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基于uc/os-ii的嵌入式GUI研究与应用

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、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。

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]。

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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