在2KB内存的单片机上实现的彩屏GUI控件库

一. 综述

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嵌入式系统发展日新月异，安卓和ios已然战胜了当年雄霸天下的塞班，界面是我们特别看重的因素之一。不过你考虑过自己做一套系统，写一个界面库么？在单片机上自制系统，可以很好的锻炼编程能力和架构设计能力。

这些界面库都是在底层画点画线的驱动程序上实现的，基于我的XMOVE动作感应系统。基本具有硬件无关性。支持彩屏320*240的分辨率，由于考虑不同分辨率的开发过分复杂（想想看你需要计算每个点布局在哪个位置，这对安卓等系统都是大问题），因此我并没有太过完善的考虑过其他分辨率。

我已经写过一篇关于菜单切换和任务实现的文章，本文将介绍我在低内存嵌入式系统上实现的界面GUI库。当年开发这套界面花费了大量的时间，不过搭载这些界面库和系统的硬件数量不超过3台，真是应了那句话：封闭的道路是难以求得长远的发展的。不过，嵌入式的环境下，定制化和特别化也非常正常。玩么，有什么不可以？！

虽然功能依旧有限,不能像目前主流嵌入式系统的"美观":如渐变等,但这是2KB,8MHz的单片机！根本不能实现快速移动，否则会很卡很卡....各种图片和特效都是我在大四寒假里花了大量时间反复优化的，现在看看，当年的很多工作，如果不拿出来，真的要彻底走入历史的垃圾筐了。小伤感。

它有如下特点：

  • 丰富的控件元素，应对绝大多数场景
  • 伪多线程显示（单片机是没有多线程一说的，因此在视觉上同时更新不同控件是需要一定底层支持的）
  • 动态界面（简单滑动和渐隐效果）
  • 对黑白和彩屏系统都可提供支持

如果是开发嵌入式界面的同仁，我相信我的文章会给您以一定的启发。

下面的视频演示了动态的效果：

XMOVE手持终端演示视频

二. 基本结构

可以用如下的结构图表示整个控件库：

通过控件组合,可以实现相当复杂的界面显示,如下图所示:

三. 基本函数实现

考虑到底层驱动并不具有普遍性，我没有给出底层驱动的接口实现。

下面的函数给出了一部分GUI基本功能库的功能函数。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：BoxGUI(unsigned char *title)  
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：在LCD上产生覆盖屏幕的桌面 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：无 
    5. 
  
  
  
  
  5. */
    6. 
  
  
  
  
  6. void BoxGUI(unsigned char *title)    //图形化界面窗口函数 
    7. 
  
  
  
  
  7. 
  
  
  
  
  8. 
  
  
  
  
  9. /* 
    10. 
  
  
  
  
  10. 函数：TaskBoxGUI_P(u16 x1,u16 y1,u16 x2,u16 y2,u8 *title) 
    11. 
  
  
  
  
  11. 功能：在LCD上产生可变大小的任务底框 
    12. 
  
  
  
  
  12. 参数：（x1,y1）左上角坐标，(X2,Y2)右下角坐标,title为窗口标题 
    13. 
  
  
  
  
  13. */
    14. 
  
  
  
  
  14. void TaskBoxGUI_P(u16 x1,u16 y1,u16 x2,u16 y2,u8 *title,u8 MoveEN)    //图形化界面窗口函数 
    15. 
  
  
  
  
  15. 
  
  
  
  
  16. 
  
  
  
  
  17. /* 
    18. 
  
  
  
  
  18. 函数：ShowMountGUI(u16 x,u16 y,float Mount,u8 Range,u16 Color,u8 Font) 
    19. 
  
  
  
  
  19. 功能：在LCD上显示可变位置的浮点值 
    20. 
  
  
  
  
  20. 参数：（x,y)数字左上角坐标值，mount要显示的浮点数，range对该数显示的长度，从左开始 
    21. 
  
  
  
  
  21. Color显示颜色，Font字体类型，参见LCD使用说明 
    22. 
  
  
  
  
  22. */
    23. 
  
