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系統(tǒng)中的地位

　　越來越多的市場需求數(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。

　　對于輕量級 gui 的系統(tǒng)而言，對 gui 的要求相對較低，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，采用比較簡單的手法實(shí)現(xiàn) gui。對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(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，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平臺的模擬器，如圖1所示，其中μc/gui核心模塊和lcd驅(qū)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(shè)計(jì)，它可以運(yùn)行于所有支持ansi c的平臺上，所以在pc上調(diào)試成功的應(yīng)用程序可以原封不動的移植到平臺上，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。還提供一個可擴(kuò)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(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這兩個文件，前者是μc/gui功能模塊和動態(tài)存儲空間(用于內(nèi)存設(shè)備和窗口對象)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屏個數(shù)，控制器個數(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函數(shù)

　　void touch_x_activatex (void)；// 準(zhǔn)備y軸數(shù)據(jù)測量

　　void touch_x_activatey (void)；// 準(zhǔn)備x軸數(shù)據(jù)測量

　　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

　　以上幾個函數(shù)在gui_touch_exec()會被調(diào)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(jìn)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(nèi)lcd控制器寄存器的設(shè)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(shù)據(jù)位不等的象素點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出信號。

(3) lcd驅(qū)動編程的實(shí)質(zhì)是液晶屏上的點(diǎn)對應(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()為最底層直接對顯存操作函數(shù)。mc/gui提供部分控制器驅(qū)動，文件為gui/lcddriver/lcdslin.c，如sed1335，t6963等簡單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)掛接的核心是定時器的設(shè)置和掛接。μc/GUI是通過延時函數(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)中都需要定時器的心臟跳動作用，支持os的μc/gui可以通過定時器的設(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(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)勢在于其體積小，配制性強(qiáng)，運(yùn)用領(lǐng)域非常之廣泛。相對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，而這個需求是其他圖形系統(tǒng)所不及的，可以廣泛運(yùn)用到國內(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。對比于其他圖形系統(tǒng)最少幾百k，動輒上m的系統(tǒng)而言是非常有優(yōu)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(shí)用性大大增強(qiáng)。

　　(2) 平臺的廣泛性，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，其適應(yīng)性非常強(qiáng)，相對于眾多具有軟硬件針對性的圖形系統(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)動模塊，移植簡單方便。代碼量相對較小，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)平臺廣泛，在嵌入式系統(tǒng)研發(fā)過程中大大簡化了圖形系統(tǒng)開發(fā)的周期和難度，具有很高的實(shí)用價值。