基于uC/GUI的數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

uC/GUI是Micrigm 公司推出的用于嵌入式系統(tǒng)的圖形用戶接口(graphics user interface，GUI)軟件包，由于uC/GUI完全以ANSI-C編寫，因此它與處理器無關(guān)，可以很方便地移植到不同的操作系統(tǒng)和嵌入式微處理器上，并可支持不同尺寸的圖形液晶顯示器。它采用層次化的設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大，移植方便，被廣泛地應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域，如PDA、機(jī)頂盒以及DVD NCD播放機(jī)等。本文詳細(xì)介紹了uC/GUI在ARM 內(nèi)核S3C44B0X的移植。實(shí)踐證明uC/GUI具有良好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性以及廣泛的應(yīng)用前景。

1、硬件連接與液晶顯示原理

本設(shè)計(jì)使用的硬件采用ARM7開發(fā)板，液晶模塊為L(zhǎng)78C64，它是7.8in 256色STN型LCD顯示屏，分辨率為640×480。

LCD控制器外部接口信號(hào)的定義及其與LCD模塊各信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

(1)VFRAME：LCD控制器與LCD驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào)。該信號(hào)負(fù)責(zé)指出LCD屏新的一幀開始的時(shí)間。LCD控制器在一個(gè)完整幀顯示完成后立即插入一個(gè)VFRAME信號(hào)，并開始新一幀的顯示。該信號(hào)與LCD模塊的YD信號(hào)相對(duì)應(yīng);

(2)VLINE：LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的線同步脈沖信號(hào)。該信號(hào)用于將LCD驅(qū)動(dòng)器水平線(行)移位寄存器的內(nèi)容傳送給LCD屏顯示。LCD控制器在整個(gè)水平線(整行)數(shù)據(jù)移入LCD控制器后，插入一個(gè)VLINE信號(hào)。該信號(hào)與LCD模塊的LP信號(hào)相對(duì)應(yīng);

(3)VCLK：LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的像素時(shí)鐘信號(hào)。由LCD控制器送出的數(shù)據(jù)在VCLK的上升沿處送出，在VCLK的下降沿被LCD驅(qū)動(dòng)器采樣。該信號(hào)與LCD模塊的XCK信號(hào)相對(duì)應(yīng);

(4)VM：LCD驅(qū)動(dòng)器的AC信號(hào)。VM信號(hào)被LCD驅(qū)動(dòng)器用于改變行和列的電壓極性，從而控制像素點(diǎn)的顯示和熄滅。VM信號(hào)可以與每個(gè)幀同步，也可以與可變數(shù)量的VLINE信號(hào)同步;

(5)VD3～0 LCD：像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)輸入端口。與LCD模塊的D3～0相對(duì)應(yīng)：

(6)VD7～4 LCD：像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)輸入端口。與LCD模塊的D7～4相對(duì)應(yīng)。

液晶顯示原理：寫滿整個(gè)屏的數(shù)據(jù)稱為1個(gè)“幀”數(shù)據(jù)，YD是幀同步信號(hào)，該信號(hào)啟動(dòng)LCD屏的新一幀數(shù)據(jù)。兩個(gè)YD脈沖之間的時(shí)間長(zhǎng)度稱為幀周期。根據(jù)LCD模塊的特性，刷新時(shí)間為12～14ms，頻率為70～80Hz。每一幀包括480個(gè)LP脈沖。LP為行(共480行)數(shù)據(jù)輸入鎖存信號(hào)，也就是行同步脈沖信號(hào)。該信號(hào)啟動(dòng)LCD屏的新一行數(shù)據(jù)。XCK為行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，也就是每1行中像素點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)。每組8位的數(shù)據(jù)在XCK的下降沿被輸入鎖存，因此，每1行包括640×3/8個(gè)XCK脈沖信號(hào)。D0～D7是8位的顯示數(shù)據(jù)輸入信號(hào)。

2、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

下面分三步完成液晶的初始化。

(1)I/O口的初始化

由于采用S3C44B0X的PC接口和PD接口作為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)接口，因此，需要設(shè)置PC接口工作在第3功能狀態(tài)和PD接口工作在第2功能狀態(tài)。

(2)相應(yīng)控制寄存器的設(shè)置方法

S3C44B0X包括一個(gè)LCD控制器時(shí)序發(fā)生器TIMEGEN， 由它來產(chǎn)生VFRAM，VLINE，VCLK和VM 控制時(shí)序。這些控制信號(hào)由寄存器LCOCON1和LCDCON2進(jìn)行配置。通過對(duì)寄存器種配置項(xiàng)目的設(shè)置，TIMEGEN就可以產(chǎn)生適應(yīng)于各種LCD屏的控制信號(hào)了。

VFRAM和VLINE脈沖的產(chǎn)生是通過對(duì)LCDCON2寄存器的HOZVAL和LINEVAL進(jìn)行配置來完成的。每個(gè)域都與LCD的尺寸和顯示模式有關(guān)。