  
  
  
  23. 
  
  
  
  
  24. void ShowMountGUI(u16 x,u16 y,float Mount,u8 Range,u16 Color,u8 Font) 
    25. 
  
  
  
  
  25. 
  
  
  
  
  26. /* 
    27. 
  
  
  
  
  27. 函数：void TaskBoxGUI(unsigned char *title)   
    28. 
  
  
  
  
  28. 功能：在LCD上显示固定大小和位置的任务底框 
    29. 
  
  
  
  
  29. 参数：tilte:显示的标题 
    30. 
  
  
  
  
  30. 返回值：无 
    31. 
  
  
  
  
  31. */
    32. 
  
  
  
  
  32. void TaskBoxGUI(unsigned char *title)    
    33. 
  
  
  
  
  33. 
  
  
  
  
  34. /* 
    35. 
  
  
  
  
  35. 函数：unsigned char myListGUI(u8 x,u8 y,u8 ** list, u8 mount) 
    36. 
  
  
  
  
  36. 功能：在LCD上显示固定大小，可变位置的列表型菜单界面 
    37. 
  
  
  
  
  37. 参数：（x,y）要显示坐标，**list存储列表的指针数组，mount，要显示的列表数量， 
    38. 
  
  
  
  
  38. 注意不能超过数组大小 
    39. 
  
  
  
  
  39. 返回值：0：表示用户强行退出，1-mount：返回当前用户的选择项（注意：从1开始） 
    40. 
  
  
  
  
  40. */
    41. 
  
  
  
  
  41. unsigned char myListGUI(u8 x,u8 y,u8 ** list,u8 *title, u8 MaxMount,u8 LRMaxMount,u8 UDMaxMount,u8 OneLRLength,u8 OneUDLength)
    42.

三. 实际效果展示

1. 对话框功能：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：unsigned char MessageGui(unsigned char *title,unsigned char *message,unsigned char Type) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：在LCD上显示固定大小的是非型选择界面 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：*title要显示的标题，message：要显示的信息，Type:显示风格 0：仅有确定项，用于提示，1：有是否两个选项，2：不经确认的提示项 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：1:用户选择是，0，用户选择否，若Type==0或2，返回值为1 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. unsigned char MessageGui(unsigned char *title,unsigned char *message,unsigned char Type)
    8.

2. 列表控件

用户可通过旋转该终端选取不同项（需陀螺仪支持）

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：unsigned char ListGUI(unsigned char** list,unsigned char *title,unsigned char mount) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：在LCD上显示固定大小和固定位置（在LCD中央）的列表型菜单界面 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：参见myListGUI()的函数声明 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：参见myListGUI()的函数声明 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. unsigned char ListGUI(unsigned char** list,unsigned char *title,unsigned char mount)
    8.

3. 动态曲线控件

该曲线使用了我自己开发的伪多线程技术,多条曲线可以动态显示.本图显示了三轴加速度曲线实时显示

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：void CurveDraw(u16 x,u16 y,u16 Wide,u16 Long,u16 unit,u16 Color,u8 *title,float mount,u16 flag) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：LCD显示曲线控件的图形函数 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：(x,y)要显示的控件左上角坐标，Wide表示控件宽度（上下计算，像素），LONG：长度（左右计算，像素），Unit：最大可显示的值，COLOR:要显示的颜色 
    5. 
  
  
  
  
  5. title:显示的标题，float:显示浮点值，flag:显示的位置标记位，当flag==0的时候，控件全部刷新 
    6. 
  
  
  
  
  6. 返回值：1:显示成功 0.显示失败 
    7. 
  
  
  
  
  7. */
    8. 
  
  
  
  
  8. u8 CurveDraw(u16 x,u16 y,u16 Wide,u16 Long,u16 unit,u16 Color,u8 *title,float mount,u16 flag)
    9.

