基于嵌入式Linux的MapInfo格式地圖顯示

1. 引言

農(nóng)田信息采集裝置，車載導航儀和PDA等機載和手持式小型設備都需要GPS定位和地圖顯示功能的支持。而市場上實現(xiàn)這種功能的大部分平臺都是基于WINCE這種操作系統(tǒng)，可以采用EVC開發(fā),開發(fā)流程明確，驅(qū)動支持較豐富，但總體開發(fā)成本較高。由于Linux其免費，可配置，網(wǎng)絡性能，MiniGUI也是輕型、高性能、高可靠性、可配置的GUI，本文采用MiniGUI在ARM-linux平臺上實現(xiàn)了簡單的地圖顯示功能。

在硬件環(huán)境上，使用一塊AT91rm9200為核心的開發(fā)板，32M SDRAM,16M FLASH, LCD顯示，選取嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)，為了實現(xiàn)地圖顯示的功能，首先在宿主機上建立交叉編譯環(huán)境，移植MiniGUI到開發(fā)平臺上，使平臺支持圖形顯示，接著根據(jù)MapInfo格式的一系列文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系編程分析，得到基礎(chǔ)圖元數(shù)據(jù)和類型，再通過一系列坐標轉(zhuǎn)換，最后在LCD上顯示出地圖。最終使平臺支持了MapInfo這種主流的地圖，并為以后的地圖匹配，農(nóng)田信息采集、分布圖生成打下了基礎(chǔ)。

2. MiniGUI的移植

對嵌入式平臺的開發(fā)首先都要建立交叉編譯環(huán)境和最終的運行環(huán)境。針對筆者所采用的ARM-Linux平臺，交叉編譯是為了在采用linux的宿主PC機上生成最終在ARM處理器上linux操作系統(tǒng)下可運行的代碼。而建立運行環(huán)境是將一些必要的資源文件安裝到程序運行的 ARM-Linux平臺上。接下來以MiniGUI1.3.3版為例，介紹在它該ARM板上的移植過程。該版本可在飛漫軟件的網(wǎng)站上免費下載，并需要遵守 GPL協(xié)議。

2.1 PC機上交叉編譯環(huán)境的建立

主要是安裝交叉編譯器，并交叉編譯MiniGUI庫的源代碼，生成應用程序需要的鏈接的動態(tài)和靜態(tài)的庫文件。

首先需要安裝和板載linux相同版本的arm-linux-gcc編譯器到采用linux操作系統(tǒng)的宿主機的某個路徑下（如：/usr/local/arm/bin,若編譯器有特殊要求，則一定要安裝到它指定的路徑下）,并將該路徑添加到宿主機的PATH環(huán)境變量中，如果此時在字符終端中命令行下輸入arm-linux-gcc有使用格式提示，則說明PATH變量添加成功。

第二步解壓libminigui-1.3.3.tar.gz軟件包，進入該目錄，運行./configure（產(chǎn)生 Makfile文件），需要指定一些選項，CC=arm-linux-gcc（指定編譯器），target=arm-linux（指定目標平臺），prefix=…（MiniGUI函數(shù)庫的安裝路徑），host=i686-pc-linux-gnu（宿主機類型，本文的宿主機的版本是 RedHet9.0），然后使用make編譯庫,make install安裝庫、頭文件、配置文件到prefix選項指定的地方。

最后，在編寫或移植應用程序的時候，Makefile里面指定的編譯器和鏈接的庫的位置如上所述，所以需要注意的一般是CC項--指定編譯器，LIBS項--指定庫文件位置，DEFAULT_INCLUDES項--指定頭文件位置。

2.2 平臺運行環(huán)境的建立

運行環(huán)境建立在目標板的文件系統(tǒng)中。

下載并解壓minigui-res-1.3.3.tar.gz壓縮包，修改其中的configure.linux文件，prefix選項指定了以后make install命令安裝資源文件的位置，默認是本機（宿主機）的/usr/local下，可以修改這個選項以符合系統(tǒng)要求。因為最終可執(zhí)行文件運行在目標板上，所以prefix項一般指定到目標板文件系統(tǒng)的***/usr/local路徑下，它會在目標板的文件系統(tǒng)的***/usr/local/lib /minigui/res目錄下（***為目標板文件系統(tǒng)在宿主機上的位置）。