其中，HOZVAL=(顯示寬度/VD數(shù)據(jù)線位數(shù))-1。

在彩色模式下，顯示寬度=3×每行的像素點(diǎn)數(shù)。

對(duì)所選的液晶模塊，HOZVAL=(640×3/8)-1;LINEVAL=(顯示寬度)-1。

對(duì)所選的液晶模塊，LlNEVAL=480-1。

VCLK信號(hào)的頻率可以通過LCDCON1寄存器的CLKVAL域來確定，即

VCLK=MCLK/(CLKVAL×2)

LCD控制器的最大VCLK頻率為16.5MHz，幾乎支持所有已有的LCD驅(qū)動(dòng)器。由于上述關(guān)系，CLKVAL的值決定了VCLK的頻率。為了確定CLKVAL的值，應(yīng)該計(jì)算一下LCD控制器向VD端口傳輸數(shù)據(jù)的速率，以便使VCLK的值大于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?/p>

數(shù)據(jù)傳輸速率的公式為：

數(shù)據(jù)傳輸速率=HS×VS×FR×MV

其中，HS—LCD的行像素值;VS—LCD的列像素值：FR—幀速率;MV—模式值，這里取8位單掃描，彩色。

對(duì)于所選用的液晶模塊：HS=640;VS=480;FR=70Hz：MV=3/8。因此，數(shù)據(jù)傳輸速率=640×480×70×3/8=8,064,000Hz。

VCLK值應(yīng)該大于8MHz而小于16MHz，因此，CLKVAL可以取9～15。

(3)完整的液晶初始化程序

C程序

void LCD_Init_Controler() { rLCDCON1=(0)|(25)|(MVAL_USED7)|(0x38)|(0x310)|(CLKVAL_COLOR12); //disable，8B_SNGL_SCAN，WDLY=8clk，WLH=8clk,rLCDCON2=(LINEVAL)|(HOZVAL_COLOR10)|(1021); //LINEBLANK=10(without any calculation) rLCDSADDR1= (0x327) | (((U32)frameBuffer256>>22)21)|M5D((U32)frameBuffer256>>1); //256-color，LCDBANK，LCDBASEU rLCDSADDR2=M5D((((U32)frameBuffer256+(SCR_XSIZE*LCD_YSIZE))>>1))|(MVAL21); rLCDSADDR3= (LCD_XSIZE/2) | (((SCR_XSIZE-LCD_XSIZE)/2)9); //The following value has to be changed forbetter display. rREDLUT =0xfdb96420; rGREENLUT=0xfdb96420; rBLUELUT=0xfb40; rDITHMODE=0x0; rDP1_2=0xa5a5; rDP4_7=0xba5da65; rDP3_5=0xa5a5f; rDP2_3=0xd6b; rDP5_7=0xeb7b5ed： rDP3_4=0x7dbe; rDP4_5=0x7ebdf; rDP6_7=0x7fdfbfe; rLCDCON1= (1)|(25)|(07)|(0x38)|(0x310)|(412); }

經(jīng)過以上幾步，就完成了液晶的硬件驅(qū)動(dòng)，下面就是移植軟件包，調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)，完成復(fù)雜的顯示任務(wù)。

3、uC/GUI軟件包的移植

3.1 uC/GUI特點(diǎn)

(1)支持任何8位、16位和32位的CPU，只要求CPU具有相應(yīng)的ANSI-C編譯器即可;

(2)所有硬件接口定義都使用可配置的宏;

(3)字符、位圖可顯示與LCD的任意點(diǎn)，并不限制與字節(jié)長(zhǎng)度的整數(shù)倍數(shù)地址;

(4)所有程序在長(zhǎng)度和速度方面都進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)構(gòu)清晰;

(5)對(duì)于慢速的LCD控制器，可以使用緩沖存儲(chǔ)器減少訪問時(shí)間，提高顯示速度。

3.2 uC/GUl移植步驟

在使用uC/GUI時(shí)，可以按照以下幾個(gè)步驟來進(jìn)行：

(1)按照需要，定制uC/GUI;

(2)指定硬件設(shè)備的地址，編寫接口驅(qū)動(dòng)代碼;

(3)編譯、鏈接、調(diào)試?yán)映绦?

