代码的C++源文件。这个生成的源文件可以被类的源文件包含（#include）到或者和这个类的实现一起编译和连接。除了提供对象间通讯的信号和槽机制之外（介绍这个系统的主要原因），QObject中的元对象代码实现其它特征：className()函数在运行的时候以字符串返回类的名称，不需要C++编译器中的本地运行类型信息（RTTI）的支持。inherits()函数返回这个对象是否是一个继承于QObject继承树中一个特定类的类的实例。tr()和trUtf8()两个函数是用于国际化中的字符串翻译。setProperty()函数和property()函数，这两个函数是用来通过名称动态设置和获得对象属性的。metaObject()函数返回这个类所关联的元对象。虽然使用QObject作为一个基类而不使用Q_OBJECT宏和元对象代码是可以的，但是如果Q_OBJECT宏没有被使用，那么这里的信号和槽以及其它特征描述都不会被提供。根据元对象系统的观点，一个没有元代码的QObject的子类和它含有元对象代码的最近的祖先相同。举例来说就是，className()将不会返回你的类的实际名称，返回的是它的这个祖先的名称。故强烈建议QObject的所有子类使用Q_OBJECT宏，而不管它们是否实际使用了信号、槽和属性(JonathanCorbet,2005)。嵌入式终端应用程序之记事本和电子相册架构设计目前市场上嵌入式手持设备，320*240的解析度基本满足了人们对显示画面大小及图像清晰度的要求，逐渐占领了市场主流。故记事本和电子相册界面大小设定320*240,并且记事本和电子相册均支持键盘控制操作和点击（PC机上鼠标点击，嵌入式设备的触摸屏点击）控制操作。特色是界面语言支持中文、英文、日文三种语言的显示。记事本架构设计记事本设计需求 记事本可以将目录下的记事本文件以文件名列表的形式显示出来，并可以实现记事本文件的新建、打开、编辑和删除等功能；记事本可以根据文件内容的多少来实现文本的滚动显示，并可以通过软键盘对文本进行编辑等。文件列表功能：记事本的文件列表用于显示记事本文件名，并且当记事本文件名过长时进行文件名长度显示的控制。当文件数目多于当前界面显示范围，则出现上下方向的滚动条，可以向上或向下滚动显示文件名。文件名选中显示功能：在文件列表上被选中的文件名高亮显示。新建文件功能：新建记事本文件时，提示输入文件名，如果没有输入文件名而选择直接进入文件编辑界面，系统则提供默认的文件名用于存储文件。编辑新建文件时，文件名在编辑界面上方显示。控制文本编辑格式功能：编辑文件时，文本内容输入到当前界面的右端边界处自动换行，也可以利用键盘操作执行换行动作。输入的文本内容多于当前屏幕显示范围时出现纵向滚动条，随着文本输入滚动显示内容。保存文件后，文件名立即显示在文件列表上。打开文件功能：根据文件列表选择打开指定的文件，打开指定文件时，显示打开文件的文件内容在文件编辑界面上，文件内容过多时可以滚动显示，并在文件编辑界面的上方滚动显示打开的文件的文件名。文件内容编辑和显示功能：在文件编辑界面上可以对文件的内容进行编辑和修改。如果文件内容多于当前屏幕显示范围的话，出现纵向滚动条，可以滚动显示当前文件的文件内容。打开下一个文件功能：在当前打开文件列表界面，若选择“打开一个文件”功能，则显示下一个文件的内容在文件编辑区。文件内容修改提示功能：若在打开的文件中对其内容进行了修改，在关闭文件时将会提示文件的内容已经被修改的消息，用户可选择是否保存修改后的内容。删除文件功能：可以在文件列表上对指定文件进行删除操作，也可以打开文件后，对打开的文件进行删除操作。选择删除文件操作时，会出现确定文件删除的提示，如果此时放弃删除操作，则文件不会被删除，否则文件将会被彻底删除，即从物理设备上被删除。文件被删除后，文件列表上该文件名被移除。软键盘输入功能：软键盘支持英文输入，Cap键支持大小写英文切换，提供Shift键的上下字符切换功能，Enter可以进行回车换行，其ESC键执行软键盘退出功能。软键盘上的按键与物理键盘的按键位置相对应。给用户提供友好的图形用户界面，并合理安排界面元素布局，使其交互性好且方便用户操作。记事本界面设计记事本主要界面设计：文件列表界面：如图2所示，界面大小为320*240。界面上方提供记事本图标和记事本文字标签，中间的显示区域显示记事本文件列表。界面的最下方为两个按钮，左侧的是功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面上分别标记为“Option”和“Exit”。文件列表中文件以文件创建时间排序，将要进行操作的文件名高亮显示。