基于嵌入式圖形系統(tǒng)mc/GUI的應用研究

　　GUI 在嵌入式系統(tǒng)或?qū)崟r系統(tǒng)中的地位

　　越來越多的市場需求數(shù)據(jù)顯示，包括 PDA、娛樂消費電子、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)控制等領域中使用的GUI圖形系統(tǒng)，受到越來越多的關(guān)注。
　　
　　對于輕量級 GUI 的系統(tǒng)而言，對 GUI 的要求相對較低，如傳統(tǒng)51類型單片機這類系統(tǒng)一般不希望建立在龐大累贅的、非常消耗系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)和 GUI 之上，如 Windows 或 X Window。目前此類系統(tǒng)都直接使用原有編程手段，采用比較簡單的手法實現(xiàn) GUI。對于太過龐大和臃腫的GUI系統(tǒng)而言，mc/GUI這類可運用于此類資源較緊張的輕型 GUI 的需求更加突出。

　　mc/GUI簡介及其配制

　　mc/GUI是美國Micrium公司出品的一款針對嵌入式系統(tǒng)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LCD控制器而設計的圖形用戶接口，它適用單任務或是多任務系統(tǒng)環(huán)境。架構(gòu)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(qū)動模塊，內(nèi)存設備模塊，窗口系統(tǒng)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、多任務機制，窗口管理及豐富窗口控件類(按鈕、檢驗框、單/多行編輯框、列表框、進度條、菜單等)，多字符集和多字體支持，多種常見圖像文件支持，鼠標、觸摸屏支持，靈活自由配制等特性。

　　在開發(fā)套件上，mc/GUI提供眾多工具輔助開發(fā)，包括位圖轉(zhuǎn)換器，字體轉(zhuǎn)換器，mc/GUI Viewer和非常完善的基于PC平臺的模擬器，如圖1所示，其中mc/GUI核心模塊和LCD驅(qū)動模塊是必須的，其他均是可配置可選擇模塊。由于mc/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(diào)試成功的應用程序可以原封不動的移植到平臺上，避免繁瑣的片上調(diào)試過程。

　　mC/GUI可以在任何的CPU上運行， 能夠適應絕大多數(shù)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。還提供一個可擴展的2D圖形庫及占用極少RAM的窗口管理體系。在mc/GUI的最初典型配制可包括是否需要操作系統(tǒng)支持，是否需要內(nèi)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(tǒng)需求RAM100bytes，堆棧500bytes，ROM10kbytes，完全滿足資源非常緊張的系統(tǒng)之中。

　　mc/GUI移植重點和應用程序開發(fā)

　　(1) 首先定義GUIConf.h和LCDConf.h這兩個文件，前者是μc/GUI功能模塊和動態(tài)存儲空間(用于內(nèi)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，控制器類別，總線寬度，顏色選取等LCD參數(shù)控制文件。GUI/CORE/LCD_ConfDefaults.h文件內(nèi)可以找到所有囊括LCD配制默認選項，包括LCD屏個數(shù)，控制器個數(shù) ，調(diào)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GUITouchConf.h進行配制，根據(jù)觸摸屏及其控制芯片編制以下幾個函數(shù)

　　void TOUCH_X_ActivateX (void)；// 準備Y軸數(shù)據(jù)測量
　　void TOUCH_X_ActivateY (void)；// 準備X軸數(shù)據(jù)測量
　　int  TOUCH_X_MeasureX(void); //  根據(jù)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果返回X的值
　　int  TOUCH_X_MeasureY(void); //  根據(jù)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果返回Y的值

　　以上幾個函數(shù)在GUI_TOUCH_Exec()會被調(diào)用。

　　(2) 對于LCD自帶控制器類別的液晶屏，通過LCDConf.h中的總線接口和寄存器接口進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，通過對片內(nèi)LCD控制器寄存器的設置來配制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線同步脈沖信號，VCLK象素時鐘信號，VM信號和數(shù)據(jù)位不等的象素點數(shù)據(jù)輸出信號。

