1. Solutions IHM pour Linux embarqué
Contact :Jérémy ROSEN - 01 42 68 28 04 - jeremy.rosen@openwide.fr

2. NOM
CLIENT
2
Programme
● Présentation d'Open Wide
● IHM et embarqué : spécificités
● Les approches possibles
● Xorg, Wayland et le Framebuffer
● Les bibliothèques graphiques
– DirectFB
– SDL
● Les toolkits
– Qt
– EFL
– GTK
● HMTL5
● Android

3. NOM
CLIENT
3
Présentation Open Wide
● Entreprise créée en septembre 2001
● Environ 120 salariés sur Paris, Lyon et Toulouse
● Industrialisation de composants open source
● Quatre activités :
– OW Système d'Information
– OW Outsourcing: hébergement
– OW Ingénierie: informatique industrielle
– OW Technologies: composants Java

4. NOM
CLIENT
4
IHM et embarqué
● IHM = Interface Home Machine : affichage et saisies
● Ce fut longtemps un problème mineur car peu utilisées dans
l’embarqué
– Système autonome sans affichage (RTOS)
– Configuration par réseau (SNMP, HTTP…)
● Évolution des systèmes, passage du RTOS au multimédia
– Set-top box
– Smartphones
– Industriel → début de l’utilisation d’Android
● L'IHM n'est (était) pas le sujet de prédilection des
spécialistes du logiciel embarqué

5. NOM
CLIENT
5
Particularité des IHM embarquées
● Contraintes classiques de l'embarqué
– Processeur
– RAM
– Carte vidéo, accélération matérielle
● Contraintes sur les périphériques de sortie
– Afficheur LCD
– Écrans de téléphone mobile
– Écrans normaux
● Saisie (et donc ergonomie) spécifique
– Boutons/télécommandes/joystick/main sales
– Touch-screen
– Reconnaissance/saisie vocale
● Environnement de travail
– Compétence des équipes
– Travail déporté/sur émulateur/sans hardware

6. NOM
CLIENT
6
Plusieurs approches
● Développement d'une application embarquée
– Le cas général, proche du desktop Linux
– Équipe applicatif et graphique similaire
– Travail sur émulateur ou sur plateforme
● Sous-traitance de l'applicatif vers une technologie spécifique
– Android/html5
– Framework très connu
– Compétences faciles à trouver
– Développement séparé du produit final
– Ne dispense pas d'une équipe système
– Pas toujours adapté aux spécificités de l'embarqué
– Pas toujours adaptable aux périphériques spécifiques

7. NOM
CLIENT
7
Le framebuffer 1/2
● Pilotage de la carte directement par le noyau (/dev/fb0 → plus
de client/serveur)
● Mode VGA, SVGA, VESA ou (parfois) accéléré
● Programmation très bas-niveau (pixel)
$ cp /dev/fb0 copie_ecran.raw
● Avantages :
– Léger (faible consommation RAM)
– Démarrage rapide
● Inconvénients :
– Pilote spécial → drivers/video
– Peu standard par rapport à X11 sur desktop

8. NOM
CLIENT
8
Le framebuffer 2/2
● Exemples d'utilitaires/bibliothèques disponibles/compatibles
– Bas niveau → fbset, fbi, fbdump, ...
– SVGALIB → DOOM :-)
– DirectFB (abstraction du FB)
– EFL
– SDL
– QtEmbedded
– X11 sur FB
– ...

9. NOM
CLIENT
9
X11, 1/2
● Linux est un UNIX
– Mode texte par défaut
– « X Window System » ou X11 à partir de 84
– Xorg à partir de 2004
● Créé au MIT
● Système graphique réparti, modèle client/serveur →
XFree86 (x86), X.org
● Puissant mais lourd + API complexe (rendering)
● Approche répartie rarement utilisée
Utilisation de X11 →

10. NOM
CLIENT
10
X11, 2/2
● Initialement peu adapté à l’embarqué
● Retour grâce à plusieurs éléments :
– L'augmentation de la puissance des CPU embarqués
– L'utilisation de l'Atom/x86
– Le pilote accéléré devient commun au desktop et à l'embarqué
Qt, GTK
Motif

