基于Linux和QT/E的软键盘设计

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随着对嵌入式系统体积小型化和操作人性化的要求，以及大尺寸触摸式显示屏的广泛应用，在嵌入式系统中采用软键盘实现字符的输入，已经成为目前的发展主流。QT是一个跨平台的C++图形界面库，是由挪威TrollTech公司推出的产品。它采用的是面向对象的程序设计思想，因此，具有良好的可扩展性和可移植性，同时支持多个GUI平台的交互开发。QT采用了良好的封装机制，使得它的模块化程度非常高，可重用性好，开发方便。凭借其良好的性能，QT已成为目前GUI开发中使用最为广泛的图形界面库之一。QT／E(QT／Embedded)是用于嵌入式系统的QT版本。QT／E去掉了对XLib的依赖而直接工作于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环境下实现软键盘设计。
1 QT／E体系结构

QT／E是2001年Trolltech公司开发的一款面向嵌入式系统的QT版本。它采用轻量级窗口系统，完全摒弃了底层的XLib，以Framebuffer作为底层图形接口，极大地减少了对内存的消耗。QT／E在上层仍然保持着原来的QT架构，因此，针对在Xwindow上设计的QT程序仍然具有很好的移植性。QT／E的基本体系结构如图1所示。

1)QT／E体系结构中的图形引擎是通过相关的图形算法和Framebuffer操作底层的硬件设备来实现的；事件驱动则是通过底层的输入输出设备驱动来实现对外界事件的响应。

2)如图1所示，由图形引擎层实现对图形界面的绘图操作，然后由QT基本类提供对外界的操作接口。其中，图形类提供图形操作接口，比如：画线、画矩形等；控件类通过继承公共抽象类QWidget来实现基本的控件，为外界提供接口。

2 QT／E通信机制

在图形界面编程时，我们经常要实现界面之间的相互切换或者相互通知，更具体的来说就是需要实现类与类之间的相互通信。比如，在软键盘的设计中，当一个事件产生时，系统就会发出一个信号。信号和槽(Signal＆slot)机制是QT的核心特征，在QT库中有很多已经设置好的信号，比如：clicked()、triggered()等，开发人员也可以根据需要来自定义某些信号。事件的响应对应着QT窗口里的槽函数，和信号类似，系统有很多预定义的槽，比如exit()、quit()等，用户也可以根据需要来添加自己的槽函数。

当对象改变其状态时，信号就由该对象发射(emit)出去，这就是对象所要做的全部事情，它不知道另一端是谁在接收这个信号。这就是真正的信息封装，它确保对象被当作一个真正的软件组件来使用。槽用于接收信号，但它们是普通的对象成员函数。一个槽并不知道是否有任何信号与自己相连接。而且，对象并不了解具体的通信机制。可以将很多信号与单个槽进行连接，也可以将单个信号与很多槽进行连接，甚至于将一个信号与另外一个信号相连接也是可能的。

因此，整个QT窗口的设计简单、灵活且扩展性好。信号与槽之间的链接一般用connect()函数来实现，具体关联方式和实现函数如图2所示：


3 基于QT／E软键盘的实现

文中主要根据项目的实际需要，在软键盘上制定了数字键、字母键、退出键和确定键。具体分两步实现，第一步：在基于linux环境的PC机上制定软键盘，并编写代码实现其按键功能；第二步：生成能够在ARM板上运行的代码，并移植到ARM板上。

3．1 PC机x11环境下制定软键盘的模型

根据项目的实际需求，在PC机x11／QT环境下设计了软键盘界面，该软键盘具有数字键、字母键、退出键和确定键，总共42个按键，如图3所示。在linux环境的QT designer下，创建新的widget，然后根据项目中所需要的按键个数来确定软键盘的大小，在此，选择软键盘的外框大小为：540x160。软键盘外框搭建完成之后，需要在软键盘区域内加入实际所需要的按键。将Widget Box下Buttons选项中的PushButton按键拖入到软键盘区域内，在PushButton按键属性的文本编辑中填入按键值，比如“1”。在PushButton按键属性的名字编辑中填入按键名，比如“n1”。

同理，在软键盘区域内拖入实际所需要按键个数的按键，根据所需要的键值修改每个按键上面的文本属性和名字属性。按照一般键盘的布局对它们进行排列

3．2 软键盘实现

如图3所示，首先建立了足项目要求的软键盘的基本模型，接下来要实现的就是当按键响应时能够读出键盘值并将其发送出去，具体实现的流程如图4所示。

图4中，初始化按键时，可以使用QSignalMapper类来捆绑不同按键所发送的一系列无参数信号，并将其转发为有参数的信号：
QSignalMapper*mapper=new QSignalMapper(this)；
QSignalMapper的主要应用为可以实现一个函数响应不同按钮的功能，下面举例来说明图4的具体实现过程：

首先设置软键盘界面名称为ui，然后以数字键“1”为例：将在图3中数字键1对应的按键名称设为：n1，在图4中的第(1)步中，建立键值“1”所对应的映射，代码如下：

mapper->setMapping(ui．n1，“1”)；

接着，在图4中的第(2)步，需要建立键值clicked对应的信号与槽之间的关系代码如下：

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

最后，将所需要用到的字母或者数字通过上述方式连接到槽函数中。如图4中的(3)，将这些所要求得到的字母或者数字发送给焦点控件，代码如下：

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

上面语句中sendcontent()函数为发射子函数，具体代码如下：
sendCommitString(content)；     (1)
content．clear()；     (2)
语句(1)将焦点控件内的字母和数字发送出去，语句(2)清除发送框中的字母和数字，供下一次使用。

可以采用同样的方式，对软键盘中其它的按键进行映射函数和连接函数的编写，然后在arm-linux-gcc环境下编译，生成可以在arm板上运行的二进制文件。

3．3 下载到目标板上运行

本文的设计思路是：先将程序代码在PC机上调试通过，然后将调试通过的程序代码在RAM-linux-gcc环境下进行编译，生成可以在RAM板上运行的二进制文件，最后将此二进制文件下载到目标板中。本文的前提是QT4．5．3环境已经移植到开发板上，具体移植步骤在这里不作介绍。在终端上面，运行启动软键盘指令，命令行后面加上“-qws”指令，运行结果如图5所示。

图5是在实际项目中需要的预设手机号码的界面，在系统运行前要先设置手机号码，以便系统故障时能够自动的给对应的手机用户发送预警信息，使用户能够实时的了解自己系统的运行状态。在该界面中，准备预设手机号码时，直接选择打开软键盘按钮，图3所示的预制的软键盘会弹出界面，选择要求预设的手机号码值，完成之后选择exit按键，软键盘关闭。在此就可以用图5所示的软键盘完成手机号码的预设。
4 结束语

随着Linux操作系统的广泛应用以及人们对GUI人机交互界面的更多需求，本文在linux操作系统的QT开发套件下，分析了软键盘实现的原理，并完成了软键盘的设计。此软件盘可以根据用户的要求来添加按键，与外部接入实体键盘相比，不仅便利，还节约成本。通过实践证明此软键盘具有较强的实时性和可靠性，可以广泛的应用于各种QT界面中。