1.1           QNX目標系統(tǒng)嵌入

利用QNX的模塊性和和可裁剪性，其嵌入過程一般是：

構(gòu)建Buildfile -> 編譯buildfile生成系統(tǒng)映象文件 -> 啟動目標系統(tǒng) ->嵌入式系統(tǒng)軟件設計。

其中的關鍵是構(gòu)建Buildfile^[19]。通常一個嵌入式系統(tǒng)需要一個可啟動的操作系統(tǒng)映象文件（OS Image）。對于基于QNX的嵌入式一個應用系統(tǒng)，就是根據(jù)所選擇的CPU類型以及應用程序所需要的操作系統(tǒng)模塊來定制嵌入式系統(tǒng)。構(gòu)建Buildfile的過程就是配置操作系統(tǒng)映象的過程。簡單來說Buildfile是一個產(chǎn)生映象文件所需遵守的一組規(guī)則、準則。Buildfile由三部分組成，其結(jié)構(gòu)如下：

l        bootstrap script（啟動引導腳本）

l        startup script（啟動腳本）

l        file list（文件列表）

1.1.1  啟動引導腳本（bootstrap script）

不同的CPU其啟動的方式不同，相應的啟動引導程序也就不同。啟動引導腳本bootstrap script的作用就是配置和CPU相適應的微內(nèi)核。一個典型的啟動引導腳本如下：

[virtual=x86,bios +compress] .bootstrap = {

startup-bios -s 64k -D 8250.3f8.57600 -A

PATH=/proc/boot procnto

}

在這個例子中，第一行說明它是一個啟動引導文件。其中“virtual” 表明該Buildfile將構(gòu)造一個與啟動時產(chǎn)生的虛擬地址空間相對應的啟動映象。關鍵詞“x86，bios” 則分別指處理器（x86）和機器類型（通過bios啟動）。而“+compress”使得映象文件被壓縮，以產(chǎn)生更小的映象文件。startup-bios是運行于具有BIOS的PC兼容系統(tǒng)的可執(zhí)行程序，主要負責利用BIOS檢測PC硬件資源，在這里主要是提取映象，將其置于RAM的相應位置，做基本的配置并運行內(nèi)核。該例中“-s 64k”表明復制ROM中第一段64k視頻BIOS到RAM使其更快的執(zhí)行，即所謂的ROM BIOS映射。第二項參數(shù)表明以57600波特率打開第一個串口作為一個調(diào)試通道，其調(diào)試輸出可以在另一臺通過計算機數(shù)據(jù)傳輸線（null modem cable）連接的PC上捕捉到。最后一項參數(shù)則是實時系統(tǒng)中比較典型的情形，其作用是在任何異常內(nèi)核終止后系統(tǒng)均立即重啟動?！?span lang="EN-GB">PATH=/proc/boot” 確定了PATH環(huán)境變量?！?span lang="EN-GB">procnto” 是微內(nèi)核和進程管理器，包括QNX 6 微內(nèi)核，進程管理，內(nèi)存管理以及路徑名管理，每個利用mkifs工具的可啟動映象都必須具有procnto。需要注意的是在bootstrap中，第一個可執(zhí)行程序必須是startup-*，而最后一個必須是procnto！

1.1.2  啟動腳本（startup script）

啟動腳本是在進程管理啟動后的一系列將要被執(zhí)行的命令列表。一個簡單的script如下：

[+script] .script = {

devc-con &

reopen /dev/con

+session] sh

}

可以在這里進行配置網(wǎng)絡，設置顯示卡等操作。通常我們自己編寫的需要開機自動執(zhí)行的程序也放在這里，詳細例子見開發(fā)案例。

1.1.3  文件列表（file list）

文件列表是上面的系統(tǒng)程序和用戶程序執(zhí)行所必須的一些文件列表，尤其是一些共享庫。由于用戶程序是用C語言開發(fā)的，所以必須至少包括一個標準C共享庫。例如(“＃”后的內(nèi)容為注釋)：

＃include the C shared library

libc.so

＃create a symlink called ldqnx.so.2 to it

[type=link] /usr/lib/ldqnx.so.2=/proc/boot/libc.so

其中[type=link]行是用一個ldqnx.so.2重新定位libc.so。如果不知道在映象文件中都是需要哪些共享庫，可以利用“objdump” utility（實用程序）來顯示相關的需求信息。假如我們用到了ping命令，可以在終端執(zhí)行：

