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基于ucosii的嵌入式GUI研究與應用

发布时间:2019-11-09 00:24:44

基于uc/os-ii的嵌入式GUI研究与应用 - 软件编程/OS - 电子工程

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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