組み込み開発向け Qt: 多くの長所と短所

クロスプラットフォーム ツールキットにより、開発者は複数のプラットフォーム用のアプリケーションを作成できます。プログラマーはソフトウェアフレームワークを使用して、アプリケーションを迅速に設計します。

ツールキットには、ソフトウェアを作成するためのコンパイラ、コード ライブラリ、および API が含まれている場合があります。

この記事では、Linux/Unix、Windows、および Android で実行される組み込みシステムのソリューションについて説明します。

Qt フレームワーク

Qt ロゴ画像

Qt フレームワークは、組み込みシステム用のクロスプラットフォーム アプリケーションの作成に最適です。組み込みアプリケーションは、ほとんどの場合 C/C++ で作成されます。

Qt はさまざまなプラットフォームをサポートしています。

• モバイル (Android、iOS);

• デスクトップ (Windows、Linux、macOS);

• 組み込み (組み込み Linux、組み込み Android、Windows 組み込み、QNX など)。

C++ はオブジェクト指向プログラミング言語 (OOP) です。 OOP は、アプリケーション エンジニアリングのプロセスをより速く、より簡単に、より安全にします。

C++ は WOCA (Write Once, Compile Anywhere) の原則をサポートしています。

ライセンス

Qt は、商用およびオープンソースライセンスの下で使用できます。オープンソース ディストリビューションを使用するプロジェクトでも、外部ディストリビューションを使用しないプロジェクトでも、オープン ソース ライセンスの下で Qt を使用できます。

Qtインスツルメンツ

便利なモジュールにより、このツールキットはクロスプラットフォーム アプリケーション エンジニアリングに最も便利なものの 1 つになっています。

Qt Creator は、GUI アプリケーションの設計や変更を容易にする IDE です。 Qt Creator は、C++、QML、および JavaScript でソフトウェアを構築するために適用されます。

Qt クリエーターのスクリーンショット

Qt Creator には、 Qt Designerと呼ばれる非常に効率的な GUI コンストラクターがあります。 Qt Designer は、シグナルとスロットのビジュアル編集をサポートすることを特徴としています。独立したツールとしても使用できます。

Qt Design Studio は、 Qt Creator の簡易バージョンです。ユーザー インターフェース、ユーザー エクスペリエンス、ヒューマン マシン インターフェースを構築するための 2D/3D インストゥルメントのセットを提供します。

Qt フレームワークは、UI アプリケーション設計用のQML言語を提供します。

Qt Automotive Suite のモジュールと計測器は、車載インフォテインメント (IVI) システムの作成を担当しています。

Automotive Suite は、その構造にQt Application Manager を備えており、UI システムを簡単に開発するための高レベル API を備えています。

Qt GENIVI Extrasモジュールにより、設計者は製品を GENIVI 車載プラットフォームの構造と組み合わせることができます。 Neptune 3 UI は、車載インフォテインメント (IVI) システムで Qt の UI を構築するのに役立ちます。

Qt インターフェイス フレームワークモジュールには、ミドルウェア コンポーネント (API、バックエンド、サービス) を開発するために必要なツールが含まれています。

UI レンダリング要素を備えたQt Safe Rendererモジュールにより、開発者は重要な解釈をシステムの残りの部分から分離することができます。これにより、障害や緊急事態が発生した場合に、システムの最も重要な要素を表示することができます。

その他のマルチプラットフォーム フレームワーク

多くのソリューションが Qt と同じタスクを解決できます。フレームワークを選択するとき、開発者は自分の経験とプロジェクトのニーズを考慮に入れます。

Qt のようなソリューションを見て、各フレームワークの機能を強調します。

組み込みソフトウェアの開発には、クロスプラットフォーム ツールキットが使用されます。

.NET または dotNet は、Microsoft が所有する開発プラットフォームです。

プラットフォームの主な機能:

• オープンソース;
• Windows、Linux、および macOS と互換性があります。
• C#、F#、または Visual Basic がサポートされています。
• Visual Studio IDE;
• 大規模なコミュニティがあります。

この構造には、モバイル アプリケーションやゲーム アプリケーションを簡単に開発およびコンパイルするためのさまざまなコンパイラ、ライブラリ、および API があります。

Xamarinは .Net プラットフォームの要素ですが、独立して使用できます。 Xamarin は、モバイル アプリケーション エンジニアリングの一般的なツールです。

Xamarin の基本要素:

• オープンソースソフトウェア;
• C# を使用します。
• ネイティブにコンパイルされたツール。
• Xamarin Universal Library と Planet Xamarin プロジェクトは、開発者に重要な情報と役立つリソースを提供します。

Flutterは Google GUI フレームワークです。 WORA (Write Once, Run Everywhere) の原則をサポートしています。

構造の主な特徴は、

• Windows、Linux、Android、iOS などのプラットフォームはすべてサポートされています。
• Dart プログラミング言語をサポートします。
• デザイン固有のウィジェット。

Javaベースのフレームワークは、軽量で拡張可能で、簡単かつ迅速にアプリケーションを開発できます。 Java は最も人気のあるプログラミング言語の 1 つです。

一方、Java 言語は複雑で、他の言語に比べてあまり効率的ではありません。

GTK+を使用して GUI プログラムを作成できます。

ウィジェット ツールキットの主な機能:

