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刘天

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【OK210试用体验】uCGUI的移植

` 本帖最后由 20083200056 于 2015-8-29 10:40 编辑

uCGUI的移植
象棋小子          1048272975
GUI(图形用户界面)极大地方便了非专业用户的使用,用户无需记忆大量的命令,取而代之的是可以通过窗口、菜单、按键等方式进行操作。在某些场合,设计一款人机界面丰富友好的嵌入式产品能赢得更多的用户。笔者此处就S5PV210基于uCGUI图形用户界面的使用作一个简单的介绍。
1. uCGUI移植概述1.1. S5PV210 Bootloader
笔者的S5PV210的Bootloader设置最高的CPU主频1GHZ,MMU进行1:1内存空间线性映射,并开启L1 I/D Cache、L2 Cache、硬件分支预测功能,使CPU能达到最大的吞吐量性能。初始化内存,能够直接内存运行调试,识别sd/mmc启动和Nand flash启动,自动加载应用代码到RAM位置。统一的中断管理架构、重定向底层IO操作,支持代码直接下载内存运行以及Nandflash下载,能够更加专注于应用的开发。
1.2. uCGUI源码
笔者以uCGUI 3.98这个版本移植作为讲解,这个版本的uCGUI是开放源码的最高版本,之后版本只提供库文件,不再开源,关于uCGUI概述、使用、移植等详细内容,可以直接阅读uCGUI用户手册。
1.3. uCGUI接口实现
uCGUI根据其使用的功能,必须先实现其相应的功能接口。对于uCGUI,显示以及时基计时这两部分是必须的,因此必须实现其接口。显示即是实现相应的屏驱动,时基计时即是实现1ms/tick的定时计数,uCGUI用来实现时间计时。此处还使用uCGUI触摸屏功能,因此也应实现相应的触摸屏驱动。
2. 接口移植驱动2.1. 屏驱动
屏驱动主要提供设置某一坐标像素颜色接口Display_SetPixel 和从某一坐标读出像素颜色接口Display_GetPixel给uCGUI即可。S5PV210具有RGB接口,因此屏驱动也主要是RGB接口的初始化,根据具体的屏,设置其水平分辩率、垂直分辩率、像素时钟、缓存位置等即可。RGB控制器是通过DMA的方式把显存帧数据传输到外部接口,因此CPU对显存数据的更改均应写回显存所在的物理主存,不然会有Cache数据一致性的问题。
Bootloader对于Cache提供了对应的四种内存分配策略:
u  cached, write-back,写回模式,CPU的每次读写如果Cache命中则只读写Cache,不读写主存。这种模式不用过多地读写缓慢的主存,因此CPU具有最高的性能,默认的内存分配方式。
u  cached, write-through,写通模式,CPU每次读如果Cache命中则只读Cache,不读主存,每次写即使Cache命中更新Cache外,还会随后写入主存,降低了系统的写速度,在Bootloader中的内存域为” .mem_cnb”。
u  non-cached, buffered,不可Cached,写缓存开启。CPU每次读写均不会Cache命中,CPU写数据时写入缓存后立即继续执行,缓存随后更新到主存。未用Cache功能,CPU读写性能相对低下,在Bootloader中的内存域为” .mem_ncb”。
u  non-cached, non-buffered,不可Cached,未开启写缓存。CPU每次读写均从主存读写,由于主存的缓慢,这种模式读写性能低下,在Bootloader中的内存域为” .mem_ncnb”。
对于RGB显存,除了写回模式外,其它模式写均会更新主存,不存在显示的一致性问题,为了达到最高的CPU性能,RGB显存应分配在写通模式内存区。
//16 bit(565)
uint16_tDisplayBuffer[HSize*VSize] @ ".mem_cnb"; // cached, write through
同时,对于数据DMA,为保证数据一致性总是,可用最简单的方式,DMA区域内存分配到non-cached, non-buffered域,虽然牺牲性能,但没有Cache一致性问题。
uint32_tDMA_Buffer[xxx] @ ".mem_ncnb";
2.2. 触摸屏驱动
触摸屏驱动主要提供有触摸时返回触摸点X位置接口TP_GetPoint1_X和返回触摸点Y位置接口TP_GetPoint1_Y给uCGUI即可。笔者使用的是电容屏,一般电容屏均是使用I2C接口,因此必须先实现I2C驱动。电容屏一般支持多点触摸,但uCGUI只支持单点触摸,因此电容屏中断输出配置成查询方式,通过查询中断线的电平状态来确定有无触摸事件。
int32_tTP_GetPoint1_X(void)
{
    uint8_t Point1_X[2];
    if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) { // 触屏按下时,INT拉低      
        // 获得12位X轴坐标
        TP_ReadRegs(FT5206_TOUCH1_XH, Point1_X,2);
        if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) {
            //获得AD时应保持按下,不然AD值可能不准确,应丢弃
            return((((int32_t)(Point1_X[0]&0xf)) << 8) | Point1_X[1]);
        }   
    }   
    return -1; //返回无效值,表未按下或释放了
}

