嵌入式圖形系統(tǒng)μc/GUI的移植和開發(fā)
摘要
嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)已成為新的行業(yè)熱點(diǎn),而嵌入式圖形系統(tǒng)的開發(fā)近年來隨著嵌入式系統(tǒng)的深入而不斷推陳出新。本文首先概述嵌入式系統(tǒng)及其嵌入式圖形系統(tǒng)gui的現(xiàn)狀,然后具體描述μc/GUI圖形系統(tǒng)和其移植重點(diǎn)、程序開發(fā)以及和其他圖形系統(tǒng)比較優(yōu)缺點(diǎn)。
gui 在嵌入式系統(tǒng)或?qū)崟r(shí)系統(tǒng)中的地位
越來越多的市場(chǎng)需求數(shù)據(jù)顯示,包括 pda、娛樂消費(fèi)電子、機(jī)頂盒、dvd等影音設(shè)備、wap 手機(jī)等高端電子產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用,原先僅在軍工、工業(yè)控制等領(lǐng)域中使用的gui圖形系統(tǒng),受到越來越多的關(guān)注。
對(duì)于輕量級(jí) gui 的系統(tǒng)而言,對(duì) gui 的要求相對(duì)較低,如傳統(tǒng)51類型單片機(jī)這類系統(tǒng)一般不希望建立在龐大累贅的、非常消耗系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)和 gui 之上,如 windows 或 x window。目前此類系統(tǒng)都直接使用原有編程手段,采用比較簡(jiǎn)單的手法實(shí)現(xiàn) gui。對(duì)于太過龐大和臃腫的gui系統(tǒng)而言,μc/gui這類可運(yùn)用于此類資源較緊張的輕型 gui 的需求更加突出。
μc/gui簡(jiǎn)介及其配制
μc/gui是美國(guó)micrium公司出品的一款針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)秀圖形軟件。它是為任何使用lcd圖形顯示的應(yīng)用提供高效的獨(dú)立于處理器及l(fā)cd控制器而設(shè)計(jì)的圖形用戶接口,它適用單任務(wù)或是多任務(wù)系統(tǒng)環(huán)境。架構(gòu)基于模塊化設(shè)計(jì),由不同的模塊中的不同層組成。包括液晶驅(qū)動(dòng)模塊,內(nèi)存設(shè)備模塊,窗口系統(tǒng)模塊,窗口控件模塊,反鋸齒模塊和觸摸屏及外圍模塊。其主要特性包括豐富圖形庫(kù),多窗口、多任務(wù)機(jī)制,窗口管理及豐富窗口控件類(按鈕、檢驗(yàn)框、單/多行編輯框、列表框、進(jìn)度條、菜單等),多字符集和多字體支持,多種常見圖像文件支持,鼠標(biāo)、觸摸屏支持,靈活自由配制等特性。
圖1 μc/gui模塊及開發(fā)套件
在開發(fā)套件上,μc/gui提供眾多工具輔助開發(fā),包括位圖轉(zhuǎn)換器,字體轉(zhuǎn)換器,μc/gui viewer和非常完善的基于pc平臺(tái)的模擬器,如圖1所示,其中μc/gui核心模塊和lcd驅(qū)動(dòng)模塊是必須的,其他均是可配置可選擇模塊。由于μc/gui并非針對(duì)某一平臺(tái)而設(shè)計(jì),它可以運(yùn)行于所有支持ansi c的平臺(tái)上,所以在pc上調(diào)試成功的應(yīng)用程序可以原封不動(dòng)的移植到平臺(tái)上,避免繁瑣的片上調(diào)試過程。
μc/gui可以在任何的cpu上運(yùn)行, 能夠適應(yīng)絕大多數(shù)的使用黑白或彩色lcd的應(yīng)用,它提供非常好的允許處理灰度的顏色管理。還提供一個(gè)可擴(kuò)展的2d圖形庫(kù)及占用極少ram的窗口管理體系。在μc/gui的最初典型配制可包括是否需要操作系統(tǒng)支持,是否需要內(nèi)存設(shè)備支持,是否需要窗口支持,是否需要抗鋸齒支持等眾多選項(xiàng),這對(duì)于gui的定制和gui的體積是非常重要的。小型系統(tǒng)需求ram100bytes,堆棧500bytes,rom10kbytes,完全滿足資源非常緊張的系統(tǒng)之中。
mc/gui移植重點(diǎn)和應(yīng)用程序開發(fā)
(1) 首先定義guiconf.h和lcdconf.h這兩個(gè)文件,前者是μc/gui功能模塊和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間(用于內(nèi)存設(shè)備和窗口對(duì)象)大小,默認(rèn)字體設(shè)置等基本gui預(yù)定義控制的定義。后者lcdconf.h為lcd大小,控制器類別,總線寬度,顏色選取等lcd參數(shù)控制文件。gui/core/lcd_confdefaults.h文件內(nèi)可以找到所有囊括lcd配制默認(rèn)選項(xiàng),包括lcd屏個(gè)數(shù),控制器個(gè)數(shù) ,調(diào)色板,屏幕反向設(shè)置等眾多配制選項(xiàng)。如果配備觸摸屏可以通過guitouchconf.h進(jìn)行配制,根據(jù)觸摸屏及其控制芯片編制以下幾個(gè)函數(shù)
void touch_x_activatex (void);// 準(zhǔn)備y軸數(shù)據(jù)測(cè)量
void touch_x_activatey (void);// 準(zhǔn)備x軸數(shù)據(jù)測(cè)量
int touch_x_measurex(void); // 根據(jù)ad轉(zhuǎn)換結(jié)果返回x的值
int touch_x_measurey(void); // 根據(jù)ad轉(zhuǎn)換結(jié)果返回y的值