• オープンソース;
• マルチプラットフォーム;
• C は使用される言語です。
• C++、dotNet、および Python バインディングが利用可能です。
• 強力なテーマの優れたサポート。
• Windows、Linux、および macOS と互換性があります。

Simple DirectMedia Layer (SDL) はクロスプラットフォーム ライブラリです。

SDLの主な機能:

• オープンソース (zlib ライセンスの下)。
• ターゲット プラットフォームに応じて、C、C++、または Objective-C で記述されます。
• 他の言語のバインディングも利用できます。
• 複数のウィンドウのサポート。
• ハードウェア アクセラレーションによる 2D グラフィックス。
• クロスプラットフォームのマルチメディア プログラム (主にゲーム) で広く使用されています。
• 信じられないほどの翻訳機能で有名です。

C++ GUI ツールキット

C++ はプログラミング言語です。

C++ 開発者には、C++ GUI フレームワークの幅広い選択肢もあります。

• wxWidgets はオープンソースの C++ ツールキットです。成熟していますが、かなり高速です。 wxWidgets は (可能な場合) ネイティブ ウィジェットを使用して、自然なルック アンド フィールを実現します。非常に便利な wxCrafter デザイナがあります。
• FLTK は3D グラフィックスをサポートします。このフレームワークは軽量でシンプルなデザインです。
• Windows、Linux、iOS、macOS、および Android でサポートされているJUCEには、多数のオーディオ機能があります。
• Ultimate ++ ( U++ 、またはUpp ) には、GUI、SQL、およびその他のライブラリが含まれており、効率性に重点が置かれています。

他にもたくさんの C++ UI フレームワークがあります。それぞれに異なる目的があり、利点があります。 Qt の利点は、組み込みシステム用のアプリケーションを開発する際の利便性です。

組み込みシステムに Qt を選ぶ理由

C++ は、組み込みデバイスで最も広く使用されている言語の 1 つです。

安定性の高いプログラミング言語です。これが、C++ アプリケーションが何年にもわたって実行でき、ハードウェアに適している理由です。 C++ はプロセッサに依存しない言語です。

C++ データ構造はアルゴリズムに基づいているため、組み込みシステムの開発に伴う課題に対処できます。

C++ に基づく Qt は、さまざまな業界の組み込みシステム用のソフトウェアを作成するために必要なすべてを提供します。

クロスプラットフォーム ソリューションの選択肢が非常に多いため、Integra Sources は組み込みシステムにはるかに適したフレームワークとして Qt を好みます。 Qt を選んだ理由のいくつかを次に示します。

• Qt の主な利点は、異なるデスクトップ、モバイル、組み込みプラットフォームで同じコードを使用できることです。
• Qt はデュアル ライセンス モデルを使用します。 Integra Sources は通常、プロジェクトにオープンソース ライセンスを選択します。ただし、アプリケーションの設計は、クライアントの要求に応じて Qt 商用ライセンスの下で利用することもできます。
• 詳細な API ドキュメント、サンプル、テクニカル サポート、および大規模なコミュニティにより、Qt は使いやすくなっています。
• 他のプログラミング言語用の Qt へのバインディングは多数あります。
• Qt Creator IDE は高速で応答性に優れています。

Qt と C++ のいくつかの取るに足らない欠点に注意することができます。

• C++ 言語は複雑です。経験の浅い設計者がそれを習得して使用するのは困難です。
• C++ には、Web テクノロジに対する柔軟性が欠けていた可能性があります。
• クロスプラットフォーム アプリケーションの速度は、ネイティブ アプリケーションよりも遅くなる可能性があります。
• クロスコンパイルには追加の手順が必要になる場合があります。

私たちのプロジェクトにおける Qt

Qt を使用するプロジェクトの数が増えています。 Qt を使用すると、デザイナーは多くのタスクを迅速かつ簡単に解決できます。

プロジェクトディスカッション

マーケティングおよびエンターテイメント分野に関連するプロジェクトの 1 つに対する私たちの責任は、顧客のデバイスをデバッグおよび構成するための Android アプリケーションを開発することでした。

この装置にはシリンダーボトルがあり、スプレーシステムが装備されていました。 BLEで制御しました。開発者は、デバイス管理用のアプリケーションを構築する必要がありました。また、ビデオ プレーヤーを実装する必要がありました。

プレーヤーが特定のタイムスタンプに達すると、アプリケーションは特定の香りをスプレーするコマンドをデバイスに送信する必要がありました。

アプリケーションの設計には、C++/Qt/Qml スタックを選択しました。また、Java コードが使用されました。 Qt により、短期間で Android アプリケーションを構築することができました。

Qt コネクティビティ モジュールは、既製の Bluetooth ソリューションで BLE 部分の開発を加速しました。 Qt Multimedia モジュールを使用して、スペシャリストがさまざまな機能を備えたビデオ プレーヤーを作成しました。

Integra Sources は、Qt フレームワークと C/C++ の使用経験に満足しています。効率的なクロスプラットフォーム アプリケーションを取得することで、時間を節約し、顧客がお金を節約するのに役立ちます。

当社のポートフォリオは、組み込みシステム向けの多くのプロジェクトで構成されています。

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