STemwin圖形庫移植與運用

?一、環(huán)境介紹

主控MCU: STM32F103ZET6

STM32程序開發(fā)IDE: keil5

STM32程序風(fēng)格: 采用寄存器方式開發(fā)，注釋齊全，執(zhí)行效率高，方便移植

硬件包含: 一塊STM32F103ZET6開發(fā)板、一個3.5寸TFT電阻觸摸顯示屏(使用的是正點原子的3.5寸電阻觸摸屏)

前言：STemwin圖形界面庫比較吃內(nèi)存的，一般跑圖形界面庫都需要配一塊SRAM，M3系列官方推薦頻率是72MHZ(當(dāng)前也是可以超頻的)，界面不是非常復(fù)雜，刷新要求不是特別高的情況下，跑起來還是不錯的。

這篇文章主要講解Stemwin的移植與基本使用。

下面示例圖是為了講解STemwin基本用法，做的界面兩個例子。 QQ應(yīng)用的界面完成之后加上網(wǎng)卡就可以完成局域網(wǎng)之間多個設(shè)備之間聊天了。

?

?

?

二、STemwin介紹

2.1 emWin介紹

emWin是由德國SEGGER公司開發(fā)，可為圖形LCD設(shè)計提供高級支持，極大簡化了LCD設(shè)計。為恩智浦ARM微控制器用戶免費提供的emWin圖形庫。

在國內(nèi)做嵌入式系統(tǒng)的大部分都使用emwin，其簡單來說就是一套圖形庫。

做電子硬件開發(fā)，常常要為設(shè)計一個良好的UI傷透腦筋，寫很多的代碼也不盡人意，還要不斷調(diào)試，emwin正是解決這種用戶界面需求的圖形庫，只要在你的設(shè)計中嵌入這種圖形庫，就能很方便使用里面的模塊化設(shè)計，既能提高設(shè)計界面圖形質(zhì)量，還大大的減少開發(fā)時間。

SEGGER公司的產(chǎn)品

Segger微控制器股份有限公司開發(fā)與發(fā)布軟件開發(fā)工具及ANSI?C軟件組件(中間件)給嵌入式系統(tǒng)使用并應(yīng)用在許多工業(yè)應(yīng)用中，如通信、醫(yī)療儀器、消費性電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)及工業(yè)自動化設(shè)備。

1. EmWin是SEGGER公司設(shè)計用來提供一個有效率的、與處理器與顯示控制器無關(guān)的、可應(yīng)用在任何圖形顯示器的圖形用戶界面.
2. J-Link是SEGGER公司為支持仿真ARM內(nèi)核芯片推出的仿真器。
3. emOS是SEGGER公司開發(fā)的一個實時操作系統(tǒng)，使用最小的資源提供一個完整的多任務(wù)系統(tǒng)，被設(shè)計應(yīng)用在許多難處理的即時應(yīng)用當(dāng)中。
4. emFile是SEGGER公司開發(fā)的嵌入式文件系統(tǒng)，支持FAT12、FAT16及FAT32。已經(jīng)在保持最高速的前提下，優(yōu)化了emFile，使之在RAM和ROM里占最小的存儲器空間
5. embos/ip是Segger開發(fā)的嵌入式TCP/IP程序驅(qū)動庫。它是一個與中央處理器架構(gòu)無關(guān)、且高效能的TCP/IP驅(qū)動庫，在速度上、功能上及最小結(jié)構(gòu)上已經(jīng)做了最佳的優(yōu)化。
6. emUSB?是Segger開發(fā)的嵌入式USB協(xié)議棧。采用ANSI?C的格式撰寫，具有大批量通信傳輸和集成諸如MSD、CDC或HID設(shè)備類等特點。

拓展資料:

嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)前最熱門最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一。

嵌入式系統(tǒng)用在一些特定專用設(shè)備上，通常這些設(shè)備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，有時對實時響應(yīng)要求很高等。特別是隨著消費家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常見到的手機(jī)、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3 Player、數(shù)字相機(jī)（DC）、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(DV)、U-Disk、機(jī)頂盒(Set Top Box)、高清電視(HDTV)、游戲機(jī)、智能玩具、交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備或儀表、汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。

Keil軟件

Keil公司是一家業(yè)界領(lǐng)先的微控制器（MCU）軟件開發(fā)工具的獨立供應(yīng)商。

Keil公司由兩家私人公司聯(lián)合運營，分別是德國慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美國德克薩斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和銷售種類廣泛的開發(fā)工具，包括ANSI C編譯器、宏匯編程序、調(diào)試器、連接器、庫管理器、固件和實時操作系統(tǒng)核心（real-time kernel）。