11. NOM
CLIENT
11
Wayland 1/3
● X11 a atteint ses limites
– Mauvaise intégration au kernel, drivers intégrés à X11
– Protocole réseau inutile
– Protocole au niveau rendering (fonts, inputs, dessin) quasi inutilisé de nos jours
– Pas de compositing, partage de GPU quasi impossible
● Wayland reconstruit sur les besoins modernes
– XOrg a fait passé les drivers dans le noyau (GEM/KMS/DRM)
– Wayland supporte toujours le protocole X via XWayland
● Principalement ce qu'on fait actuellement avec X11, mais
sans couches intermédiaires

12. NOM
CLIENT
12
Wayland 2/3
Protocole de communication client/compositeur
● Le client dessine dans des buffers mémoire
– Demande des buffers au kernel
– Utilise EGL si nécessaire
– Dessine lui même les widget et les décorations (via des librairies)
● Le compositeur place les buffers à l'écran
– Réécrit et redirige les inputs
– Reçoit les demandes de refresh des clients
– Reçoit les handles vers les buffers des clients
● Pas de fonctions desktop avancées
– Drag & Drop, iconify, XDG
– Délégué à des programmes tiers

13. NOM
CLIENT
13
Wayland Architecture
● Architecures comparées X/Wayland

14. NOM
CLIENT
14
Wayland 3/3
● Déjà présent dans le monde de l'embarqué
– Genivi
– Sailfish OS
● Demande une version adaptée des toolkits pour le client
– Supporté par EFL, Gtk+3.10, Qt5, SDL (expérimental)
● Demande un compositeur
– Weston
– Lipstick (Sailfish OS)
– Gtk, Qt, EFL : en cours d'écriture
Wayland n'est pas encore mature mais ce sera sans doute la solution
par défaut pour l'embarqué dans quelques années

15. NOM
CLIENT
15
Bibliothèques graphiques
● Se placent « au dessus » de X11, Wayland ou du framebuffer
● Deux catégories
– Les bibliothèques d'abstraction → portabilité mais pas d'objets graphiques évolués (SDL,
DirectFB)
– Les toolkits graphiques → fournissent des objets graphiques et peuvent se placer au
dessus des bibliothèques d'abstraction
Qt → X11
Qt → Wayland
Qt → FB
Qt → DirectFB

16. NOM
CLIENT
16
● Bibliothèque d’ « abstraction »
du framebuffer
● Fonctionne avec le
framebuffer Linux mais
également avec X11
(--enable-x11)
● Prise en compte des entrées
(souris, clavier, …)
● Fournit des pilotes FB
accélérés

17. NOM
CLIENT
17
Exemple DirectFB

18. NOM
CLIENT
18
Bibliothèque principalement concue pour le jeu vidéo et les besoins
que cela entraîne.
● Fournit des primitives graphiques ET audio
● Portables sur Linux, Windows, Mac OS X, IOS, Android
● Pour Linux, utilisable sur framebuffer, DirectFB, X11
● Utilisée pour le portage d’applications graphiques (jeux) et
légères
● Gestion basique de l’écran: fenêtres, transparence, polices de
caractères, …
● Supporte OpenGL et Direct3D
● Gestion des Input, du son, du réseau, des threads etc...

19. NOM
CLIENT
19
Exemple SDL

20. NOM
CLIENT
20
Les « toolkits » graphiques
● Fournissent un ensemble d’objets graphiques
– Menus
– Boutons
– Boîtes de dialogues
– WebView
– Mediaplayer
● Exemples:
– Athena widgets, OSF-Motif (X11) → obsolète
– WxWidgets → obsolète
– Qt
– EFL (Enlightenment, E18)
– GTK+

21. NOM
CLIENT
21
● Toolkit C++ publié par Trolltech en 1996 (X11)
● Outil multi-plateforme (Linux (X11, Wayland, DirectFB...),
Windows, MacOS, Android, iOS ...)
● Connu grâce à KDE
● Dernière version: 5.3
● Avantages :
– Couvre plus que la partie graphique
– Excellente documentation
– Outil de conception d'interface wysiwyg (QtCreator)
● Inconvénients :
– Lourd (comparé aux autres)