最后，還要保證嵌入式平臺LINUX支持MiniGUI。在基于Linux的系統(tǒng)上，MiniGUI在LinuxFrameBuffer驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上建立圖形引擎[6]。一般而言，基于Linux的嵌入式系統(tǒng)均會提供FrameBuffer支持，為了確定FrameBuffer驅(qū)動程序是否被激活，可以通過查看嵌入式平臺運行時的/proc/devices目錄下是否有fb設備，如果啟動后存在fb設備，那么在平臺的文件系統(tǒng)中/usr/local/etc下的 MiniGUI.cfg中指定使用fbcon的引擎。

如果顯卡驅(qū)動支持FrameBuffer驅(qū)動，則可以在內(nèi)核編譯的時候加入FrameBuffer項。如果顯卡的驅(qū)動不是FrameBuffer的，則使用其它的圖形引擎或者編寫一個，如修改MiniGUI庫的源代碼目錄libminigui-1.3.3/src /newgal/dummy中的dummy引擎，把顯示驅(qū)動加進來構(gòu)造自己的顯示引擎。在dummy文件夾下的nullvideo.c 中，DUMMY_CreateDevice函數(shù)初始化MiniGUI的負責顯示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GAL_VideoDevice。 DUMMY_VideoInit函數(shù)處理硬件驅(qū)動中底層設備初始化，設置視頻輸出的格式(NTSC,PAL,DRGB,VGA)。 DUMMY_SetVideoMode函數(shù)重點處理緩存的分配，RGB的位數(shù)和透明效果。DUMMY_VideoQuit釋放驅(qū)動的底層設備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和顯示包的緩沖隊列。DUMMY_UpdateRects是更新新的顯示包的地方，第一次調(diào)用時構(gòu)造顯示包或者包的隊列，之后可以根據(jù)一定的算法計算需要重繪的區(qū)域。并在MiniGUI.cfg中需要指定使用新構(gòu)造的Dummy引擎。

3．MapInfo格式地圖的顯示

MapInfo是面向應用的桌面地圖信息系統(tǒng),數(shù)據(jù)組織方式靈活,查詢、統(tǒng)計、分析及專題制圖功能較強，其格式的地圖較豐富。在一些農(nóng)田采集平臺，城市交通GPS引導中往往使用一些MapInfo格式的地圖。由于在Linux平臺下，沒有控件的支持，但是可以通過分析 MapInfo格式，使用MiniGUI實現(xiàn)簡單的地圖顯示。

MapInfo的數(shù)據(jù)格式主要分為TAB和MIF(MID)兩種格式,TAB格式是MapInfo唯一的數(shù)據(jù)存儲格式, 所有基于該軟件上的應用系統(tǒng)都要以這種格式為依托。MapInfo數(shù)據(jù)采用雙數(shù)據(jù)庫存儲模式,屬性數(shù)據(jù)存儲在屬性數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)文件(.tab)與屬性數(shù)據(jù)文件(.dat)中,空間數(shù)據(jù)保存在空間數(shù)據(jù)文件(.map) 中,兩者通過交叉索引文件(.id)聯(lián)系(如圖1所示)。通常TAB格式的文件主要由以下幾個文件組成:.tab文件描述表結(jié)構(gòu)，.dat或.dbf文件包含表的數(shù)據(jù)，.map文件表的圖形對象，.id文件包含表的地理索引，.ind文件包含表的列索引。

MIF(MID)是MapInfo的外部數(shù)據(jù)交換文件。MapInfo主要通過MIF、MID兩個文件與其他GIS軟件建立數(shù)據(jù)接口,其中MIF數(shù)據(jù)文件主要保存空間數(shù)據(jù)的圖形信息,MID 數(shù)據(jù)文件主要保存空間數(shù)據(jù)的屬性信息。MIF由文件頭和數(shù)據(jù)段組成,數(shù)據(jù)段包含MapInfo定義的點、線、面、多義線、區(qū)域、圓弧、文本、矩形、圓角矩形和橢圓等實體。MID文件為對應實體的屬性。IND文件不是必需的，它對應于每個索引字段都有一個索引表。它們之間關(guān)系如圖1所示。

MIF文件包括MIF File Header和MIF Data Section兩個部分。在MIF File Header部分中我們通過格式分析可以得到該圖層使用的坐標系是何種格式，使用的橢球標準（如WGS84,International 1924），轉(zhuǎn)換坐標系使用的七參數(shù)等等。具體可以針對將要顯示的地圖的坐標系格式實現(xiàn)一種，如WGS84這種坐標系。而在MIF Data Section部分中地理對象被描述為point、line、polyline、region、arc、text、rectangle、rounded rectangle、ellipse、multipoint、collection這幾種類型，并按照一定的格式存儲。