图SEQ图\*ARABIC2文件列表界面Fig.2Filelistinterface新建文件编辑界面：如图3所示，界面大小为320*240。界面上方显示记事本图标和新建文件的文件名，如果没有输入文件名则不显示。中间的显示区域为文件编辑区，用于接收文本的输入。界面的最下方左侧为功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面上分别标记为“Option”和“Save”。图SEQ图\*ARABIC3新建文件编辑界面Fig.3Newdocumenteditinginterface打开文件内容显示界面：如图4所示，界面大小为320*240。界面上方显示记事本图标和打开的文件的文件名，中间的显示区域为文件内容显示区，可以接受文本的编辑和修改。界面的最下方左侧为功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面上分别标记为“Option”和“Back”。图SEQ图\*ARABIC4文件打开界面Fig.4Documentsopeninterface

记事本功能菜单设计：如图5所示，记事本功能菜单大小要小于记事本主要界面的大小，根据具体条目的数量来调整为合适的大小。菜单上显示可操作的功能选项，并对选定的功能选项高亮显示。界面的最下方左侧为功能按钮，右侧的是返回按钮，菜单中分别标记为“Select”和“Back”。图SEQ图\*ARABIC5功能菜单Fig.5Functionmenu记事本消息提示框设计：如图6所示，消息提示框界面大小为320*160。消息提示框的显示区域显示提示动画和提示的内容。界面的最下方左侧为功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面中分别标记为“Yes”和“No”。图SEQ图\*ARABIC6消息提示框Fig.6Messagebox相邻两个界面之间切换时，若后出现的界面大小小于先出现的界面大小，则第一个界面显示蒙版即表示为禁用状态，如图5和图6。记事本软键盘界面设计：如图7所示，软键盘需要对文本编辑区进行输入操作，所以软键盘界面尽量要小一些，以免影响了文本编辑区的使用，但同时也需要保证软键盘上字符的清晰显示，故软键盘界面大小为设定为320*130。按键布局与物理键盘基本一致，按键布局美观，同时键盘的边缘相对宽一些，便于键盘的移动。图SEQ图\*ARABIC7软键盘界面Fig.7Softkeyboardinterface记事本结构设计图SEQ图\*ARABIC8记事本结构图Fig.8Notepadstructuraldiagram如图8所示，文件列表界面是记事本的入口和出口。记事本通过调用文件列表功能菜单对文件执行各种操作。在文件列表功能菜单中根据所选择的菜单条目进入相应的功能界面，如新建文件编辑界面、文件显示内容界面或删除文件提示框界面等。各个界面都有自己的功能菜单，通过调用自己的功能菜单对当前界面进行下一步的操作，如当新建文件界面显示时，可通过菜单进行打开文件操作和软键盘输入操作；当打开文件时在文件内容的显示界面上，可通过菜单进行显示下一个文件内容的操作和软键盘编辑修改文件内容的操作，并在文件内容修改后，可通过修改文件提示框选择是否保存修改后的文件内容。电子相册架构设计电子相册设计需求电子相册支持jpg、png、gif、xpm、和bmp格式图片的浏览，并可以对图片进行放大、缩小或旋转角度显示。电子相册还支持幻灯片模式浏览图片，并可以对图片进行删除等操作。显示图片列表功能：在图片文件所在目录读取所有扩展名为jpg、xpm、png、bmp、gif格式的图片文件，并将读取的文件按顺序用相同大小的缩略图的形式显示在图片列表界面上。如果图片数量超过当前屏幕显示范围时，可向下滚动显示。其它格式文件忽略不读。图片选中显示功能：在图片列表中选定某个图片时，此图片的缩略图成凸起放大状态，表示选中此图片并将对此图片进行操作。删除图片功能：对当前选中的图片可执行删除操作，选择删除后会进行删除确认提示，若选择彻底删除图片则从物理设备上和图片列表上将该图片删除。浏览图片功能：对选中的图片可以执行浏览的功能，若图片原本大小超过图片浏览区域（即相框）的大小，则会自动调整变成适应图片浏览区域的最大尺寸。若图片原本大小没有超过图片浏览区域大小，则以原始尺寸在图片浏览区域显示。可对打开的图片进行放大、缩小、向左旋转、向右旋转、全屏模式与返回原始尺寸等一系列的浏览模式操作。图片放大功能：在当前图片尺寸大小的基础上，图片可逐级放大，以尺寸的0.5倍递增，最大可放大到打开图片时显示的初始尺寸的3倍。图片缩小功能：在当前图片尺寸大小的基础上，图片可逐级缩小。