README.md · TinyPiXOS/TinyPiXOS

# TinyPiXOS 🚀

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[📖 TinyPiXOS官网](https://www.tinypixos.com/)

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TinyPiXOS 包括窗口管理器（TpWM）、核心库（TpCore）、GUI库（TpGUI）、工具库（TpUtil）四大部分。

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# 一、项目简介 📚

**TinyPiXOS** 以开源Linux为基础，通过创新的内核级轻量化改造与精简设计，摒弃了X11/Wayland等传统图形方案，运用纯C/C++从底层重构出超轻量级的整体图形技术栈——包含高效窗口管理、精简GUI框架及深度优化的内核机制。

TinyPiXOS的诞生标志着我们从零起步，完成了基础技术栈的完整构建与自主掌控。其核心定位在于提供一个**独立可控、架构轻量且高度定制化**的嵌入式桌面操作系统开发平台。

**核心目标：** 在最小化硬件资源配置的前提下，确保流畅的多应用并行处理能力，提供完备的桌面级核心功能体验（资源管理、外设驱动、图形渲染等）。

## TpWM

TpWM是 TinyPiXOS 的窗口管理引擎，是 TinyPiXOS 的核心支撑要件。整个引擎设计以精简接口为切入点，摒弃复杂冗余的接口设计理念，结合类似RISC精简指令集的设计思想，为窗口设计人员提供任意组装和拼接的高效途径，可以打造出千变万化的自定义产品。

## TpService

TpService 是 TiniPiXOS 框架的后台服务模块，基于 nanomsg 实现高效通信，目前主要提供 进程间通信（IPC） 和 局域网设备间通信 功能，并计划逐步扩展为更强大的系统服务节点。

## TpCore

TpCore 库为 TinyPiXOS 应用程序的核心库，提供了信号槽、核心数据结构、文件操作、JSON 处理、泛类型等。

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- 统一数据抽象：提供 TpString、TpList、TpHash、TpVector 等作为框架中所有数据操作的通用容器基类,建立统一的数据结构管理体系,确保类型安全与内存效率。
- 高效序列化机制：统一处理二进制与 JSON 格式的数据转换,支持结构体与内存缓冲区的快速互转,适用于高性能数据存储与传输。
- 事件驱动调度：内建信号槽系统,基于观察者模式实现松耦合的组件间通信,支持异步事件传播与回调处理。

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## TpGUI

TpGUI 库为 TinyPiXOS 应用程序提供了核心 GUI 框架，实现了一个全面的基于小部件的用户界面系统，具有 CSS 样式、事件处理和动画功能。该库是在 TinyPiXOS 平台上构建图形应用程序的基础。

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- 统一对象管理：提供TpObject作为框架中所有模块组件的公共基类，建立统一的对象生命周期管理体系，确保资源管理的严谨性。  
- 高效事件分发：统一处理和传播用户输入、系统事件。  
- 智能内存管理：自动或半自动处理控件内存，降低资源泄漏风险。  
- 渲染调度系统：优化绘制流程，协调组件间的渲染顺序与更新，保障界面流畅性。  
- 声明式样式定制：内建强大的样式表系统，允许开发者通过声明式配置快速、便捷地定制控件外观和整体界面风格，避免硬编码。

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## TpUtils

TpUtils 库为 TinyPiXOS 应用程序提供全面的系统级集成功能。该库充当高级应用程序逻辑和低级系统资源之间的桥梁，为媒体处理、网络通信、蓝牙连接、应用程序生命周期管理、硬件监控和设备管理提供标准化接口。

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- 统一媒体处理:提供 TpAudioOutput、TpVideoOutput 作为音视频处理的统一抽象层,集成 FFmpeg 编解码能力,支持多格式媒体文件的高效播放与录制。
- 设备管理:通过 TpDiskManage、TpUsbManager 实现热插拔设备的自动检测与挂载,提供设备状态变化的信号驱动通知机制,降低外设管理复杂度。
- 高效网络通信:内建完整的 TCP/UDP Socket 框架,提供 TpTcpSocket、TpUdpSocket、TpTcpServer 等标准化网络接口,支持异步事件驱动的连接管理与数据传输。
- 蓝牙协议栈:基于 BlueZ 实现完整的蓝牙设备配对、音频传输与文件交换能力,通过 TpBluetoothLocal、TpBluetoothAudioManager 提供声明式设备管理接口。
- 应用生命周期管理:提供 TpAppInstall、TpAppDopack 实现沙箱化应用安装,支持权限控制、依赖注入与加密签名验证,确保系统安全性。
- 系统资源监控:通过 TpCpuManage、TpMemory、TpDiskManage 实时采集CPU/内存/磁盘 I/O 等系统指标,为性能优化提供数据支撑。
- 显示系统集成:TpDisplay 提供 DPI 缩放计算与 TpWM 窗口管理器的分辨率适配,支持多显示器配置与运行时分辨率切换。