　　(3) LCD驅(qū)動編程的實質(zhì)是液晶屏上的點對應的顯存編程，最底層調(diào)用函數(shù)為畫點函數(shù)，用戶可根據(jù)自身平臺情況根據(jù)總線接口和寄存器接口或者LCD控制器寄存器進行操作。_SetPixel()，_GetPixel()，XorPixel()為最底層直接對顯存操作函數(shù)。mc/GUI提供部分控制器驅(qū)動，文件為GUI/LCDDriver/LCDSLin.c，如sed1335，T6963等簡單LCD控制器。核心函數(shù)為LCD_Write(). _SetPixel()調(diào)用LCD_Write()寫顯存。

　　(4) 在SampleGUI_X文件夾內(nèi)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(shù)，如定時器的初始化和觸摸屏相關(guān)函數(shù)。mc/GUI與操作系統(tǒng)掛接的核心是定時器的設置和掛接。mc/GUI是通過延時函數(shù)GUI_Delay()調(diào)用GUI_X_Delay，再調(diào)用GUI_Exec()處理窗口部件中的回調(diào)函數(shù)進行重繪。在任何一款嵌入式操作系統(tǒng)中都需要定時器的心臟跳動作用，支持OS的mc/GUI可以通過定時器的設置達到嵌入式操作系統(tǒng)和圖形系統(tǒng)的實時和同步操作。在GUI_X_uCos.c中通過mc/os中的延時程序同μc/GUI掛接實現(xiàn)整合。

　　(5) 經(jīng)過移植之后，GUI應用程序開發(fā)通過mc/GUI而變得非常容易，在調(diào)用GUI_Init()后，用戶可以根據(jù)需要正確配制mc/GUI后，可使用其強大的庫函數(shù)和豐富的GUI資源進行編程。在GUI編程過程中，可以打開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(nèi)存設備能有效克服閃爍現(xiàn)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(nèi)存開銷。

　　mc/GUI和其他圖形系統(tǒng)的比較

　　(1) mc/GUI優(yōu)勢在于其體積小，配制性強，運用領域非常之廣泛。相對于眾多嵌入式圖形系統(tǒng)，如MicroWindows/NanoX， OpenGUI， Qt/Embedded， MiniGUI等，只要滿足RAM100bytes，堆棧500bytes，ROM10kbytes的小型系統(tǒng)中都可以運行μc/GUI，而這個需求是其他圖形系統(tǒng)所不及的，可以廣泛運用到國內(nèi)已經(jīng)運用非常成熟的單片機系統(tǒng)內(nèi)，增強系統(tǒng)性能。在資源豐富的大型系統(tǒng)中，也只需要RAM2-6Kb，堆棧1200bytes，ROM30-60Kb就可以滿足mc/GUI的各種功能。對比于其他圖形系統(tǒng)最少幾百K，動輒上M的系統(tǒng)而言是非常有優(yōu)勢的。其眾多的配制，滿足不同需求用戶需要，方便靈活小巧，實用性大大增強。

　　(2) 平臺的廣泛性，移植方便。由于mc/GUI是100%C編寫，適應絕大多數(shù)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(tǒng)而言，結(jié)構(gòu)劃分和模塊劃分非常清晰，分設專門的LCD驅(qū)動模塊，移植簡單方便。代碼量相對較小，易操作可擴展性強，方便用戶定制和自主更新完善滿足個性需求。

　　結(jié)語

　　本文著重介紹了mc/GUI和其移植方法，作為一個面向嵌入式系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，mc/GUI系統(tǒng)需求、執(zhí)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(tǒng)研發(fā)過程中大大簡化了圖形系統(tǒng)開發(fā)的周期和難度，具有很高的實用價值?！?/p>

　　參考文獻：

　　1.  mc/GUI Graphical User Interface with Graphic Library ， Version 3.32 Micrium，2002

　　3.  劉濱，王琦，劉麗麗. mC/GUI在MSGl9264液晶上的移植[J].電子技術(shù)應用， 2004

　　4.  MINIGUI-USER-MANUAL-V1.6-C，2004

　　5.  2001嵌入式系統(tǒng)及單片機國際學術(shù)交流會論文集，2001，10