1、概述

ESM6802是英創(chuàng)公司推出的基于Freescale i.MX6DL雙核處理器(ARM Cortex-A9，主頻1GHz)的高性能工控主板，imx6dl內(nèi)部帶有硬件3D、2D圖像處理模塊，能夠?qū)D像界面繪制進(jìn)行硬件加速，使得應(yīng)用程序顯示更加快速流暢。ESM6802支持Qt 5.8版本，支持使用QML進(jìn)行界面開(kāi)發(fā)，而且能夠利用硬件圖像加速處理模塊優(yōu)化QML構(gòu)建的圖像界面的渲染。本文將會(huì)簡(jiǎn)單介紹一下QML的基礎(chǔ)知識(shí)，給客戶提供一種新的界面的開(kāi)發(fā)方案。

QML是Qt提供的一種描述性的腳本語(yǔ)言，類似于CSS(Cascading Style Sheets)，可以在腳本里創(chuàng)建圖形對(duì)象，并且支持各種圖形特效，以及狀態(tài)機(jī)等，同時(shí)又能跟Qt寫(xiě)的C++代碼進(jìn)行方便的交互，使用起來(lái)非常方便。采用QML加插件的方式主要是為了將界面設(shè)計(jì)與程序邏輯解耦，一般的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中界面設(shè)計(jì)的變動(dòng)往往多于后臺(tái)邏輯，因此采用QML加插件的方式將界面設(shè)計(jì)與邏輯分離有利于開(kāi)發(fā)人員的分工，加速產(chǎn)品迭代速度，降低后期維護(hù)成本。而且QML解釋性語(yǔ)言的特性使得其語(yǔ)法更加簡(jiǎn)單，可以將界面設(shè)計(jì)部分交給專業(yè)的設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)，而不要求設(shè)計(jì)人員會(huì)c++等編程語(yǔ)言。Qt底層對(duì)QML做了優(yōu)化，將會(huì)優(yōu)先使用硬件圖形加速器進(jìn)行界面的渲染，也針對(duì)觸摸屏應(yīng)用做了優(yōu)化，使用QML能夠更簡(jiǎn)單快捷的搭建流暢、優(yōu)美的界面。QML也支持嵌入Javascript處理邏輯，但是底層邏輯處理使用Qt C++編寫(xiě)插件，能夠更好的控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理也更加高效，Qt提供了多種方式將C++數(shù)據(jù)類型導(dǎo)入QML腳本中，更多詳細(xì)資料可以查看Qt官方的文檔，本文將簡(jiǎn)單介紹一下QML語(yǔ)言的語(yǔ)法以展示QML相對(duì)于以往的Qt C++界面編程的區(qū)別，文中所有代碼均在ESM6802 Linux上運(yùn)行測(cè)試過(guò)了，有需要的客戶可以向我們索取，QML文件是腳本文件，不需要編譯，可以使用/usr/bin/qt5/qmlscene程序直接打開(kāi)QML腳本文件查看效果。

2、QML基礎(chǔ)介紹

QML將界面分解為一個(gè)一個(gè)小的元素，通過(guò)使用QML描述各元素的排列以及對(duì)特定事件的響應(yīng)來(lái)搭建一個(gè)動(dòng)態(tài)的界面。QML中的元素是以層級(jí)的形式進(jìn)行描述的，子元素繼承父元素的坐標(biāo)系統(tǒng)，子元素的坐標(biāo)以父元素作為參考，父元素的左上角為子元素的坐標(biāo)原點(diǎn)，子元素中可以以parent關(guān)鍵字引用父元素。

在一個(gè)QML文件中，每個(gè)元素都可以設(shè)定唯一的id，在其他元素中可以引用id來(lái)更改此元素的屬性等。QML提供一系列內(nèi)置的元素類型供開(kāi)發(fā)中快速搭建界面，包括最常用的Rectangle、Image、Text、MouseArea、Item等。元素都有自己內(nèi)置的屬性，比如之前介紹的id，以及用于指定坐標(biāo)的x、y，和width、height等，同時(shí)也支持使用property關(guān)鍵字自定義屬性。一個(gè)簡(jiǎn)單的QML文件如下：

