基于ARM7的GUI设计612.docx

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基于ARM7的GUI设计612

基于ARM7的GUI设计

高帅

（陕西理工学院电信工程系通信工程专业，2007级4班，陕西汉中723003）

指导教师：

郑春来

[摘要]随着GUI技术的广泛应用，将图形用户界面的操作技巧简单化、实用化。

尽可能推广触控技术的广泛应用，使人机互交技术更加简单、直观、人性化。

本文设计主要针对ARM7的GUI移植、以及相关API接口函数的配置。

将液晶显示器驱动技术、触摸控制技术、以及uc_gui的移植技术相结合，使用S3C44B0的ARM7开发板将上述技术结合一个QVGA（320*240）的触摸屏整合到一个系统中。

达到简单、直观的显示效果，和触摸控制的效果。

[关键字]　ARM7；嵌入式；液晶；触摸屏；GUI；人机互交

StudytheHeatPerformanceof

GaoShuai

（Grade03,Class1,Majorelectronicsandinformationengineering，Electronicsandinformation

engineeringDept.，ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi）

Tutor:

ZhengChunLai

[Abstract]:

AlongwiththewideapplicationofGUItechnology,willthegraphicaluserinterface,andpracticalskillssimplification.Aspromotiontouchtechnologyapplication,makeman-computercooperationtechnologymoresimple,intuitive,humanization.ThispapermainlyaimedatARM7GUIdesigntransplants,andrelatedapisinterfacefunctionallocation.WillLCDdrivetechnology,touchcontroltechnology,anduc_guitransplantationcombiningthetechnology,useS3C44B0ARM7developmentboardofthetechniquecombiningwithaQVGA（320*240）touchscreentoasystemintegration.Achievesimple,intuitivedisplayeffect,andtouchcontroleffect.

[Keywords]:

AdvancedRISCMachine;embedded;liquidcrystal;Touchscreen;GraphicalUserInterface;Man-computercooperation

引言

当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。

数字集成电路本身在不断地进行更新换代。

嵌入式技术已经成为了当今电子界得主流，嵌入式最主要的优势有低功耗、地成本、节省资源、功能强大等。

除了这些最主要的一个因素就是自身具备非常人性化的人机互交界面。

GUI是GraphicalUserInterface的简称，即图形用户界面，GUI的广泛应用是当今计算机发展的重大成就之一，他极大地方便了非专业用户的使用人们从此不再需要死记硬背大量的命令，取而代之的是可以通过窗口、菜单、按键等方式来方便地进行操作。

而嵌入式GUI具有下面几个方面的基本要求：

轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特点。

如今已经形成了非常成熟的技术支撑和多样的应用体制。

嵌入式GUI技术是当今发展最快也是最有潜力的一项技术。

由早期少数高端产品应用触屏，如今生活中所能见到的手持电子设备、包括洗衣机、微波炉、电视机、电脑等慢慢的都在向触控方向发展，而只有具备良好的图形用户界面，触控技术才有实际的意义和发展空间。

随着人们对手持电子设备的需求不断的加大和质量提升，单片机、简单的数字、模拟电路已经赶不上人们追求高端电子产品的步伐，所以GUI的应用前景也是一个非常具备市场潜力和高技术应用开发的一项专攻技术。

先前这种技术主要用于计算机IT行业，作为商用大型操作软件的一项工具，随着开发工具的不断扩大，和它本集成电路、交通、银行的自助取款机、地铁运输管理等多个领域。

所以掌握一门GUI技术已经是一个电子工程师必须要掌握的一门硬技术。

本设计最主要的任务也就是详细剖析GU身直观的控制的体系，慢慢的GUI开发步入了过程控制PLC、工控、计算机、单片技术、I的移植过程，使GUI开发不在一件高不可攀的难点。

第一章系统概述

1.1设计意义

随着嵌入式技术的发展，如今嵌入式设备以其低成本、超低功耗、和功能强大已经遍布了大部分的手持电子市场。

GUI图形用户接口，更成为应用最多的一项技术。

从MP3到计算机，基本上牵扯到彩色图像显示的设备都使用到了图形用户接口。

由于其使控制更加直观、简单，在今后的设计、开发中也自然会将这一技术扩展，得到更好的效果。

比如IPHONE的多种技术，都是传感器和GUI的应用。

这种面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能，使操作更人性化，减轻使用者的认知负担，使其更适合用户的操作需求，直接提升产品的市场竞争力。

所以GUI技术也就成为一个电子、软件工程师所必须掌握的一项基本技术。

但是由于GUI属于集成操作系统，具备很多优点，同样其代码量，和API函数也是多的不计其数，所以真正能够成功移植，并且应用是一件很有意义的事情。

然而触摸屏和GUI应用技术在普通高校中都只是理论上稍稍接触，所以我借此机会将深入研究如何移植GUI，是大量的API程序能够更加轻松的被推广或应用。

1.2设计指标

本设计是将图形用户界面的操作技巧简单化，实用化。

局部解析RGB调色板编码原理，bmp图像显示原理、unicode汉字编码原理等，尽可能推广触摸控制技术，使人机交互更简单、直观、人性化。

将uc_gui的技术配合TFT320*240的彩色液晶显示器以及触摸屏的使用，实现触摸控制，完成图片播放、诗歌浏览、beep蜂鸣器警报等多项功能。

1.3总体设计方案

GUI技术是当今发展最快也是最有潜力的一项技术。

由早期少数高端产品应用触屏，如今生活中所能见到的手持电子设备、包括洗衣机、微波炉、电视机、电脑慢慢的都在向触控方向发展，而只有具备良好的图形用户界面，触控技术才有实际的发展空间和意义。