＃ objdump -x ‘which ping’ | grep NEEDED

回車，將顯示信息：

objdump: /usr/bin/ping: no symbols

NEEDED libsocket.so.2

NEEDED libc.so.2

表明ping命令需要libsocket.so.2和libc.so.2，再利用objdump

＃ objdump -x /lib/libsocket.so.2 | grep NEEDED

NEEDED libc.so.2

＃ objdump -x /lib/libc.so.2 | grep NEEDED

即是說libsocket.so.2需要libc.so.2，而libc.so.2不需要任何其他的庫。那么如果包括ping在映象中，就必須在文件列表中列出libsocket.so.2和libc.so.2。

有了Buildfile，我們就可以通過“mkifs”utility生成啟動映象文件，其語法格式是：

＃mkifs  [可選參數(shù)]   源文件   目標文件

比如：

＃mkifs  -v   mydoc.build   mydoc.ifs

就得到了映象文件mybuild.ifs

啟動映象文件生成后就可以嵌入到目標系統(tǒng)，啟動目標系統(tǒng)，為進一步的系統(tǒng)開發(fā)做好了準備。詳細的例子見如下開發(fā)案例一。

1.1.4  QNX嵌入案例分析

目標系統(tǒng)：pc104的板子，DOC（Diskonchip）存儲器。

設計目標：啟動圖形界面程序，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)資源互訪。

1、構(gòu)建Buildfile，我們的mydoc.build如下：

[virtual=x86,bios +compress] .bootstrap = {

startup-bios –NTarget    # 使目標機的名字為Target

PATH=/proc/boot:/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/usr/photon/bin  LD_LIBRARY_PATH=/proc/boot:/dev/shmem:/lib:/lib/dll:/usr/lib:/usr/lib/dll  procnto

}

[+script] .script = { 

devc-con &      # 在后臺打開一個控制臺。

reopen /dev/con1

display_msg Welcome to QNX-DOC world ！

pci-bios &

waitfor /dev/pci

devb-doc blk automount=hd0t77:/ &  # 后臺運行DOC驅(qū)動程序

#以下設置網(wǎng)絡

io-net  -d rtl  -ptcpip  -pqnet &

ifconfig en0 192.168.1.1 # IP地址

route add default 192.168.1.2 #網(wǎng)關IP

waitfor /dev/socket # 等待設置

waitfor /bin 15  # 等待調(diào)入其他命令

# 后臺運行其他程序

pipe &

mqueue &

devc-pty -n 32 &

waitfor /sbin

waitfor /usr/sbin 

# 設置環(huán)境變量

SYSNAME=nto

TERM=vt100

# 啟動sh

reopen /dev/con1

[+session] sh 

}

[type=link] /tmp=/dev/shmem                # 設置/tmp為共享內(nèi)存區(qū)

[type=link] /usr/lib/ldqnx.so.2=/proc/boot/libc.so # 加入運行時庫

libc.so       #標準C庫

libsocket.so  # socket 庫

devn-rtl.so   # 網(wǎng)卡驅(qū)動

npm-tcpip.so  # TCP/IP協(xié)議

npm-qnet.so   # Qnet協(xié)議

libcam.so     #包含磁盤文件，使我們能夠訪問DOC上的文件

io-blk.so

cam-disk.so   # 文件系統(tǒng)所需共享庫

fs-qnx4.so

devc-con      # 控制臺驅(qū)動

devb-doc      # DOC驅(qū)動

io-net        # 可執(zhí)行文件文件列表

ifconfig

pipe

mqueue

devc-pty

pci-bios

2、編譯生成mydoc.ifs

3、做啟動軟盤

把軟盤放進開發(fā)機軟驅(qū)，在終端運行：

#dinit  /dev/fd0

#mount /dev/fd0 /mnt/fd0

#cp /…/mydoc.ifs /mnt/fd0/.boot

這里假設mydoc.ifs在目錄/…/下

4、啟動目標系統(tǒng)，格式化DOC

#devb-doc &

# fdisk /dev/hd0 delete -a     

# fdisk /dev/hd0 add -s 1 qnx all

# fdisk /dev/hd0 boot -s 1

# fdisk /dev/hd0 loaderfds

注意，DOC上所有的原有數(shù)據(jù)都不復存在，需要慎重。

5、重新軟盤啟動目標機，初始化QNX文件系統(tǒng)  

