焦正才，樊文俠

（西安工業(yè)大學(xué) 陜西 西安 710032）

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，PDA、掌上設(shè)備、WAP手機以及DVD/EVD播放機等嵌入式設(shè)備的迅速普及，而這些設(shè)備同時擁有華麗美觀、易于操作的圖形用戶界面。MP3作為高質(zhì)量的音樂壓縮標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)壓縮比率大，較小的數(shù)據(jù)量以及質(zhì)量高的播放效果[1]。研究開發(fā)一款功能強大、界面友好、操作簡單的MP3播放器，普通用戶可以通過它在多姿多彩的多媒體世界中暢游，來滿足自己的視聽享受的要求，這些使得嵌入式媒體播放器成為了一個新的研究熱點。近年來，在完全遵循GPL（通用公共許可證）條款下，產(chǎn)生的Qt/Embedded，使得許多嵌入式開發(fā)者轉(zhuǎn)到了Qt/Embedded。因Qt使用“一次編寫，隨處編譯”的方式為開發(fā)跨平臺的圖形用戶界面應(yīng)用程序提供了一個完整的C++應(yīng)用程序開發(fā)框架。

1 Qt/Embedded簡介

Qt是Trolltech（奇趣）公司的標(biāo)志性產(chǎn)品，是用于創(chuàng)建Linux下的圖行軟件中最出色的軟件包之一。它是眾所周知的桌面環(huán)境KDE所使用的工具包。Qt不僅適用于UNIX/Linux，而且還可以用于Windows。Qt是一個用于桌面系統(tǒng)和嵌入式開發(fā)的跨平臺應(yīng)用程序框架。它包括一個直觀的應(yīng)用接口程序函數(shù)（API）和一個豐富的類庫，以及用于GUI開發(fā)和國際化的集成工具，另外它還支持JavaTM和C++開發(fā)。Qt讓企業(yè)無須重新編寫源代碼，便可以構(gòu)建運行在不同桌面系統(tǒng)操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備上的軟件應(yīng)用程序。針對范圍廣泛的各行各業(yè)，包括GoogleTM、Adobe@Lucasfilm和 SkypeTM，通過在Qt一個平臺上的軟件投資開發(fā)而涵蓋其它眾多平臺，Qt可以縮短投入市場的時間并且提高生產(chǎn)效率[2]。

1.1 Qt/Embedded的優(yōu)勢

1）針對多個平臺只編寫一次代碼；

2）獨特的開發(fā)方式；

3）易學(xué)易用的模塊化的類庫；

4）在單一應(yīng)用程序中可混合網(wǎng)絡(luò)和本地代碼。

1.2 Qt/Embedded的安裝與開發(fā)環(huán)境的配置

Windows下開發(fā)環(huán)境的搭建：安裝Qt SDK即可，它是一個完整的Qt開發(fā)環(huán)境，包括特定版本的Qt庫和集成開發(fā)環(huán)境-Qt Creator IDE。

1.3 Qt的3個主要基類

1）QObject類是所有能夠處理 signal、slot和事件的 Qt對象的基類。

2）QApplication類負(fù)責(zé)GUI應(yīng)用程序的控制流和主要的設(shè)置，它包括主事件循環(huán)體，負(fù)責(zé)處理和調(diào)度所有來自窗口系統(tǒng)和其他資源的事件和處理應(yīng)用程序的開始、結(jié)束以及會話管理的功能。對于一個應(yīng)用程序來說，建立此類的對象是必不可少的。其中，QApplication是QObject類的子類。

3）QWidget類是所有用戶接口對象（組件）的基類，它是用戶界面的單元組成部分，它接收鼠標(biāo)、鍵盤和其他從窗口系統(tǒng)來的事件，并把它自己繪制在屏幕上。

1.4 Qt的2個核心技術(shù)：信號和槽

信號和槽是QT自行定義的一種通信機制，它獨立于標(biāo)準(zhǔn)的C/C++語言，因此要正確的處理信號和槽，必須借助一個稱為元對象編譯器moc（Meta Object Compiler）的QT工具，該工具是一個C++預(yù)處理程序，它為高層次的事件處理自動生成所需要的附加代碼[4]。其中，信號會在某個特定情況或是動作下被觸發(fā)，槽是等同于接收并處理信號的函數(shù)。如圖1所示。

圖 1 Qt中 signal（信號）與 slot（槽）機制Fig.1 Signal and slot of Qt

2 Qt/Embedded圖形用戶界面開發(fā)流程

圖2 Qt圖形用戶界面開發(fā)流程圖Fig.2 Graphical user interface development flow chart of Qt

3 基于Qt/Embedded的MP3播放器設(shè)計

文中基于Qt/Embedded設(shè)計的圖形用戶界面，利用FFmpeg解碼庫，它是一個高精度的開源MPEG音頻解碼庫，其輸出為24 bit。通過使用FFmpeg解碼庫對MP3文件進(jìn)行解碼，可以取得較好的播放效果，同時使用其提供的應(yīng)用接口程序函數(shù)，可以實現(xiàn)對音頻數(shù)據(jù)的解碼和順序視聽。筆者采取模塊化的設(shè)計模式，來實現(xiàn)用戶視聽MP3的基本功能。

