基于DSP的數(shù)字示波器GUI 的開發(fā)的設(shè)計(jì)方案

介紹了應(yīng)用在RIGOL DS1000系列數(shù)字示波器上的用戶圖形界面的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)分析了用戶圖形界面（GUI）的設(shè)計(jì)思路，并簡單介紹了軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和流程
　　隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)復(fù)雜性也在不斷提高。所以在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)用戶圖形化（GUI），已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。在測(cè)量儀器中，圖形化界面也是廣泛采用，一種是嵌入操作系統(tǒng)，大多數(shù)的用戶圖形化界面（GUI）都是在操作系統(tǒng)（如OS、WinCE、Linix）的支持下， 調(diào)用系統(tǒng)的各種API函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。這些操作系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)GUI提供了大量的庫函數(shù)，也為編程人員提供了界面設(shè)計(jì)的良好平臺(tái)。但是這種嵌入技術(shù)，對(duì)硬件要求高，相當(dāng)于嵌入一臺(tái)計(jì)算機(jī)，如利用WinCE就可以十分方便的設(shè)計(jì)出具有Windows風(fēng)格的圖形界面。另一種是，直接利用DSP技術(shù)，開發(fā)小型系統(tǒng)。這種系統(tǒng)精簡，對(duì)硬件要求低，但功能相對(duì)單一。
　　本文這款數(shù)字示波器是普源精電（RIGOL）公司推出的DS1000系列，其設(shè)計(jì)完全自主完成，貼近國人使用習(xí)慣。其用戶圖形界面（GUI）是在VisualDSP++ 4.0 Kernel的基礎(chǔ)上開發(fā)的，界面風(fēng)格緊緊與儀器的功能相聯(lián)系。在完成了儀器的波形和菜單等顯示的基礎(chǔ)上，RIGOL團(tuán)隊(duì)也做了一些通用性的用戶圖形界面，如文件管理器等。當(dāng)然，所設(shè)計(jì)的用戶圖形界面，在功能強(qiáng)大方面是遠(yuǎn)不能與WinCE等所比擬的，但是對(duì)于儀器的使用者來說，已經(jīng)是足夠的方便——因?yàn)檫@畢竟是儀器的用戶圖形界面，而不是掌上電腦PDA的用戶圖形界面。
　　用戶界面實(shí)現(xiàn)原理
　　用戶圖形界面的實(shí)現(xiàn)，需要硬件、軟件上的支持。如圖1所示，通過操作平臺(tái)（operation platform）的調(diào)配，調(diào)用顯示程序，顯示程序刷新顯示緩存，再由顯示驅(qū)動(dòng)程序，將顯示緩存中的內(nèi)容顯示到液晶屏上。
　　
　　圖1 RIGOL DS1000數(shù)字示波器用戶圖形界面實(shí)現(xiàn)的原理圖
　　下面簡要的介紹圖1中主要的幾個(gè)組成部分。
　　GUI圖形標(biāo)準(zhǔn)庫
　　要在用戶圖形界面上顯示各種的圖形、圖案，除了硬件電路的支持外，還需要強(qiáng)大的軟件支持。而其中（GUI）的圖形標(biāo)準(zhǔn)庫為最基礎(chǔ)，而不可或缺的。用戶圖形界面（GUI）的圖形標(biāo)準(zhǔn)庫包括最基本的畫點(diǎn)、畫線、畫矩形、填充矩形、畫圓形、放置bmp格式的圖案、顯示中、英文等函數(shù)，該圖形庫功能越強(qiáng)大，就越可以支持復(fù)雜的用戶圖形界面（GUI）。
　　GUI的操作平臺(tái)的支持
　　僅僅有了繪制圖形的圖形標(biāo)準(zhǔn)庫，要實(shí)現(xiàn)用戶圖形界面，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。圖形庫是單一畫面不可缺少的，但是要形成有機(jī)的、可操作的用戶圖形界面，還需要后臺(tái)有一個(gè)穩(wěn)定、功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)平臺(tái)。
　　操作平臺(tái)根據(jù)用戶的外界輸入（一般是鍵盤），以及系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)來決定下一步系統(tǒng)的狀態(tài)，從而調(diào)用相應(yīng)的GUI界面。如此，便實(shí)現(xiàn)了用戶圖形界面。
　　實(shí)現(xiàn)圖形化的硬件原理
　　RIGOL DS1000系列數(shù)字示波器采用的是320×234分辨率的TFT液晶顯示器，通過液晶的驅(qū)動(dòng)電路，可以使液晶正常顯示，通過幀信號(hào)同步、行信號(hào)同步、數(shù)據(jù)信號(hào)的時(shí)鐘（clock）同步，顯示點(diǎn)陣的數(shù)據(jù)將被從SDRAM中寫入到液晶顯示器的顯示緩沖器中，從而顯示出彩色圖像。
　　從圖1可以看出，如果要更新液晶顯示器顯示的內(nèi)容，我們只需更新LCDbuffer中的顯示數(shù)據(jù)就可以了。
　　用戶圖形界面（GUI）軟件的設(shè)計(jì)思路
　　界面種類的劃分
　　對(duì)于用戶圖形界面（GUI）的設(shè)計(jì)不能簡單、統(tǒng)一的完成，要考慮到用戶在各種情況下的操作界面。根據(jù)這些界面所具備的共同點(diǎn)，我們將這些界面分成如下的種類，同一種類的界面中將具備相同或者相似的功能區(qū)域。每一種界面都會(huì)有相應(yīng)的處理程序，也有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
　　根據(jù)實(shí)現(xiàn)的不同功能劃分出如下的界面種類：
　　A. 背景網(wǎng)格顯示界面；B.波形顯示界面；C. 幫助文檔瀏覽界面；D.菜單顯示界面；E. 文件管理瀏覽器界面；F. 文件名稱輸入界面；J.前景內(nèi)容顯示界面（包括各種參數(shù)顯示信息，測(cè)量信息以及提示信息等）。