最小可缩小到打开图片时显示的初始尺寸的0.5倍。图片旋转功能：打开图片后，可在图片的任意状态下对图片进行旋转操作。可在当前状态下，将图片向左或向右旋转，每次旋转角度差值为90°。图片旋转后会自动适应窗口大小，完整显示图片。图片移动功能：图片执行放大功能后，图片可在浏览区域进行移动。图片全屏显示功能：可以将图片执行全屏显示。为了支持点击操作，全屏显示时不覆盖相关功能按钮。幻灯片模式自动浏览功能：可从当前选定的图片开始执行自动播放图片功能，初始设定播放速度为3秒间隔，可以加速或减速播放。给用户提供友好的图形交互界面，并合理安排界面元素布局，使其美观并且方便用户操作。电子相册界面设计电子相册列表界面设计：如图9所示，电子相册图片列表界面大小设定为320*240。界面的上方显示当前选中的图片的名字。中间的显示区域以4*3（即4列3排）格式对图片的缩略图进行排列，被选中的图片被突出放大显示。界面的最下方为两个按钮，左侧的是功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面上分别标记为“Option”和“Exit”。图SEQ图\*ARABIC9图片列表界面Fig.9Picturelistinterface电子相册功能菜单设计：如图10所示，功能菜单大小以菜单项的多少具体而定，但一定要小于图片列表界面大小的尺寸。菜单上显示可操作的功能选项，并对选定的功能选项高亮显示。界面的最下方为两个按钮，左侧的是功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面上分别标记为“Select”和“Cancel”。图SEQ图\*ARABIC10功能菜单Fig.10Functionmenu相邻两个界面之间切换时，若后出现的界面大小小于先出现的界面大小，则第一个界面显示蒙版即表示为禁用状态，如图10。电子相册浏览界面设计：电子相册浏览界面上方显示所显示图片的文件名，图片浏览区显示具体要求下的图片状态，如正常显示的图片（图11）、放大的图片（图12）、缩小的图片（图13）或旋转的图片（图14）等。界面的最下方为两个按钮，左侧的是功能按钮，右侧的是返回按钮，此界面上分别标记为“Option”和“Back”。图SEQ图\*ARABIC11正常显示图片浏览界面Fig.11Thenormalsizepicturebrowsinginterface图SEQ图\*ARABIC12放大图片浏览界面Fig.12Enlargedpicturebrowsinginterface图SEQ图\*ARABIC13缩小图片浏览界面Fig.13Minifiedtheimagebrowerinterface图SEQ图\*ARABIC14图片旋转角度浏览界面Fig.14Imagerotationanglebrowsinginterface电子相册结构设计 如图15所示，图片列表界面为电子相册的入口和出口。通过图片列表功能菜单，可执行打开图片进行浏览的功能和删除图片的功能，并根据所选择的功能进入图片浏览界面或显示删除文件提示框。进入图片浏览界面可通过图片浏览功能菜单，对当前显示的图片执行各种操作，从而进入相应的图片浏览界面。放大图片的显示，缩小图片的显示，旋转图片的显示，图片全屏的显示和自动浏览图片的显示均将显示在图片浏览界面。而各种模式下的图片浏览界面下，均可以通过功能菜单对其他浏览模式进行选择。图SEQ图\*ARABIC15电子相册结构图Fig.15Albumstructuraldiagram算法设计和实现记事本主要算法设计和实现记事本类结构设计图SEQ图\*ARABIC16记事本类图Fig.16Notepadclassdiagram类图说明：NpNotepadForm为记事本程序的主界面类，即显示文件列表的类。NpFunctionviewForm为功能菜单的基类，也是文件列表功能菜单的实现类。NpNewnoteForm为新建文件的功能实现类。NpOpennoteForm为打开文件的功能实现类。NpDeletenoteForm为删除文件的功能实现类。NpNewoptionForm为新建文件功能菜单的实现类。NpOpenoptionForm为打开文件功能菜单的实现类。NpSaveForm为文件名保存实现类。NpMessagebox为内容修改提示框的功能实现类。MyKey是软键盘上的按钮的实现类，MyKeyboard为软键盘功能实现类。MyTextedit是Qt类中QTextEdit类的子类，实现键盘响应函数功能的权限升级，即从protected升级为public。NpNotepadForm与NpfunctionviewForm成单项关联关系。