int32_tTP_GetPoint1_Y(void)
{
    uint8_t Point1_Y[2];

    if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) { // 触屏按下时,INT拉低
        // 获得12位Y轴坐标
        TP_ReadRegs(FT5206_TOUCH1_YH, Point1_Y,2);
        if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) {
            //获得AD时应保持按下,不然AD值可能不准确,应丢弃
            return((((int32_t)(Point1_Y[0]&0xf)) << 8) | Point1_Y[1]);
        }   
    }   
    return -1; //返回无效值,表未按下或释放了
}

int32_tTP_WriteRegs(uint8_t WriteAddr, uint8_t *pData,uint8_t Len)
{   
    uint8_t Packet[64];
    uint8_t i;
    if (Len >= sizeof(Packet)) {
        return -1;
    }
    Packet[0] = WriteAddr;
    for (i=0; i
        Packet[i+1] = pData;
    }
    return I2C_WriteBytes(FT5206_ADDR, Packet,Len+1);
}

int32_tTP_ReadRegs(uint8_t ReadAddr, uint8_t *pData, uint8_t Len)
{
    int32_t Ret;
    // 写需读取的内部寄存器地址
    Ret = I2C_WriteBytes(FT5206_ADDR,&ReadAddr, 1);
    if (Ret == 0) {
        return I2C_ReadBytes(FT5206_ADDR, pData,Len);  
    }
    return Ret;
}
2.3. 定时器驱动
uCGUI通过OS_TimeMS来作为时基,因此需要一个定时器实现1ms/tick更新OS_TimeMS这个时基计数器。此处采用S5PV210的Timer4,初始化并注册相应的中断后,在其中断回调函数更新OS_TimeMS,同时处理uCGUI约100HZ频率查询触摸屏输入任务。
uint8_tTP_Period;
staticvoid Timer4_Callback(void)
{
    extern volatile int OS_TimeMS;
    OS_TimeMS++; // 1ms计数,在GUI_X.c中定义,用来uCGUI延时计数
#ifGUI_SUPPORT_TOUCH
    TP_Period++;
    if (TP_Period >= 10) { // 每隔10ms检查触摸屏输入
        TP_Period = 0;
        IRQ_DisableInt(INT_TIMER4); // 禁止同一中断重入
        IRQ_Enable(); // 在定时器中断处理中允许I2C嵌套中断
        GUI_TOUCH_Exec(); // 保证100HZ的触摸屏输入检查
        IRQ_EnableInt(INT_TIMER4);
    }
#endif
}
3. uCGUI修改3.1. GUIConfig目录
进入GUIConfig目录,打开GUIConf.h对GUI进行总体的配置,由于内存充足,可以设置较大的动态内存以及支持内存设备,此处并不支持操作系统以及鼠标。修改后的内容如下:
#ifndef GUICONF_H
#define GUICONF_H

#define GUI_OS                    (0)  /* 不支持多任务 */
#defineGUI_SUPPORT_TOUCH         (1)  /* Support a touch screen (req. win-manager)*/
#define GUI_SUPPORT_MOUSE         (0) /* 不支持鼠标 */
#defineGUI_SUPPORT_UNICODE       (1)  /* Support mixed ASCII/UNICODE strings */

#defineGUI_DEFAULT_FONT         &GUI_Font6x8
#defineGUI_ALLOC_SIZE            (4*1024*1024)  /* 动态内存4M*/

/*********************************************************************
*
*         Configuration of available packages
*/

#defineGUI_WINSUPPORT            1  /* Window manager package available */
#defineGUI_SUPPORT_MEMDEV        1  /* Memory devices available */
#defineGUI_SUPPORT_AA            1  /* Anti aliasing available */

#endif  /* Avoidmultiple inclusion */
打开LCDConf.h对LCD进行配置,笔者使用的是16位(R:5-G:6-B:5)色深800*480的RGB屏,清空LCDConf.h中的所有内容,因为这是其它LCD屏的配置,与所用屏完全不一致,修改后的内容如下:
#ifndef LCDCONF_H
#define LCDCONF_H

/*********************************************************************
*                   Generalconfiguration of LCD
**********************************************************************
*/
#define LCD_XSIZE          (800)      /* 屏X水平像素点 */
#define LCD_YSIZE          (480)      /* 屏Y水平像素点 */
#define LCD_BITSPERPIXEL   (16)     /* 16位色深*/
#define LCD_CONTROLLER     (-1)       /* 宏开关,使用LCDDriver下的模板 */
#define LCD_FIXEDPALETTE   (565)      /* R:5-G:6-B:5 */
#define LCD_SWAP_RB        (1)      /*RB颜色调换 */
#define LCD_SWAP_XY        (0)      /* 屏x,y方向不调换 */
#define LCD_INIT_CONTROLLER()   Display_Init()/* 屏驱动初始化接口 */

