嵌入式软件与Hopen系统

　　本书既可作为学习嵌入式软件方面的知识的入门读物，也可供从事嵌入式软件开发的人员参考。前言本书的编写目的是向读者介绍一些有关嵌入式软件的基本概念以及一个实际的嵌入式软件系统——Hopen，从而使读者能对嵌入式软件系统有一个初步但比较全面的认识。本书首先给出了嵌入式系统和嵌入式软件的概念、特性，并从操作系统、软件开发环境、窗口系统、网络系统、数据库管理系统及Java虚拟机等几个方面对嵌入式软件作了一个综合性的介绍；然后以Hopen系统为实例对以上几个方面的内容进行了深化。之所以采用通过讲述以上内容来达到向读者介绍嵌入式软件的目的这样一种方法，是出于以下的考虑：第一，在嵌入式软件这一领域中没有唯一的占绝对主导地位的系统。嵌入式软件的性质和应用范围决定了，在嵌入式软件这一领域中没有出现台式机领域中那种由Microsoh一家公司的Windows系统独霸天下的局面。一种嵌入式软件系统只要其功能定位得当，就有可能占有一定的市场份额。所以在讲述嵌入式软件时，就不存在以国外的某种绝对“主流”的系统为蓝本的问题。第二，以Hopen系统为实例介绍嵌入式系统是比较合适的选择之一。提起Hopen系统，自然会使人们联想起发生在1999年的“维纳斯”计划和“女娲”计划之争。当然“女娲”计划的实施和Hopen系统的研制并不始于1999年。早在1996年初，为了扭转我国的操作系统市场基本被国外厂商所控制的被动局面，在国家科委的支持下，我们承担了“PDA操作系统及开发平台的研究与开发”这一国家“九五”重点攻关项目的研发工作。从那时起，Hopen系统的研制工作就已启动。经过多年的努力，Hopen系统已完成了由研发阶段向产业化阶段的过渡，在PDA、机顶盒、瘦客户机及智能手机等领域中得到了很好的应用，是国内自行研制的嵌入式软件系统中的主要品种之一，而且其构成比较齐全。在本书所介绍的操作系统、软件开发环境、窗口系统、网络系统、数据库管理系统及Java虚拟机等诸方面，除数据库管理系统之外（一些第三方厂商开发的数据库管理系统可在Hopen系统上运行，如人大金仓信息技术公司的“小金灵”系统），它都有对应的部分，比较适合作讲述的实例。第三，嵌入式软件的内容已大大地丰富，形成了由操作系统、支撑系统及应用系统3个层面所组成的体系。传统的观点一般认为：一个嵌入式系统的软件部分应当由操作系统和建立在其上的应用软件所组成，甚至在有些嵌入式系统上根本没有操作系统，其应用软件直接建立在硬件之上；但在进入了后PC时代后，位于操作系统之上、应用软件之下的支撑软件得到了快速的发展，在嵌入式系统中出现了窗口系统、网络系统和数据库管理系统等一系列支撑软件。在一些嵌入式系统中，特别是一些浅度的嵌入式系统中，它们成为不可缺少的部分。因此，在介绍嵌入式软件时就理所当然地包括这些内容。在本书即将出版之时，我们首先要向祝庆、蒋宁、靖树峰、奉旭辉、孙毓英、韦忠、张向阳、许晶、王云、刘玉瑛、张今、段大卫、刊、健、王晓云、冯翌坤等为本书的编写付出过辛勤劳动的同事和朋友表示衷心的感谢。他们或直接参加了部分内容的编写，或为我们提供了非常有意义的资料，或为本书绘制了插图，或对书中的源程序做了调试和校正，或做了很多的录入工作。没有他们所做的这一切，本书是不能够在此时与广大读者见面的。嵌入式软件是一个范围很广的研究领域，涉及芯片技术、操作系统、软件开发环境、窗口系统、网络系统及数据库管理系统等多方面的知识。本书的意图是想通过一个具体的系统，从多方面对嵌入式软件作一个综合性的介绍。这对我们具有一定的难度，要求我们对上述各技术领域的问题都有比较深入的了解；但遗憾的是，对这些技术领域，有些我们很熟悉，有些>匕较熟悉，有些则理解得较肤浅。由于这种原因，本书中定会存在一些错误和不足之处。对此，我们衷心地恳请各方面的专家提出宝贵的意见，以便我们把工作做得更好。

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1 嵌入式软件概述