NpFunctionviewForm分别与NpNewnoteForm、NpOpennoteForm、NpDeletenoteForm成单向关联。NpNewnoteForm与NpNewoptionForm单项关联。NpOpennoteForm与NpOpenoptionForm双向关联。NpOpenoptionForm与NpDeletenoteForm、MyKeyboard分别为单向关联。NpNewnoteForm分别与NpOpennoteForm和MyKeyboard单向关联。NpOpenoptionForm和NpNewoptionForm继承于类NpFunctionviewForm。MyKeyboard依赖于MyKey，若MyKey类发生改变MyKeyboard也将发生改变。MyTextedit与NpNewnoteForm类和NpOpennoteForm为聚合（聚集）关系。NpSaveForm与NpNewnoteForm为聚合（聚集）关系。NpMessagebox与NpOpennoteForm是聚合（聚集）关系。记事本功能实现记事本界面用到的控件主要有QLable、QToolButton、QTextEdit和QListBox等。记事本文件列表的实现：首先扫描文件夹下的所有文件，包括隐藏的所有文件名，过滤记事本文件，并将这些记事本文件名根据创建时间的先后进行排序存储到文件链表中，将文件链表中的所有文件显示在文件列表界面。流程图如图17。功能菜单的实现：在记事本设计中有3个功能菜单界面，其中打开和新建的功能菜单均继承自记事本文件列表界面的功能菜单，这三个界面都含有一个QListBox控件，但是菜单项不同，并根据不同的菜单项实现不同的功能。流程图如图18。新建文件的实现：首先提示输入文件名，并检查文件名的合法性。如果文件名不符合要求，则设置文件名的输入无效，并提示重新输入。如果不输入文件名则提供默认的文件名，进入文本编辑界面，然后按照界面的宽度对文本输入进行限定，到界面宽度最大值时自动换行。并且使文本保存时输入到物理设备上时支持unicode编码。流程图如图19。图SEQ图\*ARABIC17显示文件列表流程图Fig.17Filelistshowingflowdiagram图SEQ图\*ARABIC18功能菜单流程图Fig.18Functionmenuflowdiagram

图SEQ图\*ARABIC19新建文件流程图Fig.19Newfileflowdiagram打开文件功能的实现：从文件列表选定打开的文件，然后将文件内容读到QTextStream中再显示在QTextEdit中，并且规定显示格式。如果文件内容被修改后，提示文件是否需要保存。如果通过菜单选择打开下一个文件，则查找到当前文件的下一个文件，并将其文件内容显示于界面显示区域上。流程图如图20。软键盘的实现：定义按键类MyKey继承自QPushButton，点击的时候发射该按键的文字。在类MyKeyboard中组合使用MyKey，并将MyKey发射的信号与接收软键盘输入的槽进行连接。根据软键盘上边缘上的点击的拖动，通过跟踪移动点的坐标位置，使整个软键盘进行相应距离的移动。流程图如图21。

图SEQ图\*ARABIC20打开文件流程图Fig.20Openfileflowdiagram 图SEQ图\*ARABIC21软键盘流程图Fig.21Softkeyboardflowdiagram

电子相册主要算法设计和实现 电子相册类结构设计图SEQ图\*ARABIC22电子相册类图Fig.22Albumclassdiagram类图说明：电子相册程序定义了5个类，AlbPicChooseForm为电子相册图片列表界面类，AlbMenuForm为电子相册图片列表功能菜单类，AlbPicViewForm为图片浏览类，AlbOptionForm为图片浏览界面的功能菜单类，AlbDelForm为图片删除类。AlbPicChooseForm和AlbMenuForm成单向关联关系。AlbMenuForm和AlbDelForm、AlbPicViewForm分别成单向关联关系。AlbPicViewForm和AlbOptionForm成双向关联关系。其中，对图片的各种处理均在AlbPicViewForm类中实现，如放大、缩小、逆时针旋转、顺时针旋转、全屏显示、图片移动显示等。电子相册功能实现用户进入电子相册后，首先显示图片列表。图片列表由12个Label组成，将从当前目录下扫描jpg、xpm、png、gif、bmp格式的图片并将其名称存入链表中，通过load函数加载图片到一个QImage类型的变量中，然后将此变量与Label关联起来，以实现图片在Label上的显示。