(4)修改例子程序，并測(cè)試增加需要的功能;

(5)編寫自己的應(yīng)用程序。

3.3 具體實(shí)現(xiàn)

(1)首先介紹uC/GUI的目錄結(jié)構(gòu)和基本配置。

　　uC/GUI主要目錄如下：

　　GUI/ConvertMono 使用黑白顯示設(shè)備時(shí)，所要使用的灰度轉(zhuǎn)換函數(shù)

　　GUI/ConvertColor 使用彩色顯示設(shè)備時(shí)，使用的色彩轉(zhuǎn)換函數(shù)

　　GUI/Config 包含了對(duì)uC/GUI進(jìn)行配置的一些文件

　　GUI/Core uC/GUI核心代碼

　　GUI/Font uC/GUI與字體相關(guān)的代碼文件

　　GUI/LCDDriver LCD驅(qū)動(dòng)代碼文件

　　GUI/MemDev 內(nèi)存設(shè)備支持文件代碼

　　GUI/Touch 輸入設(shè)備支持的文件代碼

　　GUI/Widget uC/GU1支持的控件代碼，包括編輯框、列表框、按鈕和選擇框等

　　GUI/WM uC/GUI窗口管理部分代碼

(2)修改uC/GUI，使之適于移植。

在ADS環(huán)境中新建一個(gè)工程，將上述gui文件夾下的所有文件加入工程。

將Config文件夾下的3個(gè)文件GUIConf.h、

GUITouchConf.h和LCDConf.h加入新工程，如下修改LCDConf.h的內(nèi)容：

C程序

/*LCDConf.h*/#ifndef LCDCONF_H #define LCDCONF_H #define LCDG4 //lcd顏色數(shù)，必須定義，LCDMONO(單色)，LCDG4(四級(jí)灰度)，LCDG16(16級(jí)灰度)#define LCD_XSIZE(640) /* LCD水平分辨率 */#define LCD_YSIZE(480) /* LCD垂直分辨率 */#define LCD BITSPERPIXEL(8) #endif /*LCDC0NF_H*//*以下是S3C44B0X LCD控制器的配置*/#include ..incoption.h #define SCR_XSIZE (640) //視窗屏幕大小#define SCR_YSIZE (480) #define LCD_XSIZE (640) //液晶屏幕大小#define LCD_YSIZE (480) #define M5D(n)((n)0x1fffff) #define ARRAY_SIZE_G4(SCR_XSIZE/4*SCR_YSIZE) #define HOZVAL (LCD_XSIZE/4-1) #define HOZVAL_COLOR (LCD_XSIZE*3/8-1) #define LINEVAL (LCD_YSIZE-1) #define MVAL (13) #define CLKVAL_G4 (10) #define MVAL_USED 0 #endif /*LCDCONF_H */

(3)加載LCD驅(qū)動(dòng)。

LCD驅(qū)動(dòng)程序如前面所述，保存在lcd44b0.c中。出了底層的初始化函數(shù)LCD_Init_Controler()以外，還需要做以下修改，這里只提關(guān)鍵部分。

主要進(jìn)行相關(guān)的寄存器配置，以及和GUI的接口程序。這里只提及關(guān)鍵部分。

　　① 定義顯示緩沖區(qū)時(shí)使用的char數(shù)據(jù)類型，它是8bit的:

　　unsigned char Bmp[ARRAY_SIZE_G16];//液晶顯示緩沖數(shù)組

　　② 定義讀寫緩沖區(qū)時(shí)使用的數(shù)據(jù)類型，也是8bit的U8：

　　#define LCD_READ_MEM (Off)*((U8*)(frameBuffer256+(((U32)(Off)))))

　　#define LCD_WRRITE_MEM(Off,data)*((U8*)frameBuffer256+(((U32)(Off)))))=data

　　#define LCD_WRITE_REG(Off,data)

　　⑧ 定義液晶總線寬度定義位8bit：

　　#ifndef LCD_BUSWIDTH

　　#define LCD_BUSWIDTH(8)

　　#endif

　?、?定義字節(jié)順序：

　　#define LCD_SWAP_BYTE_ORDER(0)

至此uC/GUI的移植基本上已經(jīng)完成了。當(dāng)然這里只提供了移植的關(guān)鍵部分，更多更完整的移植還需要做不少的工作，如觸控屏的移植、鍵盤鼠標(biāo)的移植以及中文字體的移植等。詳情請(qǐng)參閱uC/GUI手冊(cè)中Getting Started一章。

4、數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)顯示程序主要是基于uC/GUI平臺(tái)的GUI函數(shù)庫(kù)，完成字符、曲線的繪制。與畫線相關(guān)的GUI函數(shù)有：

GUI DrawHLine()

原型：void GUI_DrawLine(int x0,int y0,int x1,int y1);

其中，x0、y0、x1、y1分別為UGI坐標(biāo)系下的起點(diǎn)和終點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。

GUI DispDec()

原型：void GUI_DispDec(I32 v，U8 Len);

其中，v為要顯示的十進(jìn)制變量值，Len為要顯示的數(shù)據(jù)的位數(shù)。

5、總結(jié)

本文主要介紹了基于ARM7內(nèi)核S3C44B0X和L78C64液晶模塊硬件平臺(tái)的uC/GUI的移植，以及在工程上的應(yīng)用，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，uC/GUI功能強(qiáng)大，響應(yīng)迅速，穩(wěn)定性高，具有廣泛的應(yīng)用前景。