Qt cho phát triển nhúng: Nhiều ưu điểm và ít nhược điểm

Bộ công cụ đa nền tảng cho phép các nhà phát triển tạo ứng dụng cho nhiều nền tảng. Các lập trình viên sử dụng các khung phần mềm để thiết kế ứng dụng nhanh chóng.

Bộ công cụ có thể có trình biên dịch, thư viện mã và API để tạo phần mềm. Trong bài viết này, chúng tôi xem xét các giải pháp cho các hệ thống nhúng chạy trên Linux/Unix, Windows và Android.

Khung Qt

Hình ảnh logo Qt

Khung Qt rất phù hợp để tạo các ứng dụng đa nền tảng cho các hệ thống nhúng. Các ứng dụng nhúng thường được viết bằng C/C++. Qt hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau:

• di động (Android, iOS);

• máy tính để bàn (Windows, Linux, macOS);

• nhúng (Linux nhúng, Android nhúng, Windows nhúng, QNX, v.v.).

C++ là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng (OOP). OOP làm cho quá trình kỹ thuật ứng dụng nhanh hơn, dễ dàng hơn và an toàn hơn. C++ hỗ trợ nguyên tắc WOCA (Write Once, Compile Anywhere).

Giấy phép

Qt có thể được sử dụng theo giấy phép thương mại và nguồn mở . Bạn có thể sử dụng Qt theo giấy phép nguồn mở cho các dự án có phân phối nguồn mở hoặc không có phân phối ‌an ‌bên ngoài.

Dụng cụ Qt

Các mô-đun hữu ích làm cho bộ công cụ này trở thành một trong những công cụ thuận tiện nhất cho kỹ thuật ứng dụng đa nền tảng.

Qt Creator là một IDE giúp giảm bớt việc thiết kế hoặc sửa đổi ứng dụng GUI. Qt Creator được áp dụng để xây dựng phần mềm bằng C++, QML và JavaScript.

Ảnh chụp màn hình Qt Creator

Qt Creator có một trình tạo GUI rất hiệu quả được gọi là Qt Designer . Qt Designer có đặc điểm là hỗ trợ chỉnh sửa trực quan các tín hiệu và vị trí. Nó cũng có thể được sử dụng như một công cụ độc lập.

Qt Design Studio là phiên bản rút gọn của Qt Creator. Nó cung cấp một bộ công cụ 2D/3D để xây dựng giao diện người dùng, trải nghiệm người dùng và giao diện người-máy.

Khung Qt cung cấp ngôn ngữ QML cho thiết kế ứng dụng giao diện người dùng.

Các mô-đun và công cụ Qt Automotive Suite chịu trách nhiệm tạo hệ thống thông tin giải trí trên xe (IVI).

Bộ ô tô có Trình quản lý ứng dụng Qt trong cấu trúc của nó, với API cấp cao để dễ dàng phát triển hệ thống giao diện người dùng.

Mô-đun Qt GENIVI Extras cho phép các nhà thiết kế kết hợp sản phẩm với cấu trúc của nền tảng ô tô GENIVI. Giao diện người dùng Neptune 3 giúp xây dựng giao diện người dùng cho Qt trong các hệ thống thông tin giải trí trên ô tô (IVI).

Mô- đun Khung giao diện Qt chứa các công cụ bạn cần để phát triển các thành phần phần mềm trung gian (API, phụ trợ, dịch vụ).

Mô-đun Qt Safe Renderer , với phần tử kết xuất giao diện người dùng của nó, cho phép các nhà phát triển đạt được sự tách biệt giữa các diễn giải quan trọng với phần còn lại của hệ thống. Trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc trường hợp khẩn cấp, điều này giúp hiển thị các yếu tố quan trọng nhất của hệ thống.

Các khung đa nền tảng khác

Rất nhiều giải pháp có thể giải quyết các nhiệm vụ tương tự như Qt. Khi lựa chọn giữa các khung, nhà phát triển sẽ tính đến kinh nghiệm của mình và nhu cầu của dự án. Chúng ta sẽ xem xét các giải pháp giống như Qt và làm nổi bật các tính năng của từng khung. Bộ công cụ đa nền tảng được sử dụng để phát triển phần mềm nhúng.

