STemwin圖形庫移植與運用
?一、環境介紹
STM32程序開發IDE: keil5
STM32程序風格: 采用寄存器方式開發，注釋齊全，執行效率高，方便移植
硬件包含: 一塊STM32F103ZET6開發板、一個3.5寸TFT電阻觸摸顯示屏(使用的是正點原子的3.5寸電阻觸摸屏)
前言：STemwin圖形界面庫比較吃內存的，一般跑圖形界面庫都需要配一塊SRAM，M3系列官方推薦頻率是72MHZ(當前也是可以超頻的)，界面不是非常復雜，刷新要求不是特別高的情況下，跑起來還是不錯的。
這篇文章主要講解Stemwin的移植與基本使用。
下面示例圖是為了講解STemwin基本用法，做的界面兩個例子。 QQ應用的界面完成之后加上網卡就可以完成局域網之間多個設備之間聊天了。
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二、STemwin介紹
2.1 emWin介紹
emWin是由德國SEGGER公司開發，可為圖形LCD設計提供高級支持，極大簡化了LCD設計。為恩智浦ARM微控制器用戶免費提供的emWin圖形庫。
在國內做嵌入式系統的大部分都使用emwin，其簡單來說就是一套圖形庫。
做電子硬件開發，常常要為設計一個良好的UI傷透腦筋，寫很多的代碼也不盡人意，還要不斷調試，emwin正是解決這種用戶界面需求的圖形庫，只要在你的設計中嵌入這種圖形庫，就能很方便使用里面的模塊化設計，既能提高設計界面圖形質量，還大大的減少開發時間。
SEGGER公司的產品
Segger微控制器股份有限公司開發與發布軟件開發工具及ANSI?C軟件組件(中間件)給嵌入式系統使用并應用在許多工業應用中，如通信、醫療儀器、消費性電子產品、汽車工業及工業自動化設備。
- EmWin是SEGGER公司設計用來提供一個有效率的、與處理器與顯示控制器無關的、可應用在任何圖形顯示器的圖形用戶界面.
- J-Link是SEGGER公司為支持仿真ARM內核芯片推出的仿真器。
- emOS是SEGGER公司開發的一個實時操作系統，使用最小的資源提供一個完整的多任務系統，被設計應用在許多難處理的即時應用當中。
- emFile是SEGGER公司開發的嵌入式文件系統，支持FAT12、FAT16及FAT32。已經在保持最高速的前提下，優化了emFile，使之在RAM和ROM里占最小的存儲器空間
- embos/ip是Segger開發的嵌入式TCP/IP程序驅動庫。它是一個與中央處理器架構無關、且高效能的TCP/IP驅動庫，在速度上、功能上及最小結構上已經做了最佳的優化。
- emUSB?是Segger開發的嵌入式USB協議棧。采用ANSI?C的格式撰寫，具有大批量通信傳輸和集成諸如MSD、CDC或HID設備類等特點。
拓展資料:
嵌入式系統無疑是當前最熱門最有發展前途的IT應用領域之一。
嵌入式系統用在一些特定專用設備上，通常這些設備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，有時對實時響應要求很高等。特別是隨著消費家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常見到的手機、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3 Player、數字相機（DC）、數字攝像機(DV)、U-Disk、機頂盒(Set Top Box)、高清電視(HDTV)、游戲機、智能玩具、交換機、路由器、數控設備或儀表、汽車電子、家電控制系統、醫療儀器、航天航空設備等等都是典型的嵌入式系統。
Keil軟件
Keil公司是一家業界領先的微控制器（MCU）軟件開發工具的獨立供應商。