22. NOM
CLIENT
22
Qt sur Mini2440

23. NOM
CLIENT
23
EFL
● Toolkit C
● Avantages :
– Peu gourmand en ressources, rapide
– Taillé pour l'embarqué
– Esthétique, modulaire, configurable
● Inconvénients
– Peu connu
– Moins de documentation que pour Qt
– Pas de constructeur d'interface

24. NOM
CLIENT
24
EFL au frigo

25. NOM
CLIENT
25
● Développé pour GIMP (Gimp ToolKit)
● Toolkit en C multiplateforme (Linux, Windows, MacOS X)
● Construit sur la Glib (programmation OO en C, énormément de
fonctions de base)
● Assez peu utilisé dans l'embarqué
● Nécessite X11 ou Wayland (pas de FB)
GTK+

26. NOM
CLIENT
26
La prochaine version de la norme HTML permettra de développer des
applications complètement offline et non pas seulement des pages web.
●
Assure une certaine « indépendance » par rapport à la plateforme
●
Maquettage aisé sur desktop
●
IHM déportées
●
Supporté nativement par Android et iOS
●
Nécessite un navigateur web récent sur la plateforme (Gecko/firefox,
Blink/Chrome, Webkit/Tizen+Android)
●
Équipe d'IHM avec compétence web (Javascript)
●
Ne dispense pas de l'ingénieur système
●
Intéressant s'il y a une connexion web
●
Toutes les particularités de l'embarqué ne sont pas gérées
HTML

27. NOM
CLIENT
27
Android
● Android n'est pas une IHM, c'est un OS.
● Difficile à adapter à un HW spécifique, prévu pour des
téléphones.
● Très bien documenté
● Beaucoup de protocoles de communication (NFC, Bluetooth, Wifi,
USB)
● Compétence de développement spécifique.
● La compétence plateforme n'a rien à voir avec la compétence
développement applicatif
Android est surtout intéressant pour des UI déportés (sur le
téléphone de l'utilisateur)

28. Questions?

29. Solutions IHM pour Linux embarqué
Contact :Jérémy ROSEN - 01 42 68 28 04 - jeremy.rosen@openwide.fr

30. NOM
CLIENT
2
Programme
● Présentation d'Open Wide
● IHM et embarqué : spécificités
● Les approches possibles
● Xorg, Wayland et le Framebuffer
● Les bibliothèques graphiques
– DirectFB
– SDL
● Les toolkits
– Qt
– EFL
– GTK
● HMTL5
● Android

31. NOM
CLIENT
3
Présentation Open Wide
● Entreprise créée en septembre 2001
● Environ 120 salariés sur Paris, Lyon et Toulouse
● Industrialisation de composants open source
● Quatre activités :
– OW Système d'Information
– OW Outsourcing: hébergement
– OW Ingénierie: informatique industrielle
– OW Technologies: composants Java

32. NOM
CLIENT
4
IHM et embarqué
● IHM = Interface Home Machine : affichage et saisies
● Ce fut longtemps un problème mineur car peu utilisées dans
l’embarqué
– Système autonome sans affichage (RTOS)
– Configuration par réseau (SNMP, HTTP…)
● Évolution des systèmes, passage du RTOS au multimédia
– Set-top box
– Smartphones
– Industriel → début de l’utilisation d’Android
● L'IHM n'est (était) pas le sujet de prédilection des
spécialistes du logiciel embarqué

33. NOM
CLIENT
5
Particularité des IHM embarquées
● Contraintes classiques de l'embarqué
– Processeur
– RAM
– Carte vidéo, accélération matérielle
● Contraintes sur les périphériques de sortie
– Afficheur LCD
– Écrans de téléphone mobile
– Écrans normaux
● Saisie (et donc ergonomie) spécifique
– Boutons/télécommandes/joystick/main sales
– Touch-screen
– Reconnaissance/saisie vocale
● Environnement de travail
– Compétence des équipes
– Travail déporté/sur émulateur/sans hardware
Google glass (voix/écran)
Smartwatch
Android Wear

