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[1];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?40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,包括编辑框、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[2]。
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?40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)<<((4-1-((x)%4))*8) ));
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。
国际IC供应及相应型号PDF资料下载:ADSP-21061KS160、ADSP-21061KS-160X、ADSP-21061KSZ-200
请问怎么移植ucgui到niosⅡ上?
需要注意什么?哪些文件是需要修改的,与硬件相关的?
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