基于uc/os-ii的嵌入式GUI研究与应用
发布时间：2010-8-6 10:23
发布者：lavida
关键词：
GUI
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1． 引言 人机界面是嵌入式系统的重要组成部分，当前比较流行的GUI主要有：Nano-X,microwindows, minigui,QT/Embedded,OpenGUI等，普遍采用客户/服务器结构，多线程概念，主要用于嵌入式Linux系统中。uc/os-ii是一个简单、高效的嵌入式实时操作系统内核，凭借其源代码开放，系统内核可剪裁等特点，被广泛应用到各种嵌入式系统中。但是，uc/os-ii只是一个实时多任务内核，不具有现代操作系统的线程，客户/服务器机制，上述GUI不能方便的运行在uc/os-ii上。 uC/GUI是一个源代码开放的GUI，可以实现Windows风格的图形界面。微型是其最大的特点，占用很小的系统资源，易于移植，功能强大；可以运行在uc/os-ii操作系统中；采用了100%的ANSI C编写，可以应用于任何LCD和CPU中；加上其源代码开放的特点，使用起来非常灵活。 2． 系统组成 系统是基于三星的S3C44B0X， 1MB的Flash：SST39VF160，8MB的SDRAM：HY57V641620；使用了CASIO公司320×240象素STN伪彩色LCD，输入使用4线电阻式触摸屏，操作系统为uc/os-ii ，编译器使用ARM公司ADS1.2；根据实际需要设计了两路A/D转换电路、一路D/A转换电路。 3． uC/GUI的移植 在进行移植之前首先要了解uC/GUI的组织结构。uC/GUI是以ANSI C源码包的形式提供的，由Config和GUI两个目录组成： Config包含了对uC/GUI进行配置的文件 GUI/ConvertMono 使用黑白显示设备时，所要使用的灰度转换函数 GUI/ConvertColor 使用彩色显示设备时，所要使用的彩色转换函数 GUI/Core uC/GUI核心代码 GUI/Font uC/GUI与字体相关的代码文件 GUI/MemDev 内存设备支持文件代码 GUI/LCDDriver LCD驱动文件代码 GUI/Touch 支持触摸屏输入的文件代码 GUI/Widget 控件代码，包括编辑框、列表框、按钮、选择框等 GUI/WM Config目录下包含了LCDConf.h，GUITouchConf.h和GUIConf.h三个文件用来对具体使用的LCD驱动程序、触摸屏驱动程序和uC/GUI进行配置。 uC/GUI的移植过程主要是对Config目录下三个文件的修改，以及进行触摸屏和LCD驱动程序的编写。 3.1触摸屏的移植 在使用触摸屏之前必须将Config目录下GUIConf.h中的GUI_SUPPORT_TOUCH设置为 1，由于项目中使用了操作系统所以同时将GUI_OS也设置为 1。触摸屏触点位置的获得是通过调用GUI/core/目录中GUI_TOUCH_DriverAnalog.c文件中的 GUI_TOUCH_Exec( )函数来实现的，对该函数进行修改后的伪代码如下： void GUI_TOUCH_Exec(void) { 读取触点在触摸屏上（x, y）点实际坐标值； 进行实际坐标值到逻辑坐标的转换； 调用GUI_TOUCH_StoreState(x, y)保存逻辑坐标值； } 系统为了实时得到触点坐标，就要不断调用GUI_TOUCH_Exec( )函数。因此需要在uc/os-ii操作系统中建立一个单独的任务对该函数进行调用，这样可以保证触摸屏任务的实时响应。实现方式如下： void Task_Touch(void*id){ //建立触摸屏任务 while(1){ GUI_TOUCH_Exec(); //调用此函数 OSTimeDly(1); } //延时一个时钟节拍 } 3.2 液晶屏的移植 LCD的移植与具体使用的LCD有关，并且相同的LCD可以有不同的显示模式，这些都影响相关配置文件的修改。本系统使用的是CASIO公司320×240象素STN伪彩色LCD，S3C44B0X中的LCD控制器与LCD的连接方式为8位单扫描方式，显示模式为彩色显示。 配置的参数包含在LCDConf.h文件中，修改后的参数如下： #define LCD_XSIZE 320 //X,Y大小 #define LCD_YSIZE 240 #define LCDCOLOR //定义显示模式 #define LCD_BITSPERPIXEL 8 //每个象素点的位数 #define LCD_SWAP_RB 1 //是否交换蓝色分量和红色分量 #define LCD_FIXEDPALETTE 332 //调色板模式，本例使用3红，3绿，2蓝 #define LCD_MAX_LOG_COLORS (256) //最大的逻辑颜色数 以上是对LCD各配置参数的修改，接下来将完成LCD驱动API函数。其伪代码如下： U32 BUFFER[LCD_YSIZE][ LCD_XSIZE/4] //定义显存, 对显存操作直接反映到LCD上 int LCD_L0_Init(void){ // LCD初始化函数 关闭LCD； 设定S3C44B0X LCD控制寄存器； 打开LCD； return 0; } void LCD_SetPixel(BUFFER, x, y, color) //画象素点函数 BUFFER[(y)][(x)/4]=((BUFFER[(y)][(x)/4]&("(0xff000000>>((x)%4)*8)))|( (c) 另外，在uc/os-ii操作系统中也需要建立一个单独的任务对GUI_Exec()函数进行调用，以保证屏幕的及时刷新，给此屏幕刷新任务分配一个尽量低的优先级，确保核心任务的实时性。实现方式如下： void Task_LCDfresh (void *id) { //该任务完成屏幕刷新 while(1) { GUI_Exec(); //完成屏幕刷新 GUI_X_ExecIdle(); } //空闲任务 } 3.3 uc/os-ii接口文件的编写 uc/os-ii下使用uC/GUI需要提供一些内核接口函数，来实现任务间同步。