嵌入式输入法设计与实现

摘要：由于跨平台的C++图形用户界面库（Qt）在Linux系统、嵌入式系统、Windows系统等不同平台上没有开源和高效的输入法，会存在代码不兼容等问题，因此本文设计并实现了跨平台轻量级输入法。该实验首先要根据相关的需求去找到相应的字库，再对输入法进行一些常用功能的相关设计，并调用事先存放的字库进行中文拼音到汉字的查询、匹配、选词以及显示等功能，最终实现中英文输入功能。

关键词：输入法；Qt；Windows；嵌入式

科学技术的进步促进了嵌入式系统的快速发展，目前嵌入式系统已广泛应用于各个领域。然而，嵌入式系统的资源有限，国内用户对于轻量级的输入法的需求日益迫切[1]。目前，由于嵌入式系统中使用的中文输入法占用了大量的资源，导致系统运行非常缓慢，影响到用户的体验。Linux系统下的Qt无法使用汉字，只能通过Windows中的文本编辑进行粘贴复制到所需汉字的地方，而且在开发板上并没有外接键盘或者其他输入文字的设备，操作非常不便捷，造成了一些困扰。虽然找到了很多相关资源来解决这个问题，但是都不够完善。因此，本文研究了关于Qt输入法的相关内容，希望可以在Qt上植入一个小系统，方便以后的使用。嵌入式的发展越来越广泛，现如今国内人员对于轻量级输入法的需求越来越多。目前，国内外的嵌入式输入法，都是在Qt平台下应用和开发的。在Qt5.7版本之后，Qt正式引入输入法（支持中文拼音输入法），但它基于QML设计。本文设计基于Qt的嵌入式输入法软件的目的是设计一个能够便捷使用的输入法。在使用Qt进行嵌入式开发时可以方便地输入中文，并且无需外部输入设备即可方便地输入和修改文本。本设计可应用于Qt开发板或其他电子设备，为以后修改各种信息提供方便，大大提高了开发板的使用效率。

1系统相关开发技术分析

1.1Qt简介Qt是一个非常完美的c++应用程序框架，一个全面的跨平台框架，而且它是一个可以很好学习C++的平台。Qt本身是非常庞大的，它不仅仅是一个图形用户界面组件[2]。使用Qt，可以在某种程度上获得“一站式”解决方案，例如不再需要学习STL，不需要使用c++，不需要四处寻找解析XML、连接字库和访问网络的第三方库，因为Qt已经将这些技术嵌入其中[3]。Qt5的基础模块EssentialsModules，可以在所有平台上使用。扩展模块Add-onModules构建在基础模块之上，可以在任何一个能够运行Qt的平台上进行适当引入，所有模块只需应用图形用户界面（GraphicalUserInterface，GUI）模块。QtGUI模块，它提供了GUI程序的基本功能，提供了所有图形用户界面程序所需的通用功能[4]。1.2输入法的字库介绍对于开发一个输入法来讲，首先要有一个合适的字库。字库的资源有很多，可以根据自己的需求去选择相应的字库。本文实验所用字库包含一些常见的词组、短语、汉字。1.3QtCreator开发平台介绍QtCreator是一个使用Qt开发的IDE，属于非常友好的开发环境，非常利于刚开始接触Qt的开发人员使用[5]。QtCreator在测试Qt的应用程序的时候非常快速高效，是一个先进的可视化调试器[6]。QtCreator中包含了QtAssistant、QtDesigner等工具。可以从开始菜单启动它们，也可以在安装目录中找到[7]。所有这些工具都已经集成到QtCreator中，但Qt示例和演示只在Qt4中可用，在最新Qt5中已经被删除[8]。

2系统需求分析

2.1需求分析的简述需求分析就是首先要明确需求方的需求，开发方根据这些需求去开发出相应的产品，即明确“需要做什么”，是开发一个产品的首要前提[9]。本设计主要是实现一个可以用于嵌入式平台的Qt轻量级输入法，也可以用于其他各个平台，输入法所占用的系统资源非常少，其输入法的界面简洁、美观、易于用户操作，并且具有非常好的移植性和扩展性。2.2系统功能分析本文设计的基于Qt的嵌入式输入法软件系统主要功能如下：①“切换键盘的状态”功能，用户选择此功能可以切换中文、英文、字符数字的模式；②“切换英文大小写”功能，用户选择此功能时可以切换英文的大小写；③“删除字母、汉字或字符”功能，用户选择此功能可以删除刚输入的字符。2.3可行性分析2.3.1经济可行性分析只有将效益以及投资进行比较，才可以说明在系统的经济可行性。本文设计的基于Qt的嵌入式输入法软件投资较低，只需要配置相应的软件以及一台可以运行的电脑，此外本系统可以有效地解决Qt中无法输入汉字的问题，而且占用资源较少。从长远来看，这也是信息化的必经之路。因此，本文设计的基于Qt的嵌入式输入法软件前景十分广阔。2.3.2技术能力分析根据系统开发的功能需求分析，则选择采用Qt5进行开发，Qt5是Qt的最新版本，因此从技术上讲，这是完全可行的。