Keil 官網(wǎng)雖然沒有發(fā)布中文版本，但是Keil 系列軟件卻被中國80%以上的軟硬件工程師使用，但凡與電子相關(guān)的專業(yè)，都會開始從單片機(jī)和計算機(jī)編程開始學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)單片機(jī)自然會用到Keil 軟件。國內(nèi)由米爾科技、億道電子、英倍特提供Keil 的銷售和技術(shù)支持服務(wù)，他們是ARM公司合作伙伴，也是國內(nèi)領(lǐng)先的嵌入式解決方案提供商。

2.2 UCGUI與STemwin介紹

說起UCGUI得先從UCOS說起，在國內(nèi)做嵌入式系統(tǒng)的，開始入門OS的時候，大家應(yīng)該都會選擇uC/OS，主要是因為代碼開源且資料眾多。由于uC/OS的原因大家也一定接觸了uC/GUI的嵌入式圖形軟件庫。其實uC/Gui的核心代碼并不是Micrium公司開發(fā)的，而是Segger公司為Micrium公司定制的圖形軟件庫，當(dāng)然也是基于Segger公司的emwin圖形軟件庫開發(fā)的。所有說uC/GUI和emwin的使用方法沒有區(qū)別。

在以前較舊的版本程序中uC/Gui的源代碼是開源的（可以在網(wǎng)上能夠找到），但是新版本的程序emWin和uC/gui只對用戶提供庫文件，是不開源的。

Segger 除了向Micrium公司提供定制的uC/GUI版本，還向其他的IC廠家提供定制服務(wù)，比如: 向ST 公司出售了emWin 的版權(quán)，從而ST公司也得到了定制版的emWin，然后改了名字叫 STemWin。當(dāng)用戶在 STM32 芯片上使用 emWin 軟件庫時，是不需要向 emWin 或 ST 公司付費的。還有NXP公司也使用了emWin的圖形庫，大家使用NXP芯片的時候同樣也不需要支付費用。

總而言之，uC/GUI和STemWin都是 Segger 公司的 emWin 產(chǎn)品，而且它們的版本編號是統(tǒng)一的，如 uC/GUI 目前最新版本命名為uC-GUI V5.24， STemWin 最新版本命名為STemWin Library V5.24，emWin 最新版本則為 emWin V5.24，所以，要比較這三個軟件庫功能上的區(qū)別，只需要看它們的版本號就可以了。

在選擇的時候，雖然功能上沒有區(qū)別，但因為版權(quán)付費問題，在實際使用時就需要根據(jù)自己的平臺來選擇。如果我們使用的是 STM32 開發(fā)平臺，自然我們選擇的是STemWin；如果我們使用的是NXP的平臺，我們就是用為NXP定制的emwim。

在使用特定的平臺，我們也需要選擇定制的emWin，在STemWin里有一個檢測機(jī)制確定代碼所運行的平臺，若是 STM32 芯片，則運行正常，若非 STM32 芯片，就不能正常使用了。同樣，NXP也是一樣的機(jī)制。

如果使用的芯片沒有授權(quán)emWin的版權(quán)，可以推薦使用UCGUI。

emWin官方下載地址：emWin

STemWin官方下載地址：STM32CubeF1 - STM32Cube MCU Package for STM32F1 series (HAL, Low-Layer APIs and CMSIS, USB, TCP/IP, File system, RTOS, Graphic - and examples running on ST boards) - STMicroelectronics

GCGUI官網(wǎng)下載地址：https://www.micrium.com/

2.3 為什么要學(xué)習(xí)圖形界面框架?

很多產(chǎn)品需要人機(jī)交互，人機(jī)交互大多數(shù)是通過LCD來完成的，所以就需要我們在應(yīng)用中設(shè)計LCD交互界面，簡單的UI界面我們可以自己寫代碼完成，但是比較復(fù)雜、絢麗的界面自己來做就比較困難了。STemWin中提供了很多的控件，我們可以使用這些控件來完成復(fù)雜的界面設(shè)計。

?

2.4 emwin下載地址

emwin下載地址: SEGGER - The Embedded Experts - Downloads - emWin

?

三、STemwin基本移植(不帶操作系統(tǒng))

3.1 獲取keil軟件自帶的emwin庫

在keil軟件的安裝目錄下，自帶了emwin的所有資料，適合NXP（恩智浦）單片機(jī)使用。

路徑: \ARM\Segger\emWin

?

3.2 下載STemwin圖形界面庫

STemwin適合在ST意法半導(dǎo)體的芯片上使用，Stemwin的資料包可直接在ST官網(wǎng)上進(jìn)行下載。

ST意法半導(dǎo)體官網(wǎng)首頁地址: https://www.st.com

下面是下載的步驟截圖:

?

