基于GTK+的仪器图形用户界面开发及应用

论文摘要

人机交互接口是用户与仪器之间的信息接口,是用户使用仪器的综合操作环境。当前基于嵌入式系统的仪器得到广泛的应用,仪器功能日益复杂,这对人机交互接口的易用性、高性能和可靠性提出了更高要求。而作为人机交互的主流形式,图形用户界面以其直观自然、操作简单且易于掌握等优点成为当前交互接口的首选。本文选取GTK+这一图形用户界面系统作为基础图形库,提出了一套适用于基于嵌入式系统的仪器图形用户界面开发的设计思路和实现方案,并将这套方案应用到任意波形发生器的开发实践中,完成了该仪器图形用户界面的软件实现。需求分析是软件生存期中重要的一个组成部分。本文提出了一套适用于仪器图形用户界面开发的需求分析方法,并在MVC模型的基础上设计了一种面向对象的嵌入式图形用户界面模型。作为主要研究内容,本文从软件设计层面详细阐述了图形用户界面功能设计的具体实现,包括模块的细化、功能处理函数的设计、数据的整合以及具体算法流程的探讨。并针对操作页面及控件繁多的特点提出了一套视图页面动态创建及销毁的方案以达到节省系统资源开销的目的。基于嵌入式系统的仪器图形用户界面需要特殊的控件,这要求编程者自己来创建。由于在执行效率上具有C++等语言无法比拟的优势,C语言成为嵌入式系统开发的主流语言之一。但是如何用C语言来创建自定义控件使之具有面对对象特性是一个难点。本文结合互斥按钮组的创建实例详细阐述了GTK+自定义控件的实现方法。目前,以任意波形发生器为应用对象、基于这套方案开发的仪器图形用户界面已达到了预期功能指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 嵌入式系统简介
• 1.2 嵌入式图形用户界面系统概述
• 1.2.1 嵌入式图形用户界面系统技术特色
• 1.2.2 嵌入式图形用户界面系统现状及发展
• 1.3 课题目标及研究内容
• 第二章 需求分析与总体设计
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 界面需求分析方法
• 2.1.2 嵌入式仪器图形用户界面需求分析
• 2.1.3 任意波形发生器图形用户界面需求分析
• 2.2 建模分析
• 2.2.1 常用的图形用户界面模型简介
• 2.2.2 嵌入式仪器图形用户界面模型设计
• 2.3 方案选择
• 2.4 GTK+简介
• 2.5 整机软件架构及流程
• 第三章 图形用户界面的功能设计
• 3.1 处理多视图页面调度的算法
• 3.2 显示部分的设计
• 3.2.1 视图模块的细化
• 3.2.2 顶层窗口程序设计
• 3.2.3 界面背景风格设置
• 3.3 控制部分的设计
• 3.3.1 回调函数的设计
• 3.3.2 数据结构的设计
• 第四章 自定义控件的实现
• 4.1 创建自定义控件的技术难点
• 4.2 GObject 对象系统简述
• 4.3 自定义控件的创建方法
• 4.3.1 头文件的设计
• 4.3.2 代码文件的设计
• 4.3.3 封装的实现
• 4.4 任意波形发生器自定义控件的创建
• 4.4.1 控件的继承关系
• 4.4.2 头文件的创建实例
• 4.4.3 代码文件的创建实例
• 4.4.4 控件的测试
• 第五章 软件测试与调试
• 5.1 软件测试的基本概念和方法
• 5.2 软件调试的基本概念和方法
• 5.3 软件测试与调试中出现的问题及解决方法
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果