.NET, hay dotNet , là một nền tảng phát triển do Microsoft sở hữu.

Các tính năng chính của nền tảng:

• mã nguồn mở;
• tương thích với Windows, Linux và macOS;
• C #, F # hoặc Visual Basic được hỗ trợ.
• Visual Studio IDE;
• Nó có một cộng đồng lớn.

Cấu trúc này có nhiều trình biên dịch, thư viện và API để phát triển và biên dịch các ứng dụng di động và trò chơi một cách dễ dàng.

Xamarin là một thành phần của nền tảng .Net, nhưng nó có thể được sử dụng độc lập. Xamarin là một công cụ phổ biến cho kỹ thuật ứng dụng di động.

Các yếu tố cơ bản của Xamarin:

• phần mềm mã nguồn mở;
• sử dụng C#;
• các công cụ được biên dịch tự nhiên;
• Các dự án Xamarin Universal Library và Planet Xamarin cung cấp cho các nhà phát triển thông tin quan trọng và các tài nguyên hữu ích.

Flutter là một khung công tác GUI của Google. Nó hỗ trợ nguyên tắc WORA (Viết một lần, chạy mọi nơi).

Các tính năng chính của cấu trúc là

• Các nền tảng như Windows, Linux, Android, iOS và các nền tảng khác đều được hỗ trợ.
• hỗ trợ ngôn ngữ lập trình Dart;
• vật dụng thiết kế cụ thể.

Các khung dựa trên Java rất nhẹ, có thể mở rộng và cung cấp khả năng phát triển ứng dụng dễ dàng và nhanh chóng. Java là một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất.

Mặt khác, ngôn ngữ Java phức tạp và không hiệu quả lắm so với các ngôn ngữ khác.

Bạn có thể sử dụng GTK+ để tạo các chương trình GUI.

Các tính năng chính của bộ công cụ widget:

• mã nguồn mở;
• đa nền tảng;
• C là ngôn ngữ được sử dụng;
• Có sẵn các liên kết C++, dotNet và Python.
• Hỗ trợ tốt cho các chủ đề mạnh mẽ;
• tương thích với Windows, Linux và macOS.

Lớp DirectMedia Đơn giản (SDL) là một thư viện đa nền tảng.

Các tính năng chính của SDL:

• mã nguồn mở (theo giấy phép zlib);
• tùy thuộc vào nền tảng đích, được viết bằng C, C++ hoặc Objective-C;
• Cũng có các ràng buộc cho các ngôn ngữ khác.
• Hỗ trợ nhiều cửa sổ;
• Đồ họa 2D được tăng tốc phần cứng;
• Nó được sử dụng rộng rãi cho các chương trình đa phương tiện đa nền tảng (chủ yếu là trò chơi);
• nổi tiếng với các tính năng dịch đáng kinh ngạc của nó.

Bộ công cụ GUI C++

C++ là một ngôn ngữ lập trình.

Các nhà phát triển C++ cũng có nhiều lựa chọn khung GUI C++:

• wxWidgets là bộ công cụ C++ mã nguồn mở. Nó trưởng thành nhưng khá nhanh. wxWidgets sử dụng các tiện ích gốc (nếu có thể) để đảm bảo giao diện tự nhiên; nó có một trình thiết kế wxCrafter rất tiện lợi.
• FLTK hỗ trợ đồ họa 3D. Khung này có thiết kế nhẹ và đơn giản.
• Được hỗ trợ bởi Windows, Linux, iOS, macOS và Android, JUCE có một bộ lớn các chức năng âm thanh.
• Ultimate ++ ( U++ hoặc Upp ) chứa GUI, SQL và các thư viện khác và tập trung vào hiệu quả.

Có rất nhiều khung giao diện người dùng C++ khác. Mỗi người trong số họ phục vụ các mục đích khác nhau và có lợi thế. Lợi ích của Qt là sự thuận tiện trong việc phát triển các ứng dụng cho các hệ thống nhúng.

Tại sao chúng tôi chọn Qt cho các hệ thống nhúng?