?

?

?

?

?

?

?

3.3 添加STemwin文件到工程

移植之前，需要先準(zhǔn)備一個帶LCD屏驅(qū)動、觸摸屏驅(qū)動的完整Keil工程。

(1) 在工程目錄下創(chuàng)建一個ST_EMWIN文件夾，用于存放STEMWIN相關(guān)的文件

?

(2) 拷貝的目錄

?

inc文件夾從下載的包里直接拷貝過來，不做任何修改。

Config文件夾里留下以下文件:

?

Lib目錄下留下以下文件: (不帶OS的庫文件)

?

(3) 在keil軟件里創(chuàng)建一個新的分組，用于存放STemwin文件。

?

(4) 添加頭文件路徑

?

3.4 屏蔽沒有用到的LCDConf.h頭文件

?

?

3.5 修改GUIConf.h文件

GUIConf.h是STemwin的核心配置文件，主要配置操作系統(tǒng)、觸摸屏、最大窗口的支持。

?

?

3.6 修改GUIConf.c文件

GUIConf.c文件配置STemwin運行時需要的內(nèi)存，如果使用了SRAM外擴(kuò)內(nèi)存，可以將數(shù)組定義在外部的SRAM空間。

?

3.7 修改GUIDRV_Template.c文件

GUIDRV_Template.c文件是LCD屏的驅(qū)動模板文件，需要根據(jù)自己的LCD屏驅(qū)動進(jìn)行修改。

主要修改的函數(shù)是: 畫點函數(shù)、讀點函數(shù)。

?

?

?

?

NT35310_Fill(x0,y0,x1,y1,LCD_COLORINDEX);

3.8 修改LCDConf_FlexColor_Template.c文件

?

?

void LCD_X_Config(void) { GUI_DEVICE * pDevice; pDevice = GUI_DEVICE_CreateAndLink(&GUIDRV_Template_API, GUICC_M565, 0, 0); LCD_SetSizeEx (0, XSIZE_PHYS , YSIZE_PHYS); LCD_SetVSizeEx(0, VXSIZE_PHYS, VYSIZE_PHYS); //觸摸屏校準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置 GUI_TOUCH_Calibrate(GUI_COORD_X,0,319,0,319); GUI_TOUCH_Calibrate(GUI_COORD_Y,0,479,0,479); //這兩個函數(shù)在GUI.h文件的1292行定義 }

GUIDRV_Template_API 變量是在GUI.h的167行定義。

GUI_TOUCH_Calibrate函數(shù)是在GUI.h的

3.9 增加觸摸屏底層接口代碼

?

這4個函數(shù)原型在GUI.h文件的1404行聲明。

?

在GUIDRV_Template.c文件下面增加這4個觸摸屏的接口函數(shù)。

?

#include "touch_xpt2046.h" void GUI_TOUCH_X_ActivateX(void) { //激活X } void GUI_TOUCH_X_ActivateY(void) { //激活Y } int GUI_TOUCH_X_MeasureX(void) { //測量X TOUCH_ReadXY(); return touch.x; } int GUI_TOUCH_X_MeasureY(void) { //測量Y TOUCH_ReadXY(); return touch.y; }

3.10 添加GUI_X.c文件

觸摸屏底層函數(shù)增加之后，再次編譯。

?

這4個函數(shù)，在GUI_X.c文件里定義，需要將GUI_X.c文件添加到工程中。

GUI_X.c文件路徑: \en.stemwin\STemWin_Library_V1.2.0\Libraries\STemWinLibrary532\OS\GUI_X.c

?

將GUI_X.c文件拷貝到工程目錄下的ST_EMWIN\Config目錄下。

?

?

3.11 定時器提供時間基準(zhǔn)與輪詢觸摸屏

在STemwin的GUI_X.c文件里，帶有GUI_X_Delay()延時函數(shù)，該延時函數(shù)是通過OS_TimeMS變量來計算延時的時間，如果需要使用該延時函數(shù)，就需要在自己工程的硬件定時器里1ms的頻率自增OS_TimeMS變量，提供時間基準(zhǔn)。

?

需要使用觸摸屏，就需要定期調(diào)用GUI_TOUCH_Exec()函數(shù)，每秒100次的頻率調(diào)用。

?

?

?

3.13 對移植結(jié)果進(jìn)行基本測試

進(jìn)行GUI框架初始化之前，需要先開啟CRC時鐘校驗。

?

?