# dinit -h  /dev/hd0t77

# dinit -hb /dev/hd0t77

# mount /dev/hd0t77 /

此時在開發(fā)機上運行“# ls /net”應該可以看到Target和Host（假設開發(fā)機的名字為Host）。

# cp /…/mydoc.ifs /net/Target/.boot

至此，DOC目標機就可以自啟動，而不再依靠軟盤。

1.2           Photon的嵌入過程

在桌面環(huán)境中Photon的運行是通過腳本“ph”實現(xiàn)的^[35]。ph腳本主要做如下一些工作：

l        啟動Photon服務

l        檢測輸入硬件設備

l        啟動輸入硬件設備驅(qū)動

l        啟動顯卡驅(qū)動，初始化視頻硬件為合適的模式

l        啟動字體管理器

l        啟動windows管理器

l        啟動各個桌面服務程序，比如shelf、桌面背景管理器等。

在嵌入式環(huán)境中，需要手工啟動上述各個服務。這樣做有很多好處，比如可以自己決定系統(tǒng)需要的文件，合理配置自己的嵌入式運行環(huán)境。下面詳細闡述Photon的嵌入過程：

1、設置PHOTON_PATH環(huán)境變量

PHOTON_PATH環(huán)境變量是為了保存Photon安裝的基本目錄。缺省情況下是目錄/usr/photon。該目錄下一般至少存在一下幾個子目錄：

l        bin：存放Photon的可執(zhí)行程序

l        font_repository ：Photon的字體以及字體配置文件(OS independent)

l        palette：圖形調(diào)色板 (OS independent)

l        translations：Photon 語言翻譯支持 (OS independent)

PHOTON_PATH環(huán)境變量的設置可以通過export進行，如下所示：

export PHOTON_PATH=/usr/photon

2、啟動Photon服務器

如果不需要給Photon服務進程傳遞任何參數(shù)，可以簡單的啟動如下：

Photon &

但是，如果嵌入式環(huán)境中有觸摸屏，需要增加Photon的參數(shù)-D，-R，-U等。因為人的手指比一個象素大的多，為阻止觸摸位置的任意變化就需要指定-U選項。需要注意的是Photon必須包含在PATH環(huán)境變量下。在QNX Neutrino中，該位置是/usr/photon/bin?？梢酝ㄟ^

export PATH=:/bin:/usr/bin:/usr/photon/bin

來設置PATH環(huán)境變量。

3、啟動輸入設備驅(qū)動

在桌面環(huán)境中，一般通過inputtrap工具來自動搜索輸入設備（鼠標、鍵盤、觸摸屏等）并為其啟動合適的驅(qū)動程序。在嵌入式環(huán)境中，由于存儲空間的限制一般不用inputtrap，因為inputtrap比較大而且嵌入式環(huán)境中輸入設備可能在一個特殊的位置或者不被已存在的devi-*驅(qū)動支持。當然，如果情況允許也可以利用inputtrap，畢竟方便省事的多。手工加載驅(qū)動需要用devi-*系列驅(qū)動，具體見后面的實例。devi-*系列驅(qū)動的位置是/usr/photon/bin。

4、啟動字體管理器

在建立嵌入式系統(tǒng)時要根據(jù)自己的情況決定需要支持什么樣的字體以及是否需要矢量字體等。字體的確定主要有以下幾個方面：

l        一般都需要cursor font（phcursor.phf）。

l        如果嵌入式系統(tǒng)中包括了pterm（Photon的一個終端程序），則需PC Terminal(pcterm*.phf),PC Serif(pcs*.phf),或者PC Sanserif (pcss*.phf)字體族。而且需要建立一個$HOME/.photon/pterm.rc文件或$PHOTON_PATH/config/pterm.rc文件來配置終端字體。

l        大多數(shù)基于widget應用程序需要如下幾個定義在fontmap文件里的別名字體：

n        TextFont

n        MenuFont

n        FixedFont

n        BalloonFont

n        TitleFont

l        Web瀏覽器需要如下幾種字體：

n        Body字體(例如PrimaSans BT、Dutch 801 Rm BT等)

n        Heading字體(例如Swis721 BT等)

n        Nonproportional字體(例如Courier10 BT、PrimaSansMono BT等)

