1导言
大多数嵌入式体系，仅供给几个按键和像素点较少的LCD，一起处理器运算才能有限（如8/16位单片机），不宜运转商用的GUI图形库（如uC/GUI、miniGUI、QT等），但仍然得为用户供给GUI功用。一个具有代表的硬件渠道如下，供给6个输入按键：上移、下移、左移、右移、确认和撤销；有一LCD，不约束物理尺度与像素点数。本文描绘一种依据上述硬件渠道的完结简略的GUI规划原理，它供给窗口体系因而具有较好地显现作用。
2硬件规划
一般LCD显现模块包括三部分：操控器、驱动器和液晶显现屏，一起供给外部引脚供嵌入式处理器衔接。以TRULY公司LCD显现模块MST-G320240DBSW-75W-E为例，它的操控器为RA8835，模块的引脚界说如下表1。［1］
表1 LCD引脚示例
硬件规划需求将LCD模块引脚正确衔接到处理器操控引脚上。关于大部分单片机来说，将LCD模块引脚衔接到一般I/O口是比较好的挑选，如图1显现了AT89S52微处理器衔接20引脚的LCD模块的原理图。
图1 MCU的I/O衔接LCD模块
另一种高档接线办法是将它衔接到Asynchronous Memory接口（假如处理器具有），这样一来操作LCD就像拜访一般的存储器（如FLASH）相同，极大供给便利性，如图2所示。
图2 ASYNC MEMORY衔接LCD模块
3 LCD驱动
LCD操控器是LCD模块的中心，驱动一个LCD模块实质便是对LCD操控器写一系列指令的进程。［2］
图3总线时序
图3是LCD操控器RA8835的总线时序。关于一般I/O口衔接LCD的办法，驱动程序需求对相应引脚按次序发生凹凸电平，如下代码所示：（省掉对引脚宏界说的句子）
void lcd_cmdwrite（unsigned char cmd）
{
LCD_CS = 0; /* Enable access LCD */
LCD_CD = 1; /* 0=Data; 1=Command */
LCD_WR = 0; /* Enable write */
LCD_RD = 1; /* Insure read signal is invalid */
LCM_DATA = cmd; /* Put command value into port */
LCD_WR = 1; /* Disable Write */
LCD_CS = 1; /* Disable access LCD */
}
假如嵌入式处理器的Asynchronous Memory接口衔接到LCD总线，需求设置该接口的延时时刻，以便于契合图3中LCD的总线时序，然后驱动将会简化成写外设内存。针对图2中接线，写LCD指令寄存器的驱动代码如下：
#define LCD_START_ADDR 0x20100000 /* BANK1 */
#define LCD_DATA_ADDR （LCD_START_ADDR） /* Data */
#define LCD_REG_ADDR （LCD_START_ADDR+2） /* CMD */
#define p_wLcdDataAddr （（REG16*）LCD_DATA_ADDR）
#define p_wLcdRegAddr （（REG16*）LCD_REG_ADDR）
#define WR_LCD_REG（wRegVal） *p_wLcdRegAddr = wRegVal;
LCD操控器指令一般安排成寄存器格局：寄存器名+数值。仍以上例为参阅，操控器RA8835设置光标地址的指令为：寄存器名（CSRW）0x46，数值为2个字节（光标方位）。其间寄存器名写入指令输入缓冲器内（即A0=1），数值写入数据输入缓冲器内（即A0=0）。
在一个LCD上制作任何图形或文件的根底是制作像素点，因而首要需求完结的功用是操作像素点。操作一个像素点的接口是：X坐标、Y坐标和动作（点亮或擦除），算法如下：