C++ là một trong những ngôn ngữ được sử dụng rộng rãi nhất cho các thiết bị nhúng. Nó là một ngôn ngữ lập trình có tính ổn định cao. Đó là lý do tại sao các ứng dụng C++ có thể chạy trong nhiều năm và rất phù hợp với phần cứng. C++ là một ngôn ngữ độc lập với bộ xử lý. Cấu trúc dữ liệu C++ dựa trên các thuật toán, vì vậy nó có thể đối phó với những thách thức khi phát triển các hệ thống nhúng. Dựa trên C++, Qt cung cấp mọi thứ bạn cần để tạo phần mềm cho các hệ thống nhúng trong các ngành khác nhau. Có khá nhiều sự lựa chọn cho các giải pháp đa nền tảng, Integra Sources thích Qt như một khuôn khổ phù hợp hơn nhiều cho các hệ thống nhúng. Dưới đây là một số phẩm chất của Qt khiến chúng tôi chọn nó.

• Lợi ích chính của Qt là khả năng sử dụng cùng một mã cho các nền tảng máy tính để bàn, thiết bị di động và nhúng khác nhau.
• Qt sử dụng mô hình cấp phép kép. Integra Sources thường chọn giấy phép nguồn mở cho các dự án. Tuy nhiên, thiết kế ứng dụng cũng có sẵn theo giấy phép thương mại Qt theo yêu cầu của khách hàng.
• Tài liệu API chi tiết, ví dụ, hỗ trợ kỹ thuật và cộng đồng lớn giúp Qt dễ sử dụng.
• Có nhiều ràng buộc với Qt cho các ngôn ngữ lập trình khác.
• Qt Creator IDE nhanh và phản hồi nhanh.

Chúng ta có thể lưu ý một số nhược điểm không đáng kể của Qt và C++:

• Ngôn ngữ C++ rất phức tạp. Thật khó để các nhà thiết kế thiếu kinh nghiệm học và sử dụng nó.
• C++ có thể đã thiếu tính linh hoạt đối với các công nghệ web.
• Tốc độ của các ứng dụng đa nền tảng có thể chậm hơn so với ứng dụng gốc.
• Biên dịch chéo có thể yêu cầu các bước bổ sung.

Qt trong dự án của chúng tôi

Số lượng dự án mà chúng tôi sử dụng Qt ngày càng tăng. Qt cho phép các nhà thiết kế giải quyết nhiều nhiệm vụ nhanh chóng và dễ dàng.

thảo luận dự án

Trách nhiệm của chúng tôi đối với một trong những dự án, liên quan đến lĩnh vực tiếp thị và giải trí, là phát triển một ứng dụng Android để gỡ lỗi và định cấu hình thiết bị của khách hàng. Thiết bị có chai xi lanh và được trang bị hệ thống phun. Nó được điều khiển thông qua BLE. Các nhà phát triển của chúng tôi đã phải xây dựng một ứng dụng để quản lý thiết bị. Ngoài ra, một trình phát video phải được triển khai. Sau khi người chơi đạt đến một dấu thời gian nhất định, ứng dụng phải gửi lệnh đến thiết bị để xịt một loại nước hoa nhất định. Đối với thiết kế ứng dụng, chúng tôi đã chọn ngăn xếp C++/Qt/Qml. Ngoài ra, mã Java đã được sử dụng. Qt cho phép chúng tôi xây dựng một ứng dụng Android trong thời gian ngắn. Mô-đun Kết nối Qt đã đẩy nhanh quá trình phát triển của phần BLE với các giải pháp Bluetooth được tạo sẵn. Sử dụng mô-đun Đa phương tiện Qt, các chuyên gia của chúng tôi đã tạo một trình phát video với các chức năng khác nhau. Integra Sources hài lòng với trải nghiệm sử dụng khung Qt và C/C++. Nó giúp chúng tôi tiết kiệm thời gian và khách hàng tiết kiệm tiền bằng cách tải các ứng dụng đa nền tảng hiệu quả. Danh mục đầu tư của chúng tôi bao gồm nhiều dự án cho các hệ thống nhúng.

Cũng được xuất bản