以上幾個(gè)函數(shù)在gui_touch_exec()會(huì)被調(diào)用。
(2) 對(duì)于lcd自帶控制器類別的液晶屏,通過lcdconf.h中的總線接口和寄存器接口進(jìn)行硬件接口的配制和定義。對(duì)于片上集成lcd控制器平臺(tái)而言,通過對(duì)片內(nèi)lcd控制器寄存器的設(shè)置來配制lcd接口信號(hào)。在一般的lcd中需要配制的lcd接口信號(hào)包括vframe幀同步信號(hào),vline線同步脈沖信號(hào),vclk象素時(shí)鐘信號(hào),vm信號(hào)和數(shù)據(jù)位不等的象素點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。[!--empirenews.page--]
(3) lcd驅(qū)動(dòng)編程的實(shí)質(zhì)是液晶屏上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的顯存編程,最底層調(diào)用函數(shù)為畫點(diǎn)函數(shù),用戶可根據(jù)自身平臺(tái)情況根據(jù)總線接口和寄存器接口或者lcd控制器寄存器進(jìn)行操作。_setpixel(),_getpixel(),xorpixel()為最底層直接對(duì)顯存操作函數(shù)。mc/gui提供部分控制器驅(qū)動(dòng),文件為gui/lcddriver/lcdslin.c,如sed1335,t6963等簡(jiǎn)單lcd控制器。核心函數(shù)為lcd_write(). _setpixel()調(diào)用lcd_write()寫顯存。
(4) 在samplegui_x文件夾內(nèi)包括有與硬件聯(lián)系緊密的文件,包括gui_x.c,gui_x_embos.c, gui_x_ucos.c等文件, gui_x.c包括大部分與硬件的關(guān)聯(lián)函數(shù),如定時(shí)器的初始化和觸摸屏相關(guān)函數(shù)。mc/gui與操作系統(tǒng)掛接的核心是定時(shí)器的設(shè)置和掛接。μc/GUI是通過延時(shí)函數(shù)gui_delay()調(diào)用gui_x_delay,再調(diào)用gui_exec()處理窗口部件中的回調(diào)函數(shù)進(jìn)行重繪。在任何一款嵌入式操作系統(tǒng)中都需要定時(shí)器的心臟跳動(dòng)作用,支持os的μc/gui可以通過定時(shí)器的設(shè)置達(dá)到嵌入式操作系統(tǒng)和圖形系統(tǒng)的實(shí)時(shí)和同步操作。在gui_x_ucos.c中通過μc/os中的延時(shí)程序同μc/gui掛接實(shí)現(xiàn)整合。
圖2 μc/gui軟件結(jié)構(gòu)圖
(5) 經(jīng)過移植之后,gui應(yīng)用程序開發(fā)通過μc/gui而變得非常容易,在調(diào)用gui_init()后,用戶可以根據(jù)需要正確配制μc/gui后,可使用其強(qiáng)大的庫(kù)函數(shù)和豐富的gui資源進(jìn)行編程。在gui編程過程中,可以打開抗鋸齒功能減小圖形失真,得到高質(zhì)量的圖形和字體效果。采用內(nèi)存設(shè)備能有效克服閃爍現(xiàn)象,獲得更快的顯示速度,但它和抗鋸齒功能一樣需要額外的內(nèi)存開銷。
μc/gui和其他圖形系統(tǒng)的比較
(1) μc/gui優(yōu)勢(shì)在于其體積小,配制性強(qiáng),運(yùn)用領(lǐng)域非常之廣泛。相對(duì)于眾多嵌入式圖形系統(tǒng),如microwindows/nanox, opengui, qt/embedded, minigui等,只要滿足ram100bytes,堆棧500bytes,rom10kbytes的小型系統(tǒng)中都可以運(yùn)行μc/gui,而這個(gè)需求是其他圖形系統(tǒng)所不及的,可以廣泛運(yùn)用到國(guó)內(nèi)已經(jīng)運(yùn)用非常成熟的單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi),增強(qiáng)系統(tǒng)性能。在資源豐富的大型系統(tǒng)中,也只需要ram2-6kb,堆棧1200bytes,rom30-60kb就可以滿足mc/gui的各種功能。對(duì)比于其他圖形系統(tǒng)最少幾百k,動(dòng)輒上m的系統(tǒng)而言是非常有優(yōu)勢(shì)的。其眾多的配制,滿足不同需求用戶需要,方便靈活小巧,實(shí)用性大大增強(qiáng)。
(2) 平臺(tái)的廣泛性,移植方便。由于μc/gui是100%c編寫,適應(yīng)絕大多數(shù)軟硬平臺(tái),其適應(yīng)性非常強(qiáng),相對(duì)于眾多具有軟硬件針對(duì)性的圖形系統(tǒng)而言,結(jié)構(gòu)劃分和模塊劃分非常清晰,分設(shè)專門的lcd驅(qū)動(dòng)模塊,移植簡(jiǎn)單方便。代碼量相對(duì)較小,易操作可擴(kuò)展性強(qiáng),方便用戶定制和自主更新完善滿足個(gè)性需求。
結(jié)語
本文著重介紹了μc/gui和其移植方法,作為一個(gè)面向嵌入式系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng),μc/gui系統(tǒng)需求、執(zhí)行效率、可定制方面非常出色,體積小,移植方便,程序適應(yīng)平臺(tái)廣泛,在嵌入式系統(tǒng)研發(fā)過程中大大簡(jiǎn)化了圖形系統(tǒng)開發(fā)的周期和難度,具有很高的實(shí)用價(jià)值。