#endif /* LCDCONF_H */

打开GUITouchConf.h对触摸屏进行配置,笔者使用的是电容屏,驱动IC已处理好返回的触摸坐标值与屏像素坐标一一对应,也可以在移植后进行校准。
#ifndefGUITOUCH_CONF_H
#defineGUITOUCH_CONF_H

#define GUI_TOUCH_AD_LEFT    0   /* 触摸屏能返回最左边的值 */
#defineGUI_TOUCH_AD_RIGHT   800  /* 触摸屏能返回最右边的值 */
#defineGUI_TOUCH_AD_TOP     0    /* 触摸屏能返回最上面的值 */
#defineGUI_TOUCH_AD_BOTTOM  480  /* 触摸屏能返回最下面的值 */   
#defineGUI_TOUCH_SWAP_XY    0    /* 触摸屏x,y方向不调换  */
#defineGUI_TOUCH_MIRROR_X   0    /* 触摸屏x方向不镜像调换*/
#defineGUI_TOUCH_MIRROR_Y   0    /* 触摸屏y方向不镜像调换*/

#endif /*GUITOUCH_CONF_H */
3.2. LCDDriver目录
进入GUI->LCDDriver目录,需修改uCGUI关于实际LCD的底层接口调用。由于我们在LCDConf.h里配置LCD_CONTROLLER为-1,这个宏开关会选择LCDTemplate.c这个模板文件进行编译,其它的接口文件不会被编译。LCDTemplate.c里面已经有相关的模板代码,只需加入LCD_L0_SetPixelIndex()和LCD_L0_GetPixelIndex()的实现即可,LCD_L0_SetPixelIndex设置LCD某一坐标的像素值,LCD_L0_GetPixelIndex从LCD某一坐标读出像素值,分别对应RGB屏驱动底层函数Display_SetPixel ()和Display_GetPixel()。加入这两个底层函数即可。
LCD_L0_SetPixelIndex()修改后代码如下:
void LCD_L0_SetPixelIndex(int x, int y, int PixelIndex) {
  GUI_USE_PARA(x);
  GUI_USE_PARA(y);
  GUI_USE_PARA(PixelIndex);
  /* Convert logical into physicalcoordinates (Dep. on LCDConf.h) */
  #if LCD_SWAP_XY | LCD_MIRROR_X|LCD_MIRROR_Y
    int xPhys = LOG2PHYS_X(x, y);
    int yPhys = LOG2PHYS_Y(x, y);
  #else
    #define xPhys x
    #define yPhys y
  #endif
  /* Write into hardware ... Adapt toyour system */
  {
    Display_SetPixel(x, y, (unsignedshort)PixelIndex);
  }
}
LCD_L0_GetPixelIndex()修改后的代码如下:
unsigned int LCD_L0_GetPixelIndex(int x, int y) {
  LCD_PIXELINDEX PixelIndex;
  GUI_USE_PARA(x);
  GUI_USE_PARA(y);
  /* Convert logical into physicalcoordinates (Dep. on LCDConf.h) */
  #if LCD_SWAP_XY | LCD_MIRROR_X|LCD_MIRROR_Y
    int xPhys = LOG2PHYS_X(x, y);
    int yPhys = LOG2PHYS_Y(x, y);
  #else
    #define xPhys x
    #define yPhys y
  #endif
  /* Read from hardware ... Adapt toyour system */
  {
    PixelIndex= (LCD_PIXELINDEX)(Display_GetPixel(x, y));
  }
  return PixelIndex;
}
3.3. GUI_X目录
GUI启动前,除了LCD可能还有其它需初始化的硬件设备,例如uCGUI要用到LCD以及触摸屏,那么在GUI使用前就应先初始化这些设备,这部分在GUI_X_Init()函数中处理,在GUI_X_Init()函数中实现如下:
void GUI_X_Init(void)
{
#if GUI_SUPPORT_TOUCH
  TP_Init();// 使用uCGUI时先初始化触摸屏
#endif
}
GUI_X_Touch.c为uCGUI触摸屏访问接口,只要实现GUI_TOUCH_X_MeasureX()和GUI_TOUCH_X_MeasureY()即可。这两个函数分别与电容屏驱动获得第一个触摸点x,y位置的底层函数TP_GetPoint1_X()与TP_GetPoint1_Y()对应。
int  GUI_TOUCH_X_MeasureX(void) {
  return TP_GetPoint1_X();
}
int  GUI_TOUCH_X_MeasureY(void) {
  return TP_GetPoint1_Y();
}
4. uCGUI  Demo应用
应用程序中调用相应的uCGUI的例程Demo,其效果如下:

1.png

2.png





5. 附录
S5PV210_uCGUI.rar,uCGUI在IAR下的移植工程,包括S5PV210 Bootloader、uCGUI源码、以及相应的RGB、TP、I2C、Timer驱动。


` 3.png

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