1. 依据X坐标和Y坐标组合成LCD光标值并写入LCD操控器；
2. 从LCD操控器中读取当时光标下RAM数值；
3. 依据动作（点亮或擦除）修正RAM数值对应像素BIT值；
4. 再次将光标值写入LCD操控器（读RAM导致该光标已移动）；
5. 将修正后数值写入LCD操控器的RAM区。
一旦完结像素操作就能够发挥一些高档制作动作：文字、图片、几何图形等。
4 GUI软件结构
图4显现了本GUI规划的软件层次，引进分层会带来许多优点：［3］
下降复杂度每一层只专心自己需求完结的功用，完结高内聚；
进步可移植性不论替换处理器仍是LCD只需求修正底层部分；
改进功用运用高效算法来优化功用只需求修正一处。
图4 GUI软件层次
关于轻量级嵌入式GUI来说，窗口是十分重要的图形载体，嵌入式GUI一般一个屏幕仅包容一个窗口，当时正在显现的窗口即为活泼窗口，其它均为睡觉窗口。因而窗口有2种状况：
活泼期：处理音讯，呼应动作，如获取实时数据并改写屏幕等；
睡觉期：不呼应外部音讯，开释资源，如硬件和软件实体等；
从逻辑上把窗口体系分红2层：窗口服务器和客户端，如图5所示。外部音讯（用户按键、数据更新等）首要传递给窗口服务器，然后服务器把音讯传发给当时活泼窗口，活泼窗口依据音讯类别进行相应处理；别的，活泼窗口也能够向服务器宣布恳求，如切换窗口等。
图5窗口服务器与客户端
在GUI规划中音讯是各种目标通讯的重要机制，窗口之间通讯的品种繁复，假如对音讯进行编码呢？图6显现了一种参阅办法。音讯实质上便是一个32位整数，其实许多RTOS音讯传递也是这个类型。取低8位为事情编码，高24位为类型编码。［4］
任一类型最大支撑256个事情，类型编码仅能一位为1，否则将引起事情判别过错。当编码正确时，类型一定是2的整幂次，因而能够运用查看整幂次方的算法来检测音讯正确性。
设uMsg是音讯数值，则有：
uTemp = uMsg & 0xFFFFFF00UL; /*取类型编码值*/
if （0 == （uTemp & （uTemp – 1）））编码正确
else 编码过错
图6音讯编码
5窗口体系与交互
用面向目标的办法来规划窗口如图7所示，每个窗口都有自己的ID，一起有其周围街坊窗口的ID值用于窗口切换；私有数据空间用于窗口的个性化定值。窗口目标包括3个办法：Init（）用于制作窗口和初始化窗口资源；ProcMsg（）处理一切传递到本窗口的音讯；Close（）封闭窗口一起开释资源。
图7窗口目标规划
把多个窗口的指针安排成数组就形成了图8所示的窗口目标群，这样一来便利窗口的寻址。
图8窗口目标群
图9显现了窗口与街坊窗口的联系，假如当时活泼窗口为11，呼应用户按键上/下/左/右来切换窗口时，能够直接取对应街坊窗口的ID，这样操作带来极大的快捷性。
图9窗口与街坊窗口寻址
6 状况栏完结
状况栏一般坐落窗口的最底部，它的典型结构如图10所示。它一般供给如下办法：
Init（）：初始化状况栏目标；
Visible（）：显现状况栏目标，实时呼应外部音讯；
Invisible（）：不再显现状况栏目标，疏忽外部音讯；
ChangeLinkStat（）：更新联机/脱机状况；
UpdateDate（）：更新当时日期
UpdateTIme（）：更新当时时刻
私有显现空间是供给给窗口进行个性化定制，它的原则是：不管哪个窗口运用，都是“谁分配，谁收回”，即当该窗口封闭时需求铲除它在私有显现空间的一切显现内容。
图10 状况栏
7 结束语
本文规划的轻量级嵌入式GUI已经在某工业操控产品中安稳运用多年，该产品选用TRULY公司320×240像素的LCD。选用分层与面向目标的规划，使软件体系简单移植和开发；简略化的规划使体系反常安稳；别的占用资源很少，这是商业GUI无法比拟的。在此根底上还能扩展更高档的图形控件功用，能够拜见姊妹篇《轻量级嵌入式GUI高档功用完结》。