這個(gè)QML文件將會(huì)展示一個(gè)紅色的正方形，如下圖：

在上面的例子中為Rectangle增加radius屬性的設(shè)置就可以得到圓角長(zhǎng)方形：

使用Rectangle就可以構(gòu)建出消息展示框和按鈕等大部分的界面元素了，而Text類型可以用于在Rectangle中增加文字信息，Image可以加載圖片，MouseArea提供鼠標(biāo)/觸摸屏事件，組合使用這幾個(gè)元素就能夠快速的搭建基本的交互界面了。

當(dāng)然現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)中由于需要展示的數(shù)據(jù)往往會(huì)以數(shù)組等更復(fù)雜形式進(jìn)行管理，他們具有相同的屬性，需要展示的外形效果（背景、對(duì)事件的相應(yīng)）是一樣的，而每個(gè)元素的需要展示的內(nèi)容不一樣，這時(shí)就可以使用Row、Column、ListView、GridView等更復(fù)雜的元素。這類元素的設(shè)計(jì)理念是將數(shù)據(jù)與展現(xiàn)效果分開(kāi)，數(shù)據(jù)用model來(lái)存放，而展示效果用view來(lái)描述，model和view通過(guò)delegate聯(lián)系起來(lái)，一個(gè)簡(jiǎn)單的ListView的用法示例如下：

上面中的GreenBox是使用Rectangle元素和Text元素構(gòu)建的長(zhǎng)方形，上面的代碼顯示效果如下：

QML也內(nèi)置了一些類型來(lái)描述顯示元素的轉(zhuǎn)變、動(dòng)畫(huà)效果，例如PropertyAnimation、NumberAnimation、ColorAnimation、RotationAnimation以及State、Transition等，使用這些類型能夠快速實(shí)現(xiàn)界面的動(dòng)畫(huà)效果，比如下面展示一個(gè)綠燈閃爍的界面的QML代碼：

上面的代碼會(huì)使id為greenlight的圖形從綠色變?yōu)楹谏谟珊谏優(yōu)榫G色，重復(fù)三次，模擬綠燈閃爍的效果。由于動(dòng)畫(huà)效果不方便以圖片展示，客戶可以自行復(fù)制上面的代碼運(yùn)行查看效果。

從上面的介紹可以看到，QML的語(yǔ)法非常簡(jiǎn)單，整個(gè)文件的結(jié)構(gòu)很清楚，比起使用Qt C++開(kāi)發(fā)界面的更加簡(jiǎn)單快速，不需要管理各種不同的類（class），降低了編程難度，而且整個(gè)界面元素以長(zhǎng)方形為基礎(chǔ)來(lái)搭建，非常適合觸摸屏設(shè)備。另外QML文件不需要編譯，可以直接運(yùn)行，搭建的界面能夠快速的預(yù)覽然后進(jìn)行優(yōu)化，也一定程度上加快了開(kāi)發(fā)速度。當(dāng)然由于QML的設(shè)計(jì)理念，QML只是對(duì)界面顯示進(jìn)行描述，雖然可以內(nèi)嵌JavaScript處理數(shù)據(jù)，但是處理數(shù)據(jù)的效率不高，所以顯示所需數(shù)據(jù)的生成、管理還是建議使用Qt C++進(jìn)行處理。這樣底層數(shù)據(jù)能夠高效的進(jìn)行處理，而上層界面又能夠快速搭建，數(shù)據(jù)處理和界面構(gòu)建分離，程序開(kāi)發(fā)分工也更加明確，也更加方便程序的維護(hù)和更新?lián)Q代。

