嵌入式圖形系統μc/GUI的移植和開(kāi)發(fā)

　　摘要

　　嵌入式系統的開(kāi)發(fā)已成為新的行業(yè)熱點(diǎn),而嵌入式圖形系統的開(kāi)發(fā)近年來(lái)隨著(zhù)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(diǎn)、程序開(kāi)發(fā)以及和其他圖形系統比較優(yōu)缺點(diǎn)。

　　gui 在嵌入式系統或實(shí)時(shí)系統中的地位

　　越來(lái)越多的市場(chǎng)需求數據顯示，包括 pda、娛樂(lè )消費電子、機頂盒、dvd等影音設備、wap 手機等高端電子產(chǎn)品得到廣泛應用，原先僅在軍工、工業(yè)控制等領(lǐng)域中使用的gui圖形系統，受到越來(lái)越多的關(guān)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(lèi)型單片機這類(lèi)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(lèi)系統都直接使用原有編程手段，采用比較簡(jiǎn)單的手法實(shí)現 gui。對于太過(guò)龐大和臃腫的gui系統而言，μc/gui這類(lèi)可運用于此類(lèi)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mICrium公司出品的一款針對嵌入式系統的優(yōu)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l(fā)cd控制器而設計的圖形用戶(hù)接口，它適用單任務(wù)或是多任務(wù)系統環(huán)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(dòng)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(wù)機制，窗口管理及豐富窗口控件類(lèi)(按鈕、檢驗框、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(jiàn)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(kāi)發(fā)套件

　　在開(kāi)發(fā)套件上，μc/gui提供眾多工具輔助開(kāi)發(fā)，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(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(dòng)的移植到平臺上，避免繁瑣的片上調試過(guò)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(gè)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(mǎn)足資源非常緊張的系統之中。

　　mc/gui移植重點(diǎn)和應用程序開(kāi)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(lèi)別，總線(xiàn)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(gè)數，控制器個(gè)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(guò)guitouchconf.h進(jìn)行配制，根據觸摸屏及其控制芯片編制以下幾個(gè)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(gè)函數在gui_touch_exec()會(huì )被調用。

　　(2) 對于lcd自帶控制器類(lèi)別的液晶屏，通過(guò)lcdconf.h中的總線(xiàn)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(guò)對片內lcd控制器寄存器的設置來(lái)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(xiàn)同步脈沖信號，vclk象素時(shí)鐘信號，vm信號和數據位不等的象素點(diǎn)數據輸出信號。

　　(3) lcd驅動(dòng)編程的實(shí)質(zhì)是液晶屏上的點(diǎn)對應的顯存編程，最底層調用函數為畫(huà)點(diǎn)函數，用戶(hù)可根據自身平臺情況根據總線(xiàn)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。mc/gui提供部分控制器驅動(dòng)，文件為gui/lcddriver/lcdslin.c，如sed1335，t6963等簡(jiǎn)單lcd控制器。核心函數為lcd_write(). _setpixel()調用lcd_write()寫(xiě)顯存。

　　(4) 在samplegui_x文件夾內包括有與硬件聯(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，如定時(shí)器的初始化和觸摸屏相關(guān)函數。mc/gui與操作系統掛接的核心是定時(shí)器的設置和掛接。μc/GUI是通過(guò)延時(shí)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(jìn)行重繪。在任何一款嵌入式操作系統中都需要定時(shí)器的心臟跳動(dòng)作用，支持os的μc/gui可以通過(guò)定時(shí)器的設置達到嵌入式操作系統和圖形系統的實(shí)時(shí)和同步操作。在gui_x_ucos.c中通過(guò)μc/os中的延時(shí)程序同μc/gui掛接實(shí)現整合。

　　圖2 μc/gui軟件結構圖

　　(5) 經(jīng)過(guò)移植之后，gui應用程序開(kāi)發(fā)通過(guò)μc/gui而變得非常容易，在調用gui_init()后，用戶(hù)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(jìn)行編程。在gui編程過(guò)程中，可以打開(kāi)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(kāi)銷(xiāo)。

　　μc/gui和其他圖形系統的比較

　　(1) μc/gui優(yōu)勢在于其體積小，配制性強，運用領(lǐng)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(mǎn)足ram100bytes，堆棧500bytes，rom10kbytes的小型系統中都可以運行μc/gui，而這個(gè)需求是其他圖形系統所不及的，可以廣泛運用到國內已經(jīng)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(mǎn)足mc/gui的各種功能。對比于其他圖形系統最少幾百k，動(dòng)輒上m的系統而言是非常有優(yōu)勢的。其眾多的配制，滿(mǎn)足不同需求用戶(hù)需要，方便靈活小巧，實(shí)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(xiě)，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(zhuān)門(mén)的lcd驅動(dòng)模塊，移植簡(jiǎn)單方便。代碼量相對較小，易操作可擴展性強，方便用戶(hù)定制和自主更新完善滿(mǎn)足個(gè)性需求。

　　結語(yǔ)

　　本文著(zhù)重介紹了μc/gui和其移植方法，作為一個(gè)面向嵌入式系統的圖形用戶(hù)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(fā)過(guò)程中大大簡(jiǎn)化了圖形系統開(kāi)發(fā)的周期和難度，具有很高的實(shí)用價(jià)值。