34. NOM
CLIENT
6
Plusieurs approches
● Développement d'une application embarquée
– Le cas général, proche du desktop Linux
– Équipe applicatif et graphique similaire
– Travail sur émulateur ou sur plateforme
● Sous-traitance de l'applicatif vers une technologie spécifique
– Android/html5
– Framework très connu
– Compétences faciles à trouver
– Développement séparé du produit final
– Ne dispense pas d'une équipe système
– Pas toujours adapté aux spécificités de l'embarqué
– Pas toujours adaptable aux périphériques spécifiques

35. NOM
CLIENT
7
Le framebuffer 1/2
● Pilotage de la carte directement par le noyau (/dev/fb0 → plus
de client/serveur)
● Mode VGA, SVGA, VESA ou (parfois) accéléré
● Programmation très bas-niveau (pixel)
$ cp /dev/fb0 copie_ecran.raw
● Avantages :
– Léger (faible consommation RAM)
– Démarrage rapide
● Inconvénients :
– Pilote spécial → drivers/video
– Peu standard par rapport à X11 sur desktop

36. NOM
CLIENT
8
Le framebuffer 2/2
● Exemples d'utilitaires/bibliothèques disponibles/compatibles
– Bas niveau → fbset, fbi, fbdump, ...
– SVGALIB → DOOM :-)
– DirectFB (abstraction du FB)
– EFL
– SDL
– QtEmbedded
– X11 sur FB
– ...

37. NOM
CLIENT
9
X11, 1/2
● Linux est un UNIX
– Mode texte par défaut
– « X Window System » ou X11 à partir de 84
– Xorg à partir de 2004
● Créé au MIT
● Système graphique réparti, modèle client/serveur →
XFree86 (x86), X.org
● Puissant mais lourd + API complexe (rendering)
● Approche répartie rarement utilisée
Utilisation de X11 →

38. NOM
CLIENT
10
X11, 2/2
● Initialement peu adapté à l’embarqué
● Retour grâce à plusieurs éléments :
– L'augmentation de la puissance des CPU embarqués
– L'utilisation de l'Atom/x86
– Le pilote accéléré devient commun au desktop et à l'embarqué
Qt, GTK
Motif

39. NOM
CLIENT
11
Wayland 1/3
● X11 a atteint ses limites
– Mauvaise intégration au kernel, drivers intégrés à X11
– Protocole réseau inutile
– Protocole au niveau rendering (fonts, inputs, dessin) quasi inutilisé de nos jours
– Pas de compositing, partage de GPU quasi impossible
● Wayland reconstruit sur les besoins modernes
– XOrg a fait passé les drivers dans le noyau (GEM/KMS/DRM)
– Wayland supporte toujours le protocole X via XWayland
● Principalement ce qu'on fait actuellement avec X11, mais
sans couches intermédiaires
Modifier le dernier point.

40. NOM
CLIENT
12
Wayland 2/3
Protocole de communication client/compositeur
● Le client dessine dans des buffers mémoire
– Demande des buffers au kernel
– Utilise EGL si nécessaire
– Dessine lui même les widget et les décorations (via des librairies)
● Le compositeur place les buffers à l'écran
– Réécrit et redirige les inputs
– Reçoit les demandes de refresh des clients
– Reçoit les handles vers les buffers des clients
● Pas de fonctions desktop avancées
– Drag & Drop, iconify, XDG
– Délégué à des programmes tiers
http://wayland.freedesktop.org/archit
ecture.html

41. NOM
CLIENT
13
Wayland Architecture
● Architecures comparées X/Wayland

42. NOM
CLIENT
14
Wayland 3/3
● Déjà présent dans le monde de l'embarqué
– Genivi
– Sailfish OS
● Demande une version adaptée des toolkits pour le client
– Supporté par EFL, Gtk+3.10, Qt5, SDL (expérimental)
● Demande un compositeur
– Weston
– Lipstick (Sailfish OS)
– Gtk, Qt, EFL : en cours d'écriture
Wayland n'est pas encore mature mais ce sera sans doute la solution
par défaut pour l'embarqué dans quelques années

43. NOM
CLIENT
15
Bibliothèques graphiques
● Se placent « au dessus » de X11, Wayland ou du framebuffer
● Deux catégories
– Les bibliothèques d'abstraction → portabilité mais pas d'objets graphiques évolués (SDL,
DirectFB)
– Les toolkits graphiques → fournissent des objets graphiques et peuvent se placer au
dessus des bibliothèques d'abstraction
Qt → X11
Qt → Wayland
Qt → FB
Qt → DirectFB

