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：

                                  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