3、使用C++擴(kuò)展QML

Qt提供了C++的函數(shù)接口來(lái)方便的將C++程序中的數(shù)據(jù)提供給QML文件進(jìn)行顯示，這些接口可以分為兩種，一種是直接在C++中注冊(cè)QML類型，然后在C++中執(zhí)行QML文件，這樣QML文件中就可以直接訪問(wèn)注冊(cè)的類型；另一種是創(chuàng)建QML插件，之后可以在QML文件中引入插件，作為獨(dú)立的類型進(jìn)行實(shí)例化。限于篇幅，我們這里只簡(jiǎn)單介紹一下創(chuàng)建QML插件，QML文件代碼基于我們之前一片文章《Linux雙進(jìn)程應(yīng)用示例》中介紹的，插件的功能我們不再具體介紹，只在此使用代碼進(jìn)行展示。

使用qtcreator的指導(dǎo)界面創(chuàng)建QML插件，設(shè)置插件名稱為com.emtronix.qmlcomponents，在QML中通過(guò)語(yǔ)句import com.emtronix.qmlcomponents加載插件，插件編譯過(guò)后以共享庫(kù)的形式存在，需要放到/usr/lib/qt5/qml/com/emtronix/目錄下：

插件使用Qt C++進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)插件的C++類需要繼承QQmlExtensionPlugin類，并且實(shí)現(xiàn)registerTypes（）函數(shù)，如下：

上面的代碼qtcreator會(huì)自動(dòng)生成，MsgClient類即為這個(gè)插件注冊(cè)的新的QML類型，之后在QML文件中使用import語(yǔ)句加載插件，就可以在QML文件中實(shí)例化MsgClient類型了。

實(shí)現(xiàn)MsgClient類與Qt中其他的類類似，只要注意需要在QML中能訪問(wèn)的變量需要用Q_PROPERTY宏定義為MsgClient的屬性，而需要在QML文件中訪問(wèn)的函數(shù)需要用Q_INVOKABLE進(jìn)行修飾，如下：

使用slots定義的函數(shù)也可以在QML中直接訪問(wèn)，而使用signals定義的消息也可以在QML文件中訪問(wèn)：

這些函數(shù)以及變量都是正常的C++函數(shù)和變量，使用C++來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)需要實(shí)現(xiàn)的功能以及操作變量，例如sendMsg實(shí)現(xiàn)如下：

signals信號(hào)的訪問(wèn)需要做一定的轉(zhuǎn)換，例如上面的ifChanged消息，在QML中需要使用onIfChanged來(lái)訪問(wèn)，即將函數(shù)首字母大寫(xiě)，然后在前面加上‘on’。

MsgClient類型在QML中的實(shí)際調(diào)用如下：

可以見(jiàn)到MsgClient類型的使用和QML內(nèi)置的類型使用沒(méi)有什么區(qū)別，而插件中定義的signals消息以及其他可調(diào)用的函數(shù)方法也可以在QML中直接訪問(wèn)，MsgClient本身并不會(huì)產(chǎn)生顯示輸出，只是處理數(shù)據(jù)然后提供給QML其他的類型進(jìn)行顯示。我們使用QML搭建了整個(gè)顯示界面，顯示效果如下：

有興趣的客戶可以向我們索要例程的源碼文件。

4、總結(jié)

ESM6802帶有GPU硬件加速模塊，能夠加速Q(mào)ML的渲染，而且QML語(yǔ)法簡(jiǎn)單，使用QML進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)能夠快速的構(gòu)建流暢的交互式界面，同時(shí)使用QML開(kāi)發(fā)使得界面開(kāi)發(fā)與程序數(shù)據(jù)處理、硬件管理分開(kāi)，明確程序開(kāi)發(fā)的分工，降低程序維護(hù)成本。對(duì)于工業(yè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，將界面與底層硬件管理分開(kāi)，一定程度上增加了底層硬件管理部分的程序的穩(wěn)定性，而界面又可以實(shí)現(xiàn)快速的迭代，適應(yīng)市場(chǎng)的需求，用戶在使用過(guò)程中可以考慮使用這種方式進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。有興趣的客戶可以參考更多的網(wǎng)上資料以及Qt的官方文檔。在ESM6802的使用過(guò)程中如有問(wèn)題可以和我們聯(lián)系。