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# 二、系统优势 🌟

- **自主可控：** 自主研发窗口管理器TpWM与GUI框架，不依赖X11/Wayland。  
- **轻量灵活：** 模块化架构按需裁剪，内存与进程调度优化，资源极致利用，从微型嵌入式设备到高性能移动终端均可灵活部署。  
- **异构兼容：** 统一C/C++开发接口，ARM/x86/RISC-V多平台无缝迁移。  
- **开箱即用：** 预置UI组件库，方便用户快速上手开发应用。  
- **长期维护：** 技术团队长期维护，不用担心遇到问题导致项目无法推动。  
- **中文支持：** 系统内文字中文支持友好。  
- **免费商用：** 免费商用（需保留版权标识），企业可低成本构建定制化系统，支撑产品快速落地。

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# 三、技术架构 💻

TinyPiXOS整体架构图

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<img src="https://file.tinypixos.com/tinypixos/TinyPiXOS整体架构图.jpg" width="600" height="500" >
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# 四、开源协议 📜

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# 五、开源目标 🎯

**TinyPiXOS** 作为一款面向轻量化硬件平台的桌面操作系统，其架构设计复杂、功能模块众多。目前现有版本虽已实现基础能力，仍需要开发者社区的力量共同完善。我们选择将核心框架开源，旨在汇聚开发者智慧，共同打造国产嵌入式操作系统生态基座。

- 🛠️共建国产基座：以TpGUI等三大模块为基座，联合打造自主可控的嵌入式开发生态  
- 🤝包容共创：现有版本难免存在不足，请以开发者视角包容反馈，共同优化  
- 🚀创造无限可能：鼓励基于开源框架构建创新应用，优秀项目将获官方技术支持  
- 🔄持续承诺：核心团队将长期维护系统桌面与应用生态，定期发布关键更新

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# 六、如何参与 🤝

## 项目构建

### 系统环境

- **操作系统**: Ubuntu 22.04.4 LTS  
- **编译器**: gcc g++ 11.4.0  
- **构建工具**: >=CMake 3.5.0  
- **语言标准**: C++11

理论上对操作系统无限制；目前只在 Ubuntu 22.04.4 LTS 进行了验证。编译器版本和构建工具必须相同或高于要求版本。

### 源码下载

拉取代码，可以使用Gitee地址直接下拉，或者使用同步仓库Github拉取

```bash
# git clone https://github.com/TinyPiXOS/TinyPiXOS.git
git clone https://gitee.com/tinypixos/TinyPiXOS.git
```

### 依赖库清单

| 依赖库  | 依赖库文件名 | 推荐版本(项目中已有)  | 已支持的版本 |
|:------:|:------:|:------:|:------:|
| libasound2-dev    | libasound.so  | 1.2.6.1   | 1.2.6.1 |
| libavcodec-dev    | libavcodec.so    | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libavformat-dev   | libavformat.so   | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libavutil-dev     | libavutil.so     | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libswscale-dev    | libswscale.so    | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libswresample-dev | libswresample.so | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libavfilter-dev   | libavfilter.so   | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libavdevice-dev   | libavdevice.so   | 7:4.4.2  | 7:4.4.2, 7:3.4.11 |
| libssl-dev        | libssl.so        | 3.0.2    | 3.0.2 |
| librsvg2-dev      | librsvg-2.so     | 2.52.5   | 2.52.5  |
| libbluetooth      | libbluetooth.so  | 5.64     | 5.64    |
| libdbus           | libdbus-1.so     | 1.12.20  | 1.12.20 |
| bluez-alsa-utils  |                  |          | 3.0.0-2 |
| libasound2-plugin-bluez|             |          | 3.0.0-2 |
| bluez-obexd       |                  |          | 5.64-0  |
| libusb-1.0        |                  |          | 1.0.25  |

### 构建安装

- **安装 依赖环境**

```bash
sudo apt install \
  libsdl2-dev libglib2.0-dev \
  libgbm-dev libgles2 libegl-dev \
  libasound2-dev libssl-dev libavcodec-dev libavformat-dev \
  libavutil-dev libswscale-dev libswresample-dev \
  libavfilter-dev libavdevice-dev librsvg2-dev bluez libbluetooth-dev \
  libdbus-1-dev bluez-alsa-utils libasound2-plugin-bluez bluez-obexd  libusb-1.0-0-dev \
  libleveldb-dev libmarisa-dev libopencc-dev libyaml-cpp-dev libexpat1-dev libbz2-dev

# libgl1-mesa-dev libgles2-mesa-dev libglu1-mesa-dev
```

- **构建 TinyPiXOS 依赖子模块（可跳过）**

```bash
# 更新子模块
git submodule update --init --recursive
# 构建并安装所有子模块依赖库
make -f deps.mk
```

