MicroWindows在嵌入式系统中的应用研究

发布时间：2020-06-07 15:58

【摘要】：随着电器产品的数字化,嵌入式系统在越来越多的领域中得到应用,产品与用户之间交互增多,图形用户界面(Graphical User Interface),作为人机交互技术的重要内容,以丰富的图形图像信息、直观的表达方式与用户交互。使用GUI系统作为人机界面,使软件系统简洁、美观、应用方便,更加人性化,现在GUI己经大量应用在嵌入式领域。嵌入式图形用户界面系统在嵌入式系统中的地位日益重要。 论文分析比较了MiniGUI, MicroWindows, OpenGUI及Qt/Embedded四种主流嵌入式图形用户界面系统的功能与性能,并选择MicroWindows为研究对象进行深入研究。接下来分析了MicroWindows分层的体系结构,并对其中重要部分进行了深入研究,较好地从整体上清晰的把握MicroWindows系统的架构和设计思想,嵌入式图形系统MicroWindows采用分层的体系结构和客户服务器模型,具有运行稳定、占用系统资源少等特点,但也存在对多线程程序的支持、客户/服务器通信效率低等不足,针对这些问题,做了以下工作： MicroWindows的服务器能够支持多个客户端进程同时运行,但存在客户端进程必须是单线程的要求,否则就会对临界资源产生访问冲突,如请求包缓存区,网络套接字和事件队列等临界资源。本文根据客户进程和服务器之间发出请求、接收应答和事件驱动的交互方式,针对同步和异步的交互过程分别采用不同的策略,实现了MicroWindows支持客户端多线程的应用程序。 MicroWindows的客户端进程和服务器之间通过网络套接字socket进行通讯,一次数据传输需要经过从客户缓存区到Linux核心空间,再从Linux核心空间到服务器空间的两次拷贝过程,这种方式带来较大的系统开销,特别是传送大量数据时效率较低。本文通过共享内存的通讯方式,避免了数据的两次拷贝过程,提高通讯效率,并且能够实现对用户透明的动态切换两种通讯方式。最后结合具体的应用,通过实验程序验证了改进的可行性和正确性。
【图文】：

图3.1NanO一X客户端接口多线程改造图对于第一种类型的交互接口，因为只有发出请求过程，所以只会在发送请求程中对请求包，套接字发生冲突访问，，可以简单的将整个接口函数体加锁，对的伪码如下:第一种请求接口函数(参数，…)J几将请求参数封装成请求包;Loek(互斥锁);if(请求包缓存区满了)将缓冲区数据发给服务器;将请求包放进客户端请求包缓存区;UnLoek(互斥锁);

昆明理工大学硕士学位论文如图4.1所示。进程A的虚物理存储空间进程B的虚拟黝黝黝黝黝黝黝黝黝黝黝图4.1共享内存示意图共享存储段一旦连接到进程的地址空间，进程就可以如同访问用malloc分配的存储空间一样来访问它们，如果一个进程更改了该共享内存的内容，其他进程将立即看到这种变化。共享内存提供了进程间共享数据的最快途径:一个进程简单的写数据到内存，另一个进程直接自己从内存中读数据，这之间完全不需要Linux内核的操作。采用共享内存作为Microwindows/Nano一X客户服务器之间的通讯方式，和采用UNIX域网络套接字作为通讯方式的比较如图4.2所示:客客户程序序 序服务器器 客客户请求包缓冲区区区服务器接收缓冲区区 lllll核核心数据缓冲区 区 客客户程序序序服务器器 客客户请求包缓冲区 区共享内存管道或网络套接字方式共享内存方式、..…，...................................……图4.2两种通讯方式比较图可以看出共享内存方式避免了请求包缓存区数据通过套接字的二次拷贝，客户程序和服务器可以直接访问请求包缓存区，节省了大量的时间，这正是我们需要的。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP368.1

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本文编号：2701654