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第24章 emWin6.x的JPEG图片显示(软件解码）
本期主要讲emWin支持的JPEG图片显示，官方支持的主要有两种显示方法，一种方法是直接从外部存储器读取数据并显示，这种方法的好处就是不需要大的RAM，每次读取一些数据显示一次，缺点就是显示速度比较慢。另一种是从外部存储器读取整个图片到RAM（比如内部SRAM，外部SRAM或者外部SDRAM），然后再显示图片，这种方法的显示速度要稍快些。但是由于JPEG解码比较耗时间，仅加载到RAM还是不行的，需要用户将JPEG图片解码到内存设备中，然后再调用内存设备的API函数来显示，此时的显示速度非常快。
学习本章节前，请务必学习第20章存储设备之基本函数。
24.1 初学者重要提示
24.2 JPEG图片基础知识
24.3 JPEG图片的API函数及其显示方法
24.4 实验例程说明（RTOS）
24.5 实验例程说明（裸机）
24.6 总结
24.1 初学者重要提示
1、 实际项目中强烈建议将JPEG图片加载到emWin动态内存并解码到存储设备里面再显示，性能相当给力，测试V7开发板，H7+32位SDRAM，LTDC颜色格式配置为RGB565，刷新800*480分辨率图片可以达到8-15ms一帧，基本满足大部分嵌入式GUI项目。本章教程配套的例子就是采用这种方式。
2 JPEG图片显示的所有API函数在emWin手册中都有讲解，下图是中文版手册里面API函数的位置
下图是英文版手册里面API函数的位置：
3、 本章教程使用的外部存储器是SD卡，实际项目中使用任何其它类型的存储器都可以的，支不支持文件系统都没有关系的，使用方法与本章教程一样，用户要做的就是把图片从外部存储器读出即可。
24.2 JPEG图片基础知识
关于JPEG图片格式方面的知识，推荐大家看wiki百科上面的介绍：
- https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG 讲解非常详细。
- 如果觉得英文版读起来比较吃力些，可以看wiki中文版，只是资料没有英文的详细：https://zh.wikipedia.org/wiki/JPEG 。
- 更多JPEG文件的知识可以google或者百度进行了解。
推荐初学者了解一下JPEG文件的格式，如果没有了解也是没有任何关系的，直接调用emWin的API函数就可以显示JPEG图片了。
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下面这点小知识还是要知道的：
JPEG 是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家小组）的缩写，是第一个国际图像压缩标准。JPEG图像压缩算法能够在提供良好的压缩性能的同时，具有比较好的重建质量，被广泛应用于图像、视频处理领域。由于JPEG优良的品质，使其在短短几年内获得了成功，被广泛应用于互联网和数码相机领域，网站上80%的图像都采用了JPEG压缩标准。
这里有一点要特别的注意：出于法律原因，不得分发JPEG编码的代码。JPEG编码似乎归属于IBM、AT&T和Mitsubishi所有的专利。因此，从法律上讲，如未获得一个或多个许可，则不能使用JPEG编码。因此，emWin的API函数仅支持解码，不支持编码。
24.3 JPEG图片的API函数及其显示方法
当前emWin支持的API函数有如下6个：
从上面的表格中可以看出，emWin支持JPEG文件显示主要有两种类型的函数，一类是以Ex结尾的函数，这种函数显示JPEG图片是一边从外部存储器加载数据一边显示，显示速度相对较慢，适用于内存较小的场合。另一类是不以Ex结尾的函数，这种函数直接从指定的地址读取数据进行显示（注意，这里的地址需是总线式地址，比如外部SDRAM，外部SRAM，内部Flash和内部SRAM都可以），显示速度相对较快。
本章教程会对这两种方式都进行说明：
- int GUI_JPEG_Draw(const void * pFileData, int DataSize, int x0, int y0);
此函数直接从地址pFileData读取JPEG文件数据，将图片显示到用户设置的位置（x0, y0）。
- int GUI_JPEG_DrawEx(GUI_GET_DATA_FUNC * pfGetData, void * p, int x0, int y0);
此函数通过其回调函数pfGetData实现边读取图片数据边显示的功能，将图片显示到用户设置的位置(x0, y0)。
另外还有一个知识点需要初学者了解，emWin解码一张JPEG图片需要多少RAM？这主要有两部分组成，JPEG解码本身需要大约33KB的RAM，外加图片的不同长度对RAM需求的影响，具体公式如下：