4. 虚拟全键盘控件

我的系统仅仅提供了6个实体按键，为了解决复杂键盘输入的问题，使用了虚拟全键盘控件。可以通过旋转改变界面中红框的位置~当红框移到虚拟按键上时,点选确定即可上屏.

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：u8 VirtualFullKeyBoardInput(u16 x,u16 y,u8* KeyX,u8* KeyY,u8 *Key) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：虚拟全键盘的输入子函数 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：(x,y)控件左上角坐标，KeyX,KeyY表示当前在数字键盘上的X,Y坐标位置，范围分别为0-10,0-4，Key为返回的选择项，具体参见FullKeyBoardData[]数组声明 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：0:用户跳出或选择特殊功能键，1：用户选择了普通的字符，其用法参见具体代码 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. 
  
  
  
  
  8. u8 VirtualFullKeyBoardInput(u16 x,u16 y,u8* KeyX,u8* KeyY,u8 *Key)
    9.

5. 图表控件

显示柱状图,随着菜单项的数量和大小,动态的修改柱状图的位置,以获得最佳显示效果.

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：u8 HistogramGUI(u8** List,u16* Num,u8 num,u8* title) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：显示柱状图控件 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：List,存储不同享标题的数组，Num存储不同项的数值的数组，num要显示的项的数量，title控件标题 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：0：两数字不同，1：数据相同， 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. u8 HistogramGUI(u8** List,u16* Num,u8 num,u8* title)
    8.

6. 滑动条控件

可用于用户通过移动滑动手柄位置修改值.

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：u8 SliderGUI(u16 x,u16 y,u16 Length,u8* title,u16 RangeLow,u16 RangeHigh,u8 step,u16* Data) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：滑动模式的数值选择控件 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：(x,y)控件左上角坐标，length，显示的控件长度（从左到右）,RangeLow:数值最低可选值，RangeHigh:数值最高可选值，step：数据选择步进，data:存储数据的指针 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：0:控件错误或用户取消选择，1：用户成功使用控件，数据存在data中 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. u8 SliderGUI(u16 x,u16 y,u16 Length,u8* title,u16 RangeLow,u16 RangeHigh,u8 step,u16* Data)
    8.

7. 时间表显示控件

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：void clock_GUI(u16 x,u16 y,u16 r,u8 *rdata,u8 TotalFreshEN) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：LCD显示时间的时钟控件 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：(x,y)要显示的控件左上角坐标，rdata表示存储时间的全局变量指针，r表示圆面半径，注意不要超过LCD允许范围 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：无 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. void clock_GUI(u16 x,u16 y,u16 r,u8 *rdata,u8 TotalFreshEN)
    8.

8. 长整型数字输入控件

9. 主菜单显示控件

系统目前支持多种菜单样式,下面的图给出了其中两种:

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /* 
    2. 
  
  
  
  
  2. 函数：void DrawIconAndTitle(u16 x,u16 y,u8 Index, u8 PictSize,u8 Type,u8 TitleOrPict) 
    3. 
  
  
  
  
  3. 功能：主菜单界面的子函数，用于产生单项 
    4. 
  
  
  
  
  4. 参数：(x,y)要显示的控件左上角坐标，Index表示在子菜单列表中的具体位置，PictSize为要显示的图片大小，TYPE为反白选项0不反白，1反白,TitleOrPict控制来写字或画图，这样可以更快 
    5. 
  
  
  
  
  5. 返回值：无 
    6. 
  
  
  
  
  6. */
    7. 
  
  
  
  
  7. void DrawIconAndTitle(u16 x,u16 y,u8 Index, u8 PictSize,u8 Type,u8 TitleOrPict)
    8.

和以下菜单样式：

其他控件由于已经在其他相关文章中出现,因此省略.

四.总结

本文展示的界面控件仅仅是其中很小的一部分.其他还包括了密码输入控件,中文输入法控件等,限于空间所限没有一一显示.这是当年热火加蛋疼的大四,在没有代码提示和简陋IDE下一行一行的写出来的代码库.这套界面库的代码量约为3000行.

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