所以本次设计主要的三个大的任务就是液晶显示器的驱动和触摸屏驱动控制以及GUI整体移植API函数的激活即分析各种移植中所出现的问题。

1.3.1设计思想

首先要做的就是液晶显示器的驱动，ARM板里识别的都是二进制的信息，所以需要将固定图片转换成二进制的数据流，存储到ARM的flash或者sdram中。

根据TFT-LCD的相关spec对液晶显示器进行简单的驱动。

做到可以显示320*240的图片信息。

并将其做出初始化界面，因为直接驱动lcd显示图片和gui中的位图显示是不一样的概念。

紧接着要将触摸屏驱动起来，使用超级终端调试，使触摸屏的触控功能有效，然后再编写具体的触点函数，做到不同的点超级终端可以打印出不同的信息。

最后想办法把已经在vc上验证的gui代码，或者直接用ADS编译的代码移植到ARM7开发板上。

然后做出各种连接整合。

做到触摸位图完成各种不同的功能。

1.3.2总体电路结构框图

此图描述了整个系统的一个整体结构框图，可以比较清晰的看出嵌入式系统和液晶显示模块的接口关系。

图1-1　基于arm7的gui设计电路的结构框图

1.3.3方案的论证与比较

本设计采用功能模块化的设计方式，总系统可以分为软件部分和硬件部分，从结构框图看硬件电路有两个单元电路组成，每个单元实际上都是独立的电路，各个单元也可以通过多种方案来实现，面对这些方案，要通过各方面比较选出最合适的方案。

1.液晶显示器的选择

方案一：

使用简单的12864来做gui的上位显示终端，其实各种图像的显示，往根源上追溯都是点阵的显示，但是12864的数据线只有8位，刷新频率很低，最致命的缺陷是最大支持64*64点整，不能显示高清的图片。

也不能做到彩色显示，属于TN型的早期显示器。

方案二：

使用显示效果非常好的OLED显示器。

目前OLED液晶显示是手持设备里最高端的显示终端，不需要背光芯片，所有的MOS单元都是自主的有机材料发光。

而且显示的效果、饱和度、色彩等都摇摇领先其他显示器。

但是OLED的电源电压要求较高，成本也较高。

方案三：

使用目前市场是最流行的TFT型LCD.TFT技术使液晶由扭转向列型液晶转向了薄膜晶体管从而使，图像分辨率大大的提高，而且自身的厚度也减小很多，是目前手机行业最流行，使用最多的一款LCD.

根据学校条件等各方面因素的分析，最终本设计采用方案三。

2.嵌入式系统芯片的选择

方案一：

使用STC89C54系列的8位机来做控制终端，使用8位机做控制系统最大的问题就是，内存空间以及堆栈空间不足，使各种功能不能完全做到在一个单片机内完成，使用多个单片机则存在舵机通信复杂，稳定性不可靠等问题。

方案二：

使用嵌入式设备，ARM7是当前中低端手机的首选，在GUI以及操作系统和FAT方面展现着不可替代的优势。

S3C44B0的开发板具备2M的flash和8M的SDRAM、66M的主频、采用冯洛依曼机构、32位字长处理。

已经完全可以满足系统的设计。

同时也是目前应用比较广泛，价格比较低廉的产品。

通过对方案一和方案二的比较，选择方案二进行计数器的设计。

3.嵌入式GUI的版本选择

方案一：

Microwindows是一个典型的机遇Server/Client体系结构的GUI系统，Microwindows提供了相对完善的图形功能和一些高级特性。

但其图形引擎存在许多问题，没有硬件加速能力，图形引擎中存在许多抵消算法。

方案二：

MiniGUI是有国内自由软件开发人员设计开发的，目标是为机遇Linux的实时嵌入式系统提供一个轻量级的图形用户界面支持系统。

Mini下具备丰富的控件资源，支持鼠标、触摸屏、标准键盘等。

但占用内存空间很大，需要处理器要求较高。

方案三：

QT/Embedded是Qt库开发商Trolltech公司开发的面向嵌入式系统的Qt版本，同样采用Server/Client体系结构，但Qt的库全采用C++封装。

具有丰富的控件资源和较好的可移植性。

也具备c++节省内存资源等特效。

但掌握需要大量的时间。

方案四：

uc_GUI是一种用于嵌入式应用的图形支持软件，它被设计用于为任何使用一个图形LCD的应用提供一个有效的不依赖于处理器和LCD控制器的图形用户接口，可以工作于单任务和多任务的系统环境下，适用于任何LCD控制器和任何尺寸的物理和虚拟现实。

其自身也是一种可靠直观、占用资源小、反应速度快、高度可移植等优点。

根据上述可知，gui开发随着发展现在已经是各式各样，琳琅满目。

有些高端的手机制造公司，专门就有相应的部门专门来制作和维护属于自主知识产权的gui系统。

综上分析，我决定使用uc_gui做为移植对象。

第二章单元电路的设计

2.1LCD驱动的设计

LCD的显示原理就是靠液晶分子的旋光性，由玻璃、偏关片,IC电路，背光，FPC或者PCB组成，两张互相垂直的偏光片之间，加入液晶，让液晶来扭转光的方向，通过外加电场，来改变液晶的扭转角度，来实现光线的通过与阻断。

当施加电压时，光线将被阻断，只有驱