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基于uc/os-ii的嵌入式GUI研究与应用

2024/6/6 2:23:58发布78次查看
摘要: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。
1、引言
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、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zui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;采用了的ansic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。系统的功能框图如图(1)所示:
图(1)系统框图
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ansic源码包的形式提供的,由config和gui两个目录组成,如表(1)所示:
表(1)uc/gui目录结构
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:
voidgui_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:
voidtask_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:
#definelcd_xsize320//x,y大小
#definelcd_ysize240
#definelcdcolor//定义显示模式
#definelcd_bitsperpixel8//每个象素点的位数
#definelcd_swap_rb1//是否交换蓝色分量和红色分量
#definelcd_fixedpalette332//调色板模式,本例使用3红,3绿,2蓝
#definelcd_max_log_colors(256)//zui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:
u32buffer[lcd_ysize][lcd_xsize/4]//定义显存,对显存操作直接反映到lcd上
intlcd_l0_init(void){//lcd初始化函数
关闭lcd;
设定s3c44b0xlcd控制寄存器;
打开lcd;
return0;
}
voidlcd_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:
voidtask_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
}
3.3uc/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:
staticos_event*dispsem;//uc/gui使用的信号量
intgui_x_gettime(void)//获得当前时间
{return((int)ostimeget());}
voidgui_x_delay(intperiod)//uc/gui中的时间延时
{int32uticks;
ticks=(period*1000)/os_ticks_per_sec;
ostimedly(ticks);}
voidgui_x_initos(void)//初始化信号量
{dispsem=ossemcreate(1);}
voidgui_x_lock(void)//锁定gui任务
{int8uerr;
ossempend(dispsem,0,&err);}
voidgui_x_unlock(void){//解除锁定
ossempost(dispsem);
}
u32gui_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zui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_flashconstunsignedcharacfonthz12_b2ce[24]={……………}//汉字“参”的点阵
/*数*/
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