大约RAM大小 = 图像的X大小* 80字节 + 33KB。
不同长度的JPEG图片的RAM需求取决于JPEG图片压缩类型，比如下面三种压缩类型：
JPEG图片解码所需的内存由emWin动态分配。绘制JPEG图像后，将释放整个RAM。这里举一个例子：比如要显示800*480的JPEG图片大约需要 800*80 字节+ 33KB ，即97KB的内存。
24.3.1 绘制已经加载到存储器的JPEG图片
绘制加载到存储器的JEPG图片主要是通过函数GUI_JPEG_Draw来实现，下面我们分3步来说明如何将SD卡中的JPEG图片显示到LCD上面。
- 第1步：将JPEG图片复制到SD卡的根目录下，然后通过emWin的动态内存管理函数申请动态内存并将JPEG文件加载进来, 这里我们用的是外部SDRAM做emWin的动态内存。
char *_acBuffer; GUI_HMEM hMem; /* 打开文件 */ result = f_open(&file, sFilename, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS); if (result != FR_OK) { return 0; } /* 申请一块内存空间 并且将其清零 */ hMem = GUI_ALLOC_AllocZero(file.obj.objsize); /* 将申请到内存的句柄转换成指针类型 */ _acBuffer = GUI_ALLOC_h2p(hMem); /* 读取文件到动态内存 */ result = f_read(&file, _acBuffer, file.fsize, &bw); if (result != FR_OK) { return 0; }
- 第2步：将加载到emWin动态内存的JPEG图片绘制到内存设备里面，关于内存设备，我们在第20章已经专门讲解了。绘制到内存设备后，再调用内存设备的API函数绘制此JPEG图片，此时的绘制速度将大大加快。然后结合第1步，完整的代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: _ShowJPEG2 * 功能说明: 显示JPEG图片 * 形 参: sFilename 要读取的文件名 * x 要显示的x轴坐标位置 * y 要显示的y轴坐标位置 * 返 回 值: 返回绘制了JPEG图片的内存设备句柄。 ********************************************************************************************************* */ GUI_HMEM _ShowJPEG2(const char *sFilename, int x, int y) { char *_acBuffer; GUI_HMEM hMem; GUI_MEMDEV_Handle hMemJPEG; /* 打开文件 */ result = f_open(&file, sFilename, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS); if (result != FR_OK) { return 0; } /* 申请一块内存空间 并且将其清零 */ hMem = GUI_ALLOC_AllocZero(file.obj.objsize); /* 将申请到内存的句柄转换成指针类型 */ _acBuffer = GUI_ALLOC_h2p(hMem); /* 读取文件到动态内存 */ result = f_read(&file, _acBuffer, file.obj.objsize, &bw); if (result != FR_OK) { return 0; } GUI_JPEG_GetInfo(_acBuffer, file.obj.objsize, &JpegInfo); /* 创建内存设备，并将JPEG图片绘制到此内存设备里面，此内存设备要在主程序中用到 所以退出此函数前，不要释放。 */ hMemJPEG = GUI_MEMDEV_CreateEx(0, 0, JpegInfo.XSize, JpegInfo.YSize, GUI_MEMDEV_HASTRANS); GUI_MEMDEV_Select(hMemJPEG); GUI_JPEG_Draw(_acBuffer, file.obj.objsize, x, y); GUI_MEMDEV_Select(0); /* 释放动态内存hMem */ GUI_ALLOC_Free(hMem); /* 关闭文件 */ f_close(&file); return hMemJPEG; }
- 第3步：通过函数GUI_MEMDEV_WriteAt绘制内存设备中的图片，比如我们