3输入法的总体设计

3.1输入法功能模块的设计分析Qt输入法的功能模块图主要设计了Qt输入法功能的总体层次结构。具体功能模块有软键盘功能模块、英文大小写输入模块、中文输入功能模块、常用的标点符号及其数字功能模块。具体Qt输入法的功能模块图如图1所示。3.2输入法的原理3.2.1AbstractKeyboard与KeyboardKeyboard类通过继承AbstractKeyboard类，而继承于QWidget。之所以没有直接继承于QWidget，是因为本文系统所设计的Qt输入法有多个键盘，其中包含有数字及字符键盘和字母键盘。若是单个键盘的话，这种情况下则可以直接让Keyboard类直接继承于QWidge，而本文设计的输入法若是直接继承的话，会导致切换键盘的时候变得非常麻烦，不可直接继承。在AbstractKeyboard类中提供了name和setName接口，其原因是这两个接口可以更加方便地标识多个键盘的情况。3.2.2Keyboard与KeyButton一个键盘（Keyboard）存在多个按键（KeyButton），因此Keyboard需要通过h1、h2、h3、h4构造多个按键，绑定在Keyboard类的switchCapsLock槽函数用于实现英文大小写的切换功能。3.2.3KeyButton与KeyModeKeyMode处于KeyButton中，其主要的任务是表示出按键的多种不同的显示方式。例如，以键盘的第一个字母为例，当从大写字母转换成小写字母时，按下变换大小写的按键，A则会变成a。KeyMode中的Mode是个结构体，它包含按键的key值和按键的value以及按键在界面的显示值，还有按键的类型。其中的按键类型（Type）为枚举类型（enum）。关于键盘使用的原理，当用户按下键盘按钮时，KeyButton会像Keyboard发送一个pressed的信号，随即会触发onKeyPressed槽函数，AbstractKeyBoard则会向Qapplication发送按键事件，用户则可使用键盘。用户使用键盘顺序图如图2所示。关于切换按键模式的原理，以切换大小写按钮为例进行分析。当用户想切换按键模式时，按下切换大小写按钮，则KeyButton向Keyboard发送一个pressed信号，Keyboard接受到信号之后，则会触发事先绑定好的switchCapsLock槽函数，随即遍历调用KeyButton里的switchCapsLock函数，KeyButton则会根据自身的Mode的模式显示对应字符，就可以进行大小写的切换。用户切换大小写键盘如3图所示。3.3输入法流程图使用Qt输入法的整个流程如下：首先打开已经打包好的.exe程序，默认模式是小写英文字母的模式，可根据对自己的需求选择相应的输入模式，Qt输入法主要模式有英文字母的大小写模式、中文模式、数字以及字符模式，选择相应模式进行输入；其次，输入时，若是不小心输入错误的字母、汉字、字符，则可以点击删除按钮进行删除，在汉字删除的时候，可以删除候选框和输入框两个地方的汉字，即根据光标的地方去删除相应的内容；最后，不使用键盘时，点击关闭键盘，即可退出程序。

4字库的设计与实现

输入法中总共包含两个字库，根据需求，本设计所选的字库比较小，若以后有更大需求使用者可以自行添加。对于中文输入则匹配符合拼音的中文，取拼音首字母进行索引，在匹配中文同时，可以模糊查询字库里面的内容。将这两个字库加入到Qt的资源文件中，即可引用。一些常见的字和词组的内容如图4所示。

5结语

本设计主要以Qt为基础，解决了在Linux中的Qt没有办法使用中文的问题，通过深入研究文献、总结方法、添加字库、取拼音首字母索引，在匹配中文同时可以模糊查询字库，开发了一款基于Qt的嵌入式输入法软件。该软件可以成功在Linux系统下使用。本文设计的软件系统还有很大的发展空间，如没有换肤的模块，只能使用默认的皮肤，字库中等，足够日常使用。接下来对以上不足进行相应的模块设计和实现。

作者：李港 单位：宁夏大学信息工程学院