/*獲取觸摸屏狀態(tài)\設(shè)置光標(biāo)位置*/ void Touch_Process(void) { GUI_PID_STATE STATE; //該變量為GUI觸屏的x y位置存儲坐標(biāo) GUI_TOUCH_GetState(&STATE); //獲取觸摸屏狀態(tài) if(STATE.Pressed == 1) //按下 { GUI_CURSOR_SetPosition(STATE.x,STATE.y);//設(shè)置光標(biāo)位置 GUI_CURSOR_Show(); //設(shè)置顯示光標(biāo) } }

運行效果如下:

?

3.13 測試SEGGER官方DEMO代碼

SEGGER官方提供的DEMO代碼，在ST意法半導(dǎo)體的官網(wǎng)上下載的包里沒有提供，需要去SEGGER官方提供的emwin包里獲取。在keil軟件的安裝目錄下，有完整的emwin包，可以找到DEMO代碼。

?

將GUIDemo文件夾全部拷貝到工程目錄下，并將里面所有的.c文件加到工程中。

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

四、STemwin基本運用

4.1 GUIBuilder軟件使用

GUIBulider是emwin官方出的軟件，每個版本的emwin都有其對應(yīng)版本的。

GUIBulider軟件，控件非常齊全，熟練使用 GUIBulider在使用emWin設(shè)計GUI界面的時候會起到事半功倍的效果，使用這款軟件就不需要我們自己用C語言編寫界面了，可以在 GUIBulider 中設(shè)計好界面，然后導(dǎo)出C程序，十分的方便。

?

?

?

?

?

?

?

GUIBulider生成的代碼只是一個界面框架，程序執(zhí)行的邏輯代碼需要用戶自己填充。

邏輯代碼比如： 按下按鍵做什么，松開按鍵做什么等等，這些需要用戶自己設(shè)計。

?

?

?

?

4.2 STemwin外置中文字庫設(shè)置

(1) 制作GBK中文字庫

?

制作好的字庫效果:

?

字庫制作好之后，可以通過文件系統(tǒng)+SD將字庫文件燒寫到板載的W25Q64 FLASH里指定位置，方便后續(xù)調(diào)用。

(2) 制作ASCII 碼字庫

上面制作了GBK中文字庫，這里還需要制作尺寸一樣的ASCII碼字庫，方便顯示與中文大小相同的英文字母和標(biāo)點符號。

!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~

注意: 最前面有個空格。 一共95個數(shù)據(jù)。

?

?

存放到程序里的只能放 12號字體、16號字體、24號字體。 太大的字體Keil軟件存放不了。

超出了24號的字體，可以像GBK中文字庫一樣存放到FLASH W25Q128里，使用的時候在去讀取數(shù)據(jù)，這樣就不會占用CPU本身的FLASH空間。

(3) 制作好的字庫文件列表

?

?

(4) 添加ASCII碼字庫和GBK字庫的支持

先將字庫的必要文件添加到工程中: (如果用不到這么多字體可以自己添加要使用的大小)

?

?

#define GUI_FONTTYPE_PROP_USER \ GUIPROP_X_DispChar, \ (GUI_GETCHARDISTX*)GUIPROP_X_GetCharDistX, \ GUIMONO_GetFontInfo, \ GUIMONO_IsInFont, \ (GUI_GETCHARINFO *)0, \ (tGUI_ENC_APIList*)0

?

?

?

?

?

?

QQ登錄界面(中文顯示)

?

QQ登錄框點擊登錄按鈕之后登錄成功的效果

?

4.3 實體按鍵操作界面控件

GUI_SendKeyMsg()函數(shù): 向一個指定的按鍵發(fā)送一個狀態(tài)消息。

函數(shù)原型: void GUI_SendKeyMsg(int Key, int Pressed);

參數(shù)	含意
Key	可以是任何可擴(kuò)展的 ASCII 字符（在 0x20 和 0xFF 之間）或者任何預(yù)定義的μC/GUI 信息碼。
Pressed	鍵的狀態(tài)（參 GUI_StoreKeyMsg()）

示例:

key=KEY_Scanf(); switch(key) { case 1: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_BACKTAB, 1);//選擇上一個聚焦控件 break; case 2: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_ENTER,1); //回車 break; case 3: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_TAB, 1); //選擇下一個聚焦控件 break; case 4: GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_SPACE,1); //空格鍵 break; default: /*發(fā)送按鈕松開消息*/ GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_BACKTAB,0); //選擇上一個聚焦控件 GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_ENTER,0); //回車 GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_TAB, 0); //選擇下一個聚焦控件 GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_SPACE,0); //空格鍵 break; }

審核編輯：湯梓紅

?