1.1 嵌入式系统和嵌入式软件1
1.1.1 嵌入式系统简介1
1.1.2 嵌入式软件的概念与特点7
1.1.3 嵌入式软件的组成8
1.1.4 嵌入式软件的发展历程9
1.1.5 嵌入式软件的应用领域11
1.2 嵌入式操作系统12
1.2.1 嵌入式操作系统的概念与特点12
1.2.2 嵌入式操作系统的组成13
1.2.3 嵌入式操作系统的类型15
1.2.4 嵌入式操作系统的评价16
1.2.5 几种主要的嵌入式操作系统17
1.2.6 嵌入式操作系统的发展25
1.3 嵌入式软件的开发环境26
1.3.1 嵌入式软件开发的过程26
1.3.2 嵌入式软件的建立及其工具29
1.3.3 嵌入式软件的调试及其工具31
1.3.4 几种主要的嵌入式软件开发环境36
1.4 嵌入式窗口系统43
1.4.1 嵌入式窗口系统的概念与特点43
1.4.2 嵌入式窗口系统的运行原理46
1.4.3 嵌入式窗口系统的主要功能50
1.4.4 几种主要的嵌入式窗口系统51
1.5 嵌入式网络系统55
1.5.1 家庭信息网55
1.5.2 现场总线63
1.5.3 无线数据通信网69
1.6 嵌入式数据库管理系统82
1.6.1 嵌入式数据库管理系统的概念与特点82
1.6.2 嵌入式数据库系统的组成与关键技术85
1.6.3 几种主要的嵌入式数据库管理系统86
1.7 嵌入式系统的Java虚拟机93
1.7.1 Java的家族与成员93
1.7.2 J2ME的组成96
1.7.3 CLDC与MIDP概述99
1.8 Hopen系统简介108
1.8.1 Hopen系统的组成108
1.8.2 Hopen系统的应用软件开发过程109
1.8.3 Hopen系统的应用软件仿真调试工具110
1.8.4 Hopen操作系统简介119
1.8.5 Hopen窗口系统简介121
1.8.6 Hopen网络系统简介123
1.8.7 Hopen文件系统简介124
1.8.8 Hopen的Java虚拟机与类库简介124
2 Hopen系统窗口应用程序的开发
2.1 一个窗口应用程序实例126
2.1.1 程序源码126
2.1.2 程序说明129
2.2 窗口及其使用129
2.2.1 什么是窗口129
2.2.2 什么是窗口类130
2.2.3 窗口的建立130
2.2.4 窗口的显示和更新136
2.2.5 窗口函数136
2.2.6 窗口的输出137
2.2.7 与窗口相关的几个概念138
2.3 消息机制143
2.3.1 消息的产生和处理143
2.3.2 消息循环144
2.3.3 消息的发送144
2.3.4 消息死锁的避免145
2.4 控件及其使用145
2.4.1 什么是控件145
2.4.2 控件的建立146
2.4.3 有关控件的其它操作150
2.4.4 常用的控件152
2.5 对话框及其使用159
2.5.1 什么是对话框159
2.5.2 对话框的建立160
2.5.3 在对话框中使用控件164
2.6 菜单及其使用165
2.6.1 什么是菜单165
2.6.2 定义菜单165
2.6.3 为窗口指定菜单167
2.6.4 菜单输入的处理168
2.6.5 菜单的修改168
2.6.6 几种特殊的菜单173
2.7 图形的显示175
2.7.1 设备描述表175
2.7.2 绘图工具180
2.7.3 图形输出函数182
2.7.4 位图182
2.8 光标. 鼠标和键盘191
2.8.1 光标形状的控制192
2.8.2 光标的显示193
2.8.3 光标的隐藏193
2.8.4 鼠标和笔的使用194
2.8.5 用键盘移动光标196
3 Hopen操作系统的功能与应用程序的开发
3.1 线程及其管理与调度199
3.1.1 线程的概念199
3.1.2 线程的管理200
3.1.3 线程的调度203
