嵌入式圖形系統μc/GUI的移植和開發

摘要
　　嵌入式系統的開發已成為新的行業熱點,而嵌入式圖形系統的開發近年來隨著嵌入式系統的深入而不斷推陳出新。本文首先概述嵌入式系統及其嵌入式圖形系統gui的現狀,然后具體描述μc/GUI圖形系統和其移植重點、程序開發以及和其他圖形系統比較優缺點。

　　gui 在嵌入式系統或實時系統中的地位

　　越來越多的市場需求數據顯示，包括 pda、娛樂消費電子、機頂盒、dvd等影音設備、wap 手機等高端電子產品得到廣泛應用，原先僅在軍工、工業控制等領域中使用的gui圖形系統，受到越來越多的關注。

　　對于輕量級 gui 的系統而言，對 gui 的要求相對較低，如傳統51類型單片機這類系統一般不希望建立在龐大累贅的、非常消耗系統資源的操作系統和 gui 之上，如 windows 或 x window。目前此類系統都直接使用原有編程手段，采用比較簡單的手法實現 gui。對于太過龐大和臃腫的gui系統而言，μc/gui這類可運用于此類資源較緊張的輕型 gui 的需求更加突出。

　　μc/gui簡介及其配制

　　μc/gui是美國micrium公司出品的一款針對嵌入式系統的優秀圖形軟件。它是為任何使用lcd圖形顯示的應用提供高效的獨立于處理器及lcd控制器而設計的圖形用戶接口，它適用單任務或是多任務系統環境。架構基于模塊化設計，由不同的模塊中的不同層組成。包括液晶驅動模塊，內存設備模塊，窗口系統模塊，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，多窗口、多任務機制，窗口管理及豐富窗口控件類(按鈕、檢驗框、單/多行編輯框、列表框、進度條、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、觸摸屏支持，靈活自由配制等特性。

　　圖1 μc/gui模塊及開發套件

　　在開發套件上，μc/gui提供眾多工具輔助開發，包括位圖轉換器，字體轉換器，μc/gui viewer和非常完善的基于pc平臺的模擬器，如圖1所示，其中μc/gui核心模塊和lcd驅動模塊是必須的，其他均是可配置可選擇模塊。由于μc/gui并非針對某一平臺而設計，它可以運行于所有支持ansi c的平臺上，所以在pc上調試成功的應用程序可以原封不動的移植到平臺上，避免繁瑣的片上調試過程。

　　μc/gui可以在任何的cpu上運行， 能夠適應絕大多數的使用黑白或彩色lcd的應用，它提供非常好的允許處理灰度的顏色管理。還提供一個可擴展的2d圖形庫及占用極少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支持，是否需要內存設備支持，是否需要窗口支持，是否需要抗鋸齒支持等眾多選項，這對于gui的定制和gui的體積是非常重要的。小型系統需求ram100bytes，堆棧500bytes，rom10kbytes，完全滿足資源非常緊張的系統之中。

　　mc/gui移植重點和應用程序開發

　　(1) 首先定義guiconf.h和lcdconf.h這兩個文件，前者是μc/gui功能模塊和動態存儲空間(用于內存設備和窗口對象)大小，默認字體設置等基本gui預定義控制的定義。后者lcdconf.h為lcd大小，控制器類別，總線寬度，顏色選取等lcd參數控制文件。gui/core/lcd_confdefaults.h文件內可以找到所有囊括lcd配制默認選項，包括lcd屏個數，控制器個數 ，調色板，屏幕反向設置等眾多配制選項。如果配備觸摸屏可以通過guitouchconf.h進行配制，根據觸摸屏及其控制芯片編制以下幾個函數

　　void touch_x_activatex (void)；// 準備y軸數據測量

　　void touch_x_activatey (void)；// 準備x軸數據測量

　　int touch_x_measurex(void); // 根據ad轉換結果返回x的值

　　int touch_x_measurey(void); // 根據ad轉換結果返回y的值

　　以上幾個函數在gui_touch_exec()會被調用。

　　(2) 對于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行硬件接口的配制和定義。對于片上集成lcd控制器平臺而言，通過對片內lcd控制器寄存器的設置來配制lcd接口信號。在一般的lcd中需要配制的lcd接口信號包括vframe幀同步信號，vline線同步脈沖信號，vclk象素時鐘信號，vm信號和數據位不等的象素點數據輸出信號。

(3) lcd驅動編程的實質是液晶屏上的點對應的顯存編程，最底層調用函數為畫點函數，用戶可根據自身平臺情況根據總線接口和寄存器接口或者lcd控制器寄存器進行操作。_setpixel()，_getpixel()，xorpixel()為最底層直接對顯存操作函數。mc/gui提供部分控制器驅動，文件為gui/lcddriver/lcdslin.c，如sed1335，t6963等簡單lcd控制器。核心函數為lcd_write(). _setpixel()調用lcd_write()寫顯存。

　　(4) 在samplegui_x文件夾內包括有與硬件聯系緊密的文件，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聯函數，如定時器的初始化和觸摸屏相關函數。mc/gui與操作系統掛接的核心是定時器的設置和掛接。μc/GUI是通過延時函數gui_delay()調用gui_x_delay，再調用gui_exec()處理窗口部件中的回調函數進行重繪。在任何一款嵌入式操作系統中都需要定時器的心臟跳動作用，支持os的μc/gui可以通過定時器的設置達到嵌入式操作系統和圖形系統的實時和同步操作。在gui_x_ucos.c中通過μc/os中的延時程序同μc/gui掛接實現整合。

　　圖2 μc/gui軟件結構圖

　　(5) 經過移植之后，gui應用程序開發通過μc/gui而變得非常容易，在調用gui_init()后，用戶可以根據需要正確配制μc/gui后，可使用其強大的庫函數和豐富的gui資源進行編程。在gui編程過程中，可以打開抗鋸齒功能減小圖形失真，得到高質量的圖形和字體效果。采用內存設備能有效克服閃爍現象，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存開銷。

　　μc/gui和其他圖形系統的比較

　　(1) μc/gui優勢在于其體積小，配制性強，運用領域非常之廣泛。相對于眾多嵌入式圖形系統，如microwindows/nanox， opengui， qt/embedded， minigui等，只要滿足ram100bytes，堆棧500bytes，rom10kbytes的小型系統中都可以運行μc/gui，而這個需求是其他圖形系統所不及的，可以廣泛運用到國內已經運用非常成熟的單片機系統內，增強系統性能。在資源豐富的大型系統中，也只需要ram2-6kb，堆棧1200bytes，rom30-60kb就可以滿足mc/gui的各種功能。對比于其他圖形系統最少幾百k，動輒上m的系統而言是非常有優勢的。其眾多的配制，滿足不同需求用戶需要，方便靈活小巧，實用性大大增強。

　　(2) 平臺的廣泛性，移植方便。由于μc/gui是100%c編寫，適應絕大多數軟硬平臺，其適應性非常強，相對于眾多具有軟硬件針對性的圖形系統而言，結構劃分和模塊劃分非常清晰，分設專門的lcd驅動模塊，移植簡單方便。代碼量相對較小，易操作可擴展性強，方便用戶定制和自主更新完善滿足個性需求。

　　結語

　　本文著重介紹了μc/gui和其移植方法，作為一個面向嵌入式系統的圖形用戶界面支持系統，μc/gui系統需求、執行效率、可定制方面非常出色，體積小，移植方便，程序適應平臺廣泛，在嵌入式系統研發過程中大大簡化了圖形系統開發的周期和難度，具有很高的實用價值。