ESM8000主板圖形界面編程簡介
1、概述
英創公司推出的ESM8000主板搭載了NXP i.MX8M Mini Quad 64位異構處理器，包含了一顆主頻1.6GHz的四核ARM Cortex-A53和一顆主頻400MHz 的ARM Cortex-M4，同時還搭配了GPU（圖形處理單元）和VPU（視頻處理單元），對于嵌入式應用來說性能已經非常強勁了。ESM8000主板上預裝的系統為Linux-5.4.47，為了支持圖形用戶界面，使用了Wayland作為主板的窗口系統，并移植了基于Wayland的Qt，讓用戶可以通過Qt來開發圖形界面。
Wayland可以看作是X11窗口系統的優化升級版本，按照目前的趨勢會逐漸替代X11成為Linux系統最主流的窗口系統。他們之間最明顯的區別是Wayland使用Wayland Compositor替代了X11中的X Server和Compositor，將這兩部分合二為一，從而省去了很多不必要的繁瑣步驟，提高了整個窗口系統的效率，可以參考下面的示意圖：
X11結構示意圖 Wayland結構示意圖
Wayland還是采用的服務器-客戶端模式，同時提供了一套完整的協議定義圖形用戶界面和輸入設備管理。其中Wayland Compositor既要負責繪制窗口，同時也作為Server端，我們在ESM8000主板中已經移植了Wayland官方推薦的Weston（輕量級Wayland Compositor）。Weston會同時啟動一些Client，它們會負責系統全局的界面，比如窗口管理，繪制界面等操作。通過Client能夠方便的繪制、移動、管理圖形窗口，獲取鼠標鍵盤等輸入事件。在實際開發的過程中，可以選擇通過Client自己繪制，或是在Client上通過更高層的如Qt，GTK+這些widget庫等進行繪制。當繪制完后Client會通知Weston執行渲染操作，而ESM8000內部有一個GPU圖形處理模塊（支持OpenGL ES 2.0），Weston會自動調用內部的GPU對圖形渲染進行加速，這樣能夠有效的降低CPU負載。對于Wayland這里就不做過多的介紹了，感興趣的客戶可以參考：https://wayland.freedesktop.org/查看詳細的資料。
ESM8000主板上移植了Qt 5.15.0，根據上面的描述可以了解到，Qt能夠作為Wayland的Client端進行繪制。所以我們推薦用戶在開發中直接使用Qt進行應用程序的開發，這樣開發應用程序更加快捷而且能夠容易的獲得統一的顯示效果。同時得益于Weston對ESM8000主板GPU的支持，在主板上運行的Qt程序也能夠通過GPU對圖形渲染進行加速。在ESM8000主板上支持標準的Qt C++編程以及QML腳本編程，用戶可以按照習慣選擇熟悉的方式來進行開發。下面我們就以一個使用C++編程的簡單界面來演示ESM8000主板上Qt程序的顯示效果。
2、Qt應用程序開發簡介
首先我們通過QtCreator創建一個Qt Widgets Application，根據實際情況選擇路徑以及構建套件（Kit），這里選擇ESM8000的版本，如下圖所示：
工程生成以后，會自動生成Widget類以及必要的C++代碼，我們可以在ui文件中，選擇拖入一些控件來查看效果，示例中主要加入了按鈕（pushButton）、下拉菜單（comoBox）以及顯示文字的標簽（label）：
在主板上運行效果如下：
界面中最上面的工具欄是Weston自帶的weston-desktop-shell顯示的，用于負責界面全局窗口的管理（本質上還是一個Wayland Client）。如果不需要顯示這個工具欄，在/etc/xdg/weston/weston.ini文件中增加對shell的配置，就可以去掉這個工具欄，如下圖：
保存該文件后重啟Weston就可以了：
#> systemctl restart weston@root
重新設置后，顯示效果如下：
如果需要窗口全屏，并且不想留下Widget的窗口控制欄，可以對Widget進行全屏設置，代碼如下：
MainWindow w; w.showFullScreen(); w.show();
顯示效果如下：
關于Qt的編程，在Qt的官網上也有詳細的說明和文檔，感興趣的客戶可以參考https://doc.qt.io/qt-5/qtexamplesandtutorials.html。
3、總結
從本文的介紹中，可以看到通過傳統的Qt C++的方式進行編程，對于嵌入式應用來說已經可以滿足大部分常規的界面設計需求，Qt常用的控件都能夠直接支持（如示例中按鈕、下拉菜單等）。
但是目前應用中比較多使用到的視頻監控等內容，由于要涉及到解碼等操作因此需要使用VPU（視頻處理單元），而Qt中提供的C++類qtmultimedia因為無法調用VPU，會自動采用軟件解碼，這樣會導致效率很低并且占用大量CPU資源。所以這時需要使用到QML或者在C++代碼中調用gstreamer來進行處理，這部分操作我們會在后續的文章中詳細說明。