- **构建 TinyPiXOS Debug版本**

```bash
cmake .
make
make install
```

或者显示指定构建版本

```bash
cmake --preset=debug
make
make install
```

- **构建 TinyPiXOS Release版本**

```bash
cmake --preset=release
make
make install
```

- **交叉编译构建 TinyPiXOS Arm64-Debug版本(32位版本将64修改为32即可)**

```bash
cmake --preset=arm64-debug \
    -DCMAKE_C_COMPILER=/your/custom/path/arm-linux-gnueabihf-gcc \
    -DCMAKE_CXX_COMPILER=/your/custom/path/arm-linux-gnueabihf-g++ \
    -DARM_SDK_PATH=/your/sdk/path
make
make install
```

- **交叉编译构建 TinyPiXOS Arm64-Release版本(32位版本将64修改为32即可)**

```bash
cmake --preset=arm64-release \
    -DCMAKE_C_COMPILER=/your/custom/path/arm-linux-gnueabihf-gcc \
    -DCMAKE_CXX_COMPILER=/your/custom/path/arm-linux-gnueabihf-g++ \
    -DARM_SDK_PATH=/your/sdk/path
make
make install
```

### 环境变量

将生成库目录添加至系统环境变量

```bash
gedit ~/.bashrc
export LD_LIBRARY_PATH="/usr/lib/TinyPiX:$LD_LIBRARY_PATH"
```

### 卸载

```bash
make uninstall
```

### 使用说明

#### 目录结构

- **可执行程序安装路径**  
  `/usr/bin/TinyPiX`
- **头文件安装路径**  
  `/usr/include/TinyPiX`
- **动态库安装路径**  
  `/usr/lib/TinyPiX`
- **资源文件安装路径**  
  `/usr/res/TinyPiX`
- **数据文件安装路径**  
  `/usr/data/TinyPiX`
- **系统支持文件安装路径**  
  `/System`

#### 应用程序库引入

```bash
export LD_LIBRARY_PATH="/usr/lib/TinyPiX:$LD_LIBRARY_PATH"
```

```cmake
# TpCore引入
include_directories(/usr/include/TinyPiX/TpCore)
link_directories("/usr/lib/TinyPiX")
link_directories("/usr/lib/TpWM")
target_link_libraries(你的应用程序名称 TpCore)

# TpGUI引入：
include_directories(/usr/include/TinyPiX/TpGUI)
link_directories("/usr/lib/TinyPiX")
target_link_libraries(你的应用程序名称 TpGUI)

# TpUtils引入：
include_directories(/usr/include/TinyPiX/TpUtils)
link_directories("/usr/lib/TinyPiX")
target_link_libraries(你的应用程序名称 TpUtils)
```

#### 配置文件解析

### 2. 配置文件解析

配置文件路径：`/System/conf/tinyPiX.conf`

示例配置，请勿复制注释至tinyPiX.conf：

```ini
[display-setting]
width     = 1080   # 屏幕宽度（建议保持默认）
height    = 720    # 屏幕高度（建议保持默认）
format    = 32     # 颜色深度（不建议修改）

[attribute-setting]
daemon      = 0    # 0=前台运行，1=后台运行
acclerate   = 1    # 0=禁用硬件加速，1=启用
brightness  = 255  # 屏幕亮度（0-255）
sharemem    = 0    # 0=硬盘空间；1=内存空间
shareone    = 1    # 0=多应用不使用共享内存；1=使用共享内存

[system-setting]
simulator   = 1
quitwait    = 15

[mode-setting]
startdir = /opt/project-main/tinyPiXApp/Application/deskTop/bin/
startapp = TpDesktop
```

## 贡献代码

- **提交问题**：在开源仓库的 Issues 页面提交问题或改进建议。
- **贡献代码**：按照贡献指南提交 Pull Request，帮助完善项目。
- **参与讨论**：加入知识星球社区，与其他开发者交流经验。

## 反馈与建议

### 📝 提交前自查

> [!TIP]
✅ 已在 [TinyPiXOS Issues](https://github.com/TinyPiXOS/TinyPiXOS/issues)搜索过同类问题。  
✅ 使用最新版本进行验证后，问题仍然存在。  
✅ 在[知识星球](https://t.zsxq.com/JzbkN)当中检索，但是未找到同类问题。

### 问题反馈渠道

#### 开源仓库Issues

在开源仓库的 Issues 页面提交问题或改进建议。

#### 知识星球反馈

> [!TIP]
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#### 问卷表单反馈

</div>

[提交问题反馈问卷](https://wj.qq.com/s2/22794485/2341/)

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📧 <dev@tinypixos.com>

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- 我们围绕 TinyPiXOS 项目技术栈，搭建了“从零构建桌面操作系统”课程，包括“TinyPiXOS系统学习”. “TinyPiXApp应用开发实战”和“TpWM高级用法实战”三大板块和若干个子专栏，**通过阶梯式能力进阶，赋能开发者体系化掌握嵌入式OS全栈开发能力**。
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