与uc/os-ii uC/GUI触摸屏汉字库_ucosii系统添加字库-程序员宅基地

技术标签： uC/OS-II  任务调度  buffer  嵌入式  图形  flash  任务  

摘要：目前，uc/os-ii在嵌入式系统中得到了广泛的应用，但适用于uc/os-ii的图形界面却很少。本文介绍了一种适用于uc/os-ii的图形界面uC/GUI的体系结构和特点，给出uC/GUI驱动程序和应用程序的编写实例。同时对操作系统接口文件的编写及自定义中文小字库的实现进行了详细介绍，尤其是自定义中文小字库的提出，使得汉字库仅仅占用几千个字节。不但实现了汉字显示，还节约了宝贵的存储空间。
关键词：uc/os-ii；uC/GUI；LCD；触摸屏；汉字库
Abstract: Nowadays, uc/os-ii is applied widely in embedded system. However, there is few GUI for uc/os-ii up to date. This article describes the structure and feature of uC/GUI, and also illustrates the process of programming uC/GUI driver and application. The interface file of operating system and the mini Chinese characters’ storeroom are described detailedly in this article. Especially, because of being brought forward the mini characters’ storeroom, thousands of bytes of memory are used merely. Not only displaying Chinese characters, but also saving memory.
Key words: uc/os-ii；uC/GUI；LCD；touch screen；Chinese characters storeroom 
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、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320×240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ANSI C源码包的形式提供的，由Config和GUI两个目录组成，如表（1）所示：
                    

 

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
实现窗口管理的文件代码
                                  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 [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320×240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)<<((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。
控制系统界面如图（2）、图（3）所示，图（2）为系统的主界面，通过各种按钮能够进入相应的子窗口。图（3）是温度监测界面，将采集到的温度值显示在编辑框内。
      
           图（2）系统主界面                                            图（3）温度监测界面
 
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。
 
参考文献：
[1] uC/GUI manual rev.0 version 3.26[M], Micrium, 2002.
[2] 李红岩，侯媛彬，王秀．基于S3C44B0X的UC/GUI的移植研究[J]. 微计算机信息, 2006, 2-2: 132-134
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
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