3.1 MP3播放器主窗口

MP3音樂播放器主窗口，它是播放器的控制窗口，完成與用戶的人機交互。設(shè)計的MP3播放器控制界面如圖3所示，其主要功能是完成對MP3歌曲播放的管理，諸如打開文件、歌曲列表、顯示歌曲總時間、歌詞的顯示和歌曲播放進(jìn)度、歌名、播放和暫停、上下曲和音量的增減進(jìn)度條。下面對主要的功能模塊進(jìn)行介紹。

圖3 MP3 Player界面Fig.3 Interface of MP3 Player

3.2 MP3播放器文件的打開功能

Qt中的QFileDialog標(biāo)準(zhǔn)文件對話框類，用戶通過這些函數(shù)可以很方便地定制自己的文件對話框。其函數(shù)形式如下：

在Windows和Mac OS X下，這個靜態(tài)函數(shù)將使用本地文件對話框而不是QFileDialog，除非應(yīng)用程序的風(fēng)格被設(shè)置為本地風(fēng)格以外的某種風(fēng)格。可以通過調(diào)用集成這個類，其中的getOpenName（）函數(shù)，完成對MP3歌曲文件的選擇。

3.3 音量調(diào)節(jié)功能模塊（Qt phonon多媒體框架）

目前在Qt 4.6中實現(xiàn)多媒體播放圖形界面主要依賴于phonon框架，提供一套多媒體框架，提供多媒體回放的功能。其實QT中還有一個Multimedia模塊，實現(xiàn)底層的多媒體播放功能，為使用音頻和視頻的應(yīng)用程序開發(fā)提供的一個框架。開發(fā)人員可以大概了解多媒體播放是通過什么實現(xiàn)的，只需調(diào)用相應(yīng)的接口就行，但這中間需要一個中轉(zhuǎn)，被稱為backend。Qt phonon多媒體文件的播放主要過程包括：文件讀取、分流、解碼、輸出。如圖4所示。

3.4 MP3歌曲計時和時間顯示模塊

MP3文件格式是由一系列的幀組成的，幀是MP3文件的最小單位。如表1[5-6]所示。

計算MP3歌曲的時間，首先要讀取MP3歌曲的數(shù)據(jù)流，而在MP3文件幀頭的第二個字節(jié)里保存著MP3版本和Layer信息；第三個字節(jié)保存了比特率信息，通過查表可以獲取幀頭中的比特率，然后計算MP3的時間[3]。MP3的波特率rate與播放時間time符合公式（1）：

圖4 Qt phonon多媒體框架Fig.4 Multimedia framework of Qt phonon

表1 MP3文件結(jié)構(gòu)和功能描述Tab.1 MP3 files structure and function description

3.5 歌詞顯示模塊

在用戶瀏覽網(wǎng)頁和處理相關(guān)信息時，本設(shè)計的MP3播放器為用戶量身定做了一個小的字幕歌詞滾動條?？赡苡械拈_發(fā)者會有疑問，客戶既然在做其他的事情，注意力肯定不在音樂上，歌詞的顯示有必要嗎？答案是肯定的，我想很多人都用這種情況：看網(wǎng)頁聽歌的時候突然想看看剛才沒聽清楚的歌詞是什么，在這個時候，歌詞的顯示展示出了它最大的魅力。

相關(guān)程序段如下：

同時也考慮了一些特殊情況，如若0.1 s不顯示歌詞，則顯示“Music...

其中最重要的一點就是時間與歌詞的更新顯示，相關(guān)程序段如下：

4 結(jié) 論

文中基于Qt/Embedded設(shè)計的MP3應(yīng)用播放器，目前已經(jīng)實現(xiàn)，能夠在Windows操作平臺上運行正常，實現(xiàn)了基本的打開歌曲、歌曲切換、暫停、歌曲列表、歌詞和時間進(jìn)度條的功能。此播放器是在Windows操作系統(tǒng)下的QT集成環(huán)境下完成的，只要將此播放器的代碼在其他QT能夠運行的平臺上重新編譯就可以實現(xiàn)在當(dāng)前平臺上運行，真正做到了“一次編寫，處處編譯“的目的。Qt/Embedded使用了Qt在桌面上的所有功能，豐富的接口應(yīng)用程序函數(shù)和基于組件的模塊化編程思想，將會使Qt/Embedded成為未來嵌入式的主流GUI。

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