QNX Photon的字體管理器主要有以下幾種：

l        phfontphf：只支持Bitmap字體。

l        phfontpfr：支持Scalable Bitstream PFR,和TrueType Collection字體。

l        phfontFF：支持Scalable TrueType, Type 1, Type 2, Bitstream Speedo (retail encryption),以及Bitstream Stroke等字體。

l        phfontFA：支持以上所有字體。

我們要根據(jù)自己所使用字體的實際情況選擇合適的字體管理器。字體管理器的啟動很簡單，如：

/usr/photon/bin/phfontphf &

如果啟動映象里沒有包括使用的字體文件，在啟動字體管理器時需要指定包括這些字體文件的路徑，比如：

/usr/photon/bin/phfontphf -d /my_dir/font_repository

必須注意的是my_dir必須與$PHOTON_PATH一致。

5、啟動顯卡驅(qū)動

Photon圖形子系統(tǒng)的啟動通過io-graphics實現(xiàn)。例如：

io-graphics -g640x480x8 -dldevg-vga.so -P/usr/photon/palette/vga4.pal

io-graphics -g1024x768x16 -dldevg-vesabios.so

io-graphics -g1024x768x16 -dldevg-rage.so -d0x1002,0x4755 -I0

其中，-g指定圖形的顯示分辨率和顏色深度，-dl指明硬件的驅(qū)動程序，-d指明驅(qū)動唯一確定硬件所需要的PCI制造商以及設備ID，如果有兩個具有相同的制造商和ID的圖形卡的話需要用-I指明是哪塊卡，-P指定使用的palette文件。

這一部分需要的文件主要有：

l        /usr/photon/bin/io-graphics：啟動圖形子系統(tǒng)

l        /lib/dll/devg-*：設備驅(qū)動

l        /usr/lib/libdisputil.so.2：devg*驅(qū)動使用的庫

l        /usr/lib/libffb.so.2：devg*驅(qū)動使用的庫

l        /usr/lib/libgui.so：io-graphics使用的庫

l        /lib/dll/gri-photon.so：Photon DLL

l        /usr/lib/libphrender.so：The software rendering routines。

6、啟動windows管理器(可選)

QNX Photon Window管理器是pwm（the Photon Window Manager），它提供了標準的窗口管理功能，包括move、resize、minimize、maximize、raise、lower和close。應用程序可以根據(jù)需要定制由pwm提供的標準windows框架。在QNX中，可以通過Ctrl-Alt－Backspace結(jié)束圖形模式回到終端模式。但在嵌入式運行環(huán)境中往往不提倡最終用戶這樣做，我們可以通過pwm來阻止該情況的發(fā)生。例如：

/usr/photon/bin/pwm –k

7、啟動自己的GUI程序

如果自己設計的圖形界面程序是一個單個的可執(zhí)行程序且不需要window管理器的話，可以靜態(tài)編譯。如果需要窗口管理器或者有不止一個Photon程序在運行的話最好連接動態(tài)鏈接庫編譯。

只要好好把握以上這七步，很容易就可以定制出優(yōu)異的QNX圖形運行系統(tǒng)。下面修改開發(fā)案例一中的Buildfile，使圖形界面程序可以在目標系統(tǒng)上執(zhí)行。在Buildfile中增加如下部分，重新編譯Buildfile，并把mydoc.ifs復制到目標系統(tǒng)的/ .altboot，重新啟動目標系統(tǒng)。注意啟動時按Esc使系統(tǒng)以altboot啟動。

waitfor /usr/photon

Photon &

waitfor /dev/photon

phfontFA  &

io-graphics -g800x600x15 -dldevg-geode.so -I0 -d0x100b,0x504 &

devi-hirun kbd kbddev ps2 mousedev &  #PS/2 鍵盤和鼠標驅(qū)動

myph-program   # 執(zhí)行自己的圖形界面程序程序

libm.so.2      # 包含圖形顯示文件

devg-geode.so  # 顯卡驅(qū)動