04_uCGUI的移植 - S5PV210 开发

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：

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。

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”。

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”。

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<Len; i++) {
        Packet[i+1] = pData[i];

    }

    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：

04_uCGUI的移植 - 图1

04_uCGUI的移植 - 图2

04_uCGUI的移植 - 图3

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。

http://pan.baidu.com/s/1sj1F2W1