44. NOM
CLIENT
16
● Bibliothèque d’ « abstraction »
du framebuffer
● Fonctionne avec le
framebuffer Linux mais
également avec X11
(--enable-x11)
● Prise en compte des entrées
(souris, clavier, …)
● Fournit des pilotes FB
accélérés
Standard avec certains
constructeurs de hardware (sigma)

45. NOM
CLIENT
17
Exemple DirectFB

46. NOM
CLIENT
18
Bibliothèque principalement concue pour le jeu vidéo et les besoins
que cela entraîne.
● Fournit des primitives graphiques ET audio
● Portables sur Linux, Windows, Mac OS X, IOS, Android
● Pour Linux, utilisable sur framebuffer, DirectFB, X11
● Utilisée pour le portage d’applications graphiques (jeux) et
légères
● Gestion basique de l’écran: fenêtres, transparence, polices de
caractères, …
● Supporte OpenGL et Direct3D
● Gestion des Input, du son, du réseau, des threads etc...

47. NOM
CLIENT
19
Exemple SDL

48. NOM
CLIENT
20
Les « toolkits » graphiques
● Fournissent un ensemble d’objets graphiques
– Menus
– Boutons
– Boîtes de dialogues
– WebView
– Mediaplayer
● Exemples:
– Athena widgets, OSF-Motif (X11) → obsolète
– WxWidgets → obsolète
– Qt
– EFL (Enlightenment, E18)
– GTK+

49. NOM
CLIENT
21
● Toolkit C++ publié par Trolltech en 1996 (X11)
● Outil multi-plateforme (Linux (X11, Wayland, DirectFB...),
Windows, MacOS, Android, iOS ...)
● Connu grâce à KDE
● Dernière version: 5.3
● Avantages :
– Couvre plus que la partie graphique
– Excellente documentation
– Outil de conception d'interface wysiwyg (QtCreator)
● Inconvénients :
– Lourd (comparé aux autres)

50. NOM
CLIENT
22
Qt sur Mini2440

51. NOM
CLIENT
23
EFL
● Toolkit C
● Avantages :
– Peu gourmand en ressources, rapide
– Taillé pour l'embarqué
– Esthétique, modulaire, configurable
● Inconvénients
– Peu connu
– Moins de documentation que pour Qt
– Pas de constructeur d'interface

52. NOM
CLIENT
24
EFL au frigo

53. NOM
CLIENT
25
● Développé pour GIMP (Gimp ToolKit)
● Toolkit en C multiplateforme (Linux, Windows, MacOS X)
● Construit sur la Glib (programmation OO en C, énormément de
fonctions de base)
● Assez peu utilisé dans l'embarqué
● Nécessite X11 ou Wayland (pas de FB)
GTK+

54. NOM
CLIENT
26
La prochaine version de la norme HTML permettra de développer des
applications complètement offline et non pas seulement des pages web.
●
Assure une certaine « indépendance » par rapport à la plateforme
●
Maquettage aisé sur desktop
●
IHM déportées
●
Supporté nativement par Android et iOS
●
Nécessite un navigateur web récent sur la plateforme (Gecko/firefox,
Blink/Chrome, Webkit/Tizen+Android)
●
Équipe d'IHM avec compétence web (Javascript)
●
Ne dispense pas de l'ingénieur système
●
Intéressant s'il y a une connexion web
●
Toutes les particularités de l'embarqué ne sont pas gérées
HTML
Eco systeme brouillon

55. NOM
CLIENT
27
Android
● Android n'est pas une IHM, c'est un OS.
● Difficile à adapter à un HW spécifique, prévu pour des
téléphones.
● Très bien documenté
● Beaucoup de protocoles de communication (NFC, Bluetooth, Wifi,
USB)
● Compétence de développement spécifique.
● La compétence plateforme n'a rien à voir avec la compétence
développement applicatif
Android est surtout intéressant pour des UI déportés (sur le
téléphone de l'utilisateur)

56. Questions?