值得注意的一点是，此Label上加载的图片均为真实图片的缩略图，而不是图片本身。如果图片的缩略图已经存在，则将缩略图直接显示在Label上，如果缩略图不存在，则生成图片的缩略图。如果该图片文件为非法图片格式文件，则在该Label上载入一个标志着读取图片文件失败的图片。缩略图是图片的真实缩影，在缩小时保持原图片的比例。流程图如图23。图片选中状态功能实现：首先设定图片选中状态的表示方式，即缩略图图片的尺寸放大，满足缩略图宽为80像素或高为60像素中任一条件，保持图片的宽高比例与原图片宽高比例相同，选中状态下的图片缩略图在图片列表界面上凸起显示。如果图片是标志为格式不正确的图片，则该图片被选中或离开选中状态时不做放大缩小动作以示与正常图片的区别。且根据不同的按键按下，进行不同位置图片的选中。主要实现流程图如图24所示。图SEQ图\*ARABIC23图片列表显示流程图Fig.23Picturelistflowdiagram

图SEQ图\*ARABIC24选择图片流程图Fig.24Pictureselectingflowdiagram删除图片功能实现：在图片列表界面上对选中图片要进行删除操作时，需注意两点，一点就是待删除的图片是否是图片列表的最后一张图片，若是的话，则删除图片后，被删除图片的前一张图片呈选中状态。否则，删除图片后，被删除图片的后一张显示为选中状态，且此图片删除后，图片文件链表中删除图片节点，其列表界面中图片的位置要统一向前移动一个位置。流程图如图25。图SEQ图\*ARABIC25删除图片功能实现流程图Fig.25implmentationofdeletingfunctiondiagram图片的放大功能的实现：设定md_ChangeSize来记录放大的倍数，并且当放大到最大倍数时，将菜单项上的“放大”改成相应的提示菜单条“已经达到最大，并且根据放大倍数在浏览区域的相框上绘制图片。功能实现流程图如图26。图SEQ图\*ARABIC26图片的放大功能实现流程图Fig.26Implementationofenlargingfunctiondiagram图片缩小功能的实现：可在图片的任意大小状态下进行缩小，直到图片缩小到初始打开图片显示尺寸的0.5倍大小。缩小图片时要保证缩小后的图片依然居于相框图SEQ图\*ARABIC27图片缩小功能实现Fig.27Implementationofminifingfunctiondiagram中间位置。在图片非全屏模式和全屏模式两种情况下，判定当前状态的图片与初始时显示的位置移动的距离大小，并根据不同的图片旋转角度，据此距离大小计算并设定相应的图片在相框中的位置坐标。实现流程图如图27。图片移动功能实现：图片在放大到1.0倍以上时，可进行图片在相框内的上下或左右移动显示。图片在全屏模式下选择放大时图片也可以进行上下或左右移动显示。为保证在移动时正确显示在相框内的图片视区，需要将图片在每次移动时进行重画，并计算图片位置的移动距离。实现流程图如图28。图SEQ图\*ARABIC28图片移动功能实现流程图Fig.28Implementationofmovingfunctiondiagram相框内图片显示功能的实现：不同的选择下，相框内的图片显示状态是不同的。对于图片的显示需要考虑的情况有是否是全屏模式，当前的缩放倍数和当前的旋转角度，并需要根据判断图片是否移动来对显示边界进行检测及计算。根据图片缩放和旋转参数和检测到的移动距离，利用矩阵计算出新图片所需的各个参数，根据这些参数生成显示在相框内的图片。最后将图片绘制在相框内，即当前的图片浏览区内。图29即为图片显示功能实现的流程图。图SEQ图\*ARABIC29图片显示功能实现流程图Fig.29Implementationofshowingfunctiondiagram总结和展望本文围绕用户的基本需求，提出了一个基于嵌入式Linux操作系统和图形用户界面QT的嵌入式终端记事本和电子相册设计方案。该设计方案具有低耦合、高内聚、可扩展、可移植等良好特点，并在设计的基础上将该方案实现。电子相册和记事本均可支持中、英、日文三种语言界面。记事本和电子相册的界面切换中均使用到了蒙版效果，达到视觉上的美化效果，是设计上的一个特色。记事本对文件新建、打开、删除、提示保存等功能已经基本完善。电子相册的各种模式（如放大、缩小、顺时针旋转、逆时针旋转、全屏显示、自动播放）下的图片浏览及图片的删除等功能也在电子相册软件中得到充分的体现。并且记事本和电子相册设计中均采用了模块化的设计思想，便于以后的功能扩展。记事本和电子相册软件经过反复修改验证，通过了单