3.1.4 线程的控制204
3.1.5 一个线程管理和调度的应用程序实例206
3.2 线程的同步208
3.2.1 信号灯208
3.2.2 事件211
3.2.3 互斥锁. 条件变量和管程215
3.3 线程间的通信217
3.3.1 邮箱217
3.3.2 队列220
3.3.3 通道223
3.4 Hopen操作系统的其它功能227
3.4.1 内存管理227
3.4.2 系统时钟管理232
3.4.3 超时控制233
4 Hopen系统网络应用程序的开发
4.1 编写网络应用程序的步骤235
4.1.1 系统资源的初始化235
4.1.2 Socket的建立237
4.1.3 连接的建立238
4.1.4 数据的发送和接收242
4.1.5 Socket的关闭243
4.1.6 一个网络应用程序实例243
4.2 网络应用程序的连接方式248
4.2.1 面向连接的服务器程序248
4.2.2 面向连接的客户程序251
4.2.3 无连接的服务器程序252
4.2.4 无连接的客户程序254
4.3 网络应用程序的I/O访问方式255
4.3.1 阻塞. 非阻塞. 同步和异步的概念255
4.3.2 阻塞同步方式256
4.3.3 非阻塞同步方式257
4.3.4 多路复用方式258
4.3.5 异步方式262
5 Hopen系统文件处理应用程序的开发
5.1 文件系统的结构与类型273
5.1.1 文件系统的结构273
5.1.2 文件系统的类型273
5.2 文件处理功能275
5.2.1 文件的建立和打开275
5.2.2 文件的关闭276
5.2.3 文件的删除276
5.2.4 文件的读/写及读/写指针的移动277
5.2.5 文件的复制与移动279
5.2.6 设置和获取文件的属性与时间279
5.2.7 文件的查找281
5.2.8 文件的锁定与解锁282
5.3 一个文件处理应用程序实例283
5.3.1 程序源码283
5.3.2 程序说明295
6 Hopen系统Java应用程序的开发
6.1 MIDlet程序开发基础296
6.1.1 MIDlet程序的结构296
6.1.2 MIDlet程序的开发步骤298
6.1.3 MIDlet程序的存档文件和描述文件300
6.1.4 MIDlet程序的状态302
6.1.5 MIDlet管理器304
6.2 图形用户界面304
6.2.1 MIDP的用户界面类与界面模型305
6.2.2 高层用户界面类307
6.2.3 低层用户界面类314
6.2.4 事件与事件的处理322
6.3 网络通信327
6.3.1 通用连接框架328
6.3.2 HTTP协议的编程功能330
6.4 记录存储系统335
6.4.1 记录存储系统的概念335
6.4.2 记录存储的基本操作336
6.4.3 记录的基本操作337
6.4.4 记录存储的事件及其处理338
6.4.5 记录存储的索引链表339
7 Hopen系统在嵌入式系统中的应用
7.1 Hopen系统在PDA中的应用341
7.1.1 PDA简介341
7.1.2 Hopen系统的PDA应用软件343
7.1.3 基于Hopen系统的PDA解决方案与PDA344
7.2 Hopen系统在机顶盒中的应用346
7.2.1 机顶盒简介346
7.2.2 Hopen系统的机顶盒应用软件347
7.2.3 基于Hopen系统的机顶盒解决方案与机顶盒348
7.3 Hopen系统在瘦客户机中的应用349
7.3.1 瘦客户机简介349
7.3.2 Hopen系统的瘦客户机应用软件352
7.3.3 基于Hopen系统的瘦客户机解决方案与瘦客户机353
7.4 Hopen系统在智能手机中的应用353
7.4.1 智能手机简介353
7.4.2 Hopen系统的智能手机应用软件354
7.4.3 基于Hopen系统的智能手机解决方案与智能手机355