接口函数实现如下： static OS_EVENT *DispSem; //uC/GUI使用的信号量 int GUI_X_GetTime (void) //获得当前时间 { return ((int)OSTimeGet()); } void GUI_X_Delay (int period) //uC/GUI中的时间延时 { INT32U ticks; ticks = (period * 1000) / OS_TICKS_PER_SEC; OSTimeDly(ticks); } void GUI_X_InitOS (void) //初始化信号量 { DispSem = OSSemCreate(1); } void GUI_X_Lock (void) //锁定GUI任务 { INT8U err; OSSemPend(DispSem, 0, &err); } void GUI_X_Unlock (void){ //解除锁定 OSSemPost(DispSem); } U32 GUI_X_GetTaskId (void) { //返回当前任务的ID号 return ((U32)(OSTCBCur->OSTCBPrio)); } 有了这些内核接口函数，就可以使uC/GUI运行于uc/os-ii系统上。通过任务调度来实现各个任务间的协调工作，在任务建立时注意不要超出GUI/Core/guitask.c中规定的任务最大数GUI_MAXTASK。 4． 中文小字库的实现 uC/GUI 带有多种常用的ASCII字体，也支持UNICODE字符显示。移植GUI目的就是使人机界面友好﹑方便操作，所以对于国内用户来说装入汉字库是必须的。由于嵌入式系统内存资源十分有限，而整个汉字库又十分庞大，装入汉字库就意味着要牺牲很多的内存空间。基于上述考虑本文提出了建立自己的小型汉字库，不但解决了汉字显示问题还节约了宝贵的内存空间。接下来重点讲述小型汉字库的创建方法及其相关程序代码。 uC/GUI的文字显示是通过查找字模的方式实现。字库中每一个字母都有其对应的字模，所有字母的字模都是由GUI_FONT和GUI_FONT_PROP这两个结构体来统一管理。从汉字库中选出所必须的汉字，组成自己的汉字库，选出的汉字其机内码可能是不连续的，这样必须要为每一个汉字建立一个GUI_FONT_PROP结构，再将它们链接成链表。此种方法比较烦琐，要为每个汉字都建立一个链表结构。本文提出了一种新的构造方式，即采取自定义的编码。自定义的编码也是两个字节，但这些编码必须是连续的，这样就将不连续的汉字机内码映射到此连续区域。此时只需要建立一个GUI_FONT_PROP结构就可以管理所有的汉字了。比如要实现“参数设置”这四个汉字，具体实现的伪代码如下： /* 参 */ GUI_FLASH const unsigned char acFontHZ12_b2ce[24] = {……………} //汉字“参”的点阵 /* 数 */ GUI_FLASH const unsigned char acFontHZ12_cafd[24] = {……………} //汉字“数”的点阵 /* 设 */ GUI_FLASH const unsigned char acFontHZ12_c9e8[24] = {……………} //汉字“设”的点阵 /* 置 */ GUI_FLASH const unsigned char acFontHZ12_d6c3[24] = {……………} //汉字“置”的点阵 GUI_FLASH const GUI_CHARINFO GUI_FontHZ12_CharInfo[4] = { //建立自己的汉字库 { 12, 12, 2, (void GUI_FLASH *)&acFontHZ12_b2ce }, //参0xa1a1 { 12, 12, 2, (void GUI_FLASH *)&acFontHZ12_cafd }, //数0xa1a2 { 12, 12, 2, (void GUI_FLASH *)&acFontHZ12_c9e8 }, //设0xa1a3 { 12, 12, 2, (void GUI_FLASH *)&acFontHZ12_d6c3 } //置0xa1a4 }； GUI_FLASH const GUI_FONT_PROP GUI_FontHZ12_Propa2= { 0xa1a1, //映射地址起始位置 0xa1fe, //映射地址结束位置 &GUI_FontHZ12_CharInfo[0], //字模代码入口位置 0 }; GUI_FLASH const GUI_FONT GUI_FontHZ12 = { GUI_FONTTYPE_PROP_SJIS, //字体类型 12, //字体的高度 12, //字体Y轴的间距 1, //Y轴的放大倍数 1, //X轴的放大倍数 (void GUI_FLASH *)&GUI_FontHZ12_Propa2 }; 完成上述代码后，再将GUIConfig.h中的GUI_DEFAULT_FONT设置为：&GUI_FontHZ12 ；在GUI/Core/GUI.H中定义：extern const GUI_FONT GUI_FontHZ12 ；至此移植的主要工作已完成，将修改后的代码加入工程中一起编译，汉字就能显示在LCD屏幕上了。 5． uC/GUI应用实例 本文中数据采集主要是对离子信号采集，并将采集到的信号进行绘图。对于采集时的各种参数需要人工设置，包括：触发方式﹑采集间隔﹑脉冲宽度﹑显示时间﹑累加次数﹑平均次数。另一种需要采集的是温度，包括：样品温度﹑腔体温度﹑尾部温度﹑扩散内温﹑扩散外温。 6． 结束语 具体应用证明，uC/GUI结构紧凑，功能完善，支持多种硬件平台，在多任务环境下工作稳定可靠，非常适合做uC/OS-ii的图形用户界面。而且uC/GUI还提供了几个非常有用的工具软件，其中包括一个仿真器，它使得在进行移植工作的同时，就可以在仿真器上进行软件界面部分的程序编写，给整个软件的编写提供了有力的支持，加快了整个系统的开发速度。另外，uc/GUI强大的图形功能，使人机界面更加丰富、友好，使其在嵌入式系统中得到了广泛应用。 |
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