Keil公司由兩家私人公司聯合運營，分別是德國慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美國德克薩斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和銷售種類廣泛的開發工具，包括ANSI C編譯器、宏匯編程序、調試器、連接器、庫管理器、固件和實時操作系統核心（real-time kernel）。
Keil 官網雖然沒有發布中文版本，但是Keil 系列軟件卻被中國80%以上的軟硬件工程師使用，但凡與電子相關的專業，都會開始從單片機和計算機編程開始學習，而學習單片機自然會用到Keil 軟件。國內由米爾科技、億道電子、英倍特提供Keil 的銷售和技術支持服務，他們是ARM公司合作伙伴，也是國內領先的嵌入式解決方案提供商。
2.2 UCGUI與STemwin介紹
說起UCGUI得先從UCOS說起，在國內做嵌入式系統的，開始入門OS的時候，大家應該都會選擇uC/OS，主要是因為代碼開源且資料眾多。由于uC/OS的原因大家也一定接觸了uC/GUI的嵌入式圖形軟件庫。其實uC/Gui的核心代碼并不是Micrium公司開發的，而是Segger公司為Micrium公司定制的圖形軟件庫，當然也是基于Segger公司的emwin圖形軟件庫開發的。所有說uC/GUI和emwin的使用方法沒有區別。
在以前較舊的版本程序中uC/Gui的源代碼是開源的（可以在網上能夠找到），但是新版本的程序emWin和uC/gui只對用戶提供庫文件，是不開源的。
Segger 除了向Micrium公司提供定制的uC/GUI版本，還向其他的IC廠家提供定制服務，比如: 向ST 公司出售了emWin 的版權，從而ST公司也得到了定制版的emWin，然后改了名字叫 STemWin。當用戶在 STM32 芯片上使用 emWin 軟件庫時，是不需要向 emWin 或 ST 公司付費的。還有NXP公司也使用了emWin的圖形庫，大家使用NXP芯片的時候同樣也不需要支付費用。
總而言之，uC/GUI和STemWin都是 Segger 公司的 emWin 產品，而且它們的版本編號是統一的，如 uC/GUI 目前最新版本命名為uC-GUI V5.24， STemWin 最新版本命名為STemWin Library V5.24，emWin 最新版本則為 emWin V5.24，所以，要比較這三個軟件庫功能上的區別，只需要看它們的版本號就可以了。
在選擇的時候，雖然功能上沒有區別，但因為版權付費問題，在實際使用時就需要根據自己的平臺來選擇。如果我們使用的是 STM32 開發平臺，自然我們選擇的是STemWin；如果我們使用的是NXP的平臺，我們就是用為NXP定制的emwim。
在使用特定的平臺，我們也需要選擇定制的emWin，在STemWin里有一個檢測機制確定代碼所運行的平臺，若是 STM32 芯片，則運行正常，若非 STM32 芯片，就不能正常使用了。同樣，NXP也是一樣的機制。
如果使用的芯片沒有授權emWin的版權，可以推薦使用UCGUI。
emWin官方下載地址：emWin
STemWin官方下載地址：STM32CubeF1 - STM32Cube MCU Package for STM32F1 series (HAL, Low-Layer APIs and CMSIS, USB, TCP/IP, File system, RTOS, Graphic - and examples running on ST boards) - STMicroelectronics
GCGUI官網下載地址：https://www.micrium.com/
2.3 為什么要學習圖形界面框架?
很多產品需要人機交互，人機交互大多數是通過LCD來完成的，所以就需要我們在應用中設計LCD交互界面，簡單的UI界面我們可以自己寫代碼完成，但是比較復雜、絢麗的界面自己來做就比較困難了。STemWin中提供了很多的控件，我們可以使用這些控件來完成復雜的界面設計。
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2.4 emwin下載地址
emwin下載地址: SEGGER - The Embedded Experts - Downloads - emWin
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三、STemwin基本移植(不帶操作系統)
3.1 獲取keil軟件自帶的emwin庫
在keil軟件的安裝目錄下，自帶了emwin的所有資料，適合NXP（恩智浦）單片機使用。
路徑: \ARM\Segger\emWin
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3.2 下載STemwin圖形界面庫
STemwin適合在ST意法半導體的芯片上使用，Stemwin的資料包可直接在ST官網上進行下載。
ST意法半導體官網首頁地址: https://www.st.com
下面是下載的步驟截圖:
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3.3 添加STemwin文件到工程
移植之前，需要先準備一個帶LCD屏驅動、觸摸屏驅動的完整Keil工程。
(1) 在工程目錄下創建一個ST_EMWIN文件夾，用于存放STEMWIN相關的文件
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(2) 拷貝的目錄
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inc文件夾從下載的包里直接拷貝過來，不做任何修改。
Config文件夾里留下以下文件:
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Lib目錄下留下以下文件: (不帶OS的庫文件)
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(3) 在keil軟件里創建一個新的分組，用于存放STemwin文件。
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(4) 添加頭文件路徑
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3.4 屏蔽沒有用到的LCDConf.h頭文件
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3.5 修改GUIConf.h文件
GUIConf.h是STemwin的核心配置文件，主要配置操作系統、觸摸屏、最大窗口的支持。
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3.6 修改GUIConf.c文件
GUIConf.c文件配置STemwin運行時需要的內存，如果使用了SRAM外擴內存，可以將數組定義在外部的SRAM空間。
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3.7 修改GUIDRV_Template.c文件
GUIDRV_Template.c文件是LCD屏的驅動模板文件，需要根據自己的LCD屏驅動進行修改。
主要修改的函數是: 畫點函數、讀點函數。
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NT35310_Fill(x0,y0,x1,y1,LCD_COLORINDEX); |
3.8 修改LCDConf_FlexColor_Template.c文件
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void LCD_X_Config(void) { GUI_DEVICE * pDevice; pDevice = GUI_DEVICE_CreateAndLink(&GUIDRV_Template_API, GUICC_M565, 0, 0); LCD_SetSizeEx (0, XSIZE_PHYS , YSIZE_PHYS); LCD_SetVSizeEx(0, VXSIZE_PHYS, VYSIZE_PHYS); //觸摸屏校準參數設置 GUI_TOUCH_Calibrate(GUI_COORD_X,0,319,0,319); GUI_TOUCH_Calibrate(GUI_COORD_Y,0,479,0,479); //這兩個函數在GUI.h文件的1292行定義 } |
GUIDRV_Template_API 變量是在GUI.h的167行定義。
GUI_TOUCH_Calibrate函數是在GUI.h的
3.9 增加觸摸屏底層接口代碼
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這4個函數原型在GUI.h文件的1404行聲明。
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在GUIDRV_Template.c文件下面增加這4個觸摸屏的接口函數。
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#include "touch_xpt2046.h"
void GUI_TOUCH_X_ActivateX(void) { //激活X }
void GUI_TOUCH_X_ActivateY(void) { //激活Y }
int GUI_TOUCH_X_MeasureX(void) { //測量X TOUCH_ReadXY(); return touch.x; }
int GUI_TOUCH_X_MeasureY(void) { //測量Y TOUCH_ReadXY(); return touch.y; } |
3.10 添加GUI_X.c文件
觸摸屏底層函數增加之后，再次編譯。
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這4個函數，在GUI_X.c文件里定義，需要將GUI_X.c文件添加到工程中。
GUI_X.c文件路徑: \en.stemwin\STemWin_Library_V1.2.0\Libraries\STemWinLibrary532\OS\GUI_X.c
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將GUI_X.c文件拷貝到工程目錄下的ST_EMWIN\Config目錄下。
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3.11 定時器提供時間基準與輪詢觸摸屏
在STemwin的GUI_X.c文件里，帶有GUI_X_Delay()延時函數，該延時函數是通過OS_TimeMS變量來計算延時的時間，如果需要使用該延時函數，就需要在自己工程的硬件定時器里1ms的頻率自增OS_TimeMS變量，提供時間基準。
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需要使用觸摸屏，就需要定期調用GUI_TOUCH_Exec()函數，每秒100次的頻率調用。
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3.13 對移植結果進行基本測試
進行GUI框架初始化之前，需要先開啟CRC時鐘校驗。
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/*獲取觸摸屏狀態\設置光標位置*/ void Touch_Process(void) { GUI_PID_STATE STATE; //該變量為GUI觸屏的x y位置存儲坐標 GUI_TOUCH_GetState(&STATE); //獲取觸摸屏狀態 if(STATE.Pressed == 1) //按下 { GUI_CURSOR_SetPosition(STATE.x,STATE.y);//設置光標位置 GUI_CURSOR_Show(); //設置顯示光標 } } |
運行效果如下:
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3.13 測試SEGGER官方DEMO代碼
SEGGER官方提供的DEMO代碼，在ST意法半導體的官網上下載的包里沒有提供，需要去SEGGER官方提供的emwin包里獲取。在keil軟件的安裝目錄下，有完整的emwin包，可以找到DEMO代碼。
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將GUIDemo文件夾全部拷貝到工程目錄下，并將里面所有的.c文件加到工程中。
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四、STemwin基本運用
4.1 GUIBuilder軟件使用
GUIBulider是emwin官方出的軟件，每個版本的emwin都有其對應版本的。
GUIBulider軟件，控件非常齊全，熟練使用 GUIBulider在使用emWin設計GUI界面的時候會起到事半功倍的效果，使用這款軟件就不需要我們自己用C語言編寫界面了，可以在 GUIBulider 中設計好界面，然后導出C程序，十分的方便。
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GUIBulider生成的代碼只是一個界面框架，程序執行的邏輯代碼需要用戶自己填充。
邏輯代碼比如： 按下按鍵做什么，松開按鍵做什么等等，這些需要用戶自己設計。
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4.2 STemwin外置中文字庫設置
(1) 制作GBK中文字庫
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制作好的字庫效果:
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字庫制作好之后，可以通過文件系統+SD將字庫文件燒寫到板載的W25Q64 FLASH里指定位置，方便后續調用。
(2) 制作ASCII 碼字庫
上面制作了GBK中文字庫，這里還需要制作尺寸一樣的ASCII碼字庫，方便顯示與中文大小相同的英文字母和標點符號。
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!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~ |
注意: 最前面有個空格。 一共95個數據。
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存放到程序里的只能放 12號字體、16號字體、24號字體。 太大的字體Keil軟件存放不了。
超出了24號的字體，可以像GBK中文字庫一樣存放到FLASH W25Q128里，使用的時候在去讀取數據，這樣就不會占用CPU本身的FLASH空間。
(3) 制作好的字庫文件列表
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(4) 添加ASCII碼字庫和GBK字庫的支持
先將字庫的必要文件添加到工程中: (如果用不到這么多字體可以自己添加要使用的大小)
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#define GUI_FONTTYPE_PROP_USER \ GUIPROP_X_DispChar, \ (GUI_GETCHARDISTX*)GUIPROP_X_GetCharDistX, \ GUIMONO_GetFontInfo, \ GUIMONO_IsInFont, \ (GUI_GETCHARINFO *)0, \ (tGUI_ENC_APIList*)0 |
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QQ登錄界面(中文顯示)
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QQ登錄框點擊登錄按鈕之后登錄成功的效果
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4.3 實體按鍵操作界面控件
GUI_SendKeyMsg()函數: 向一個指定的按鍵發送一個狀態消息。
函數原型: void GUI_SendKeyMsg(int Key, int Pressed);
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參數 |
含意 |
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Key |
可以是任何可擴展的 ASCII 字符（在 0x20 和 0xFF 之間）或者任何預定義的μC/GUI 信息碼。 |
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Pressed |
鍵的狀態（參 GUI_StoreKeyMsg()） |
示例:
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key=KEY_Scanf(); switch(key) { case 1: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_BACKTAB, 1);//選擇上一個聚焦控件 break; case 2: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_ENTER,1); //回車 break; case 3: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_TAB, 1); //選擇下一個聚焦控件 break; case 4: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_SPACE,1); //空格鍵 break; default: /*發送按鈕松開消息*/ GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_BACKTAB,0); //選擇上一個聚焦控件 GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_ENTER,0); //回車 GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_TAB, 0); //選擇下一個聚焦控件 GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_SPACE,0); //空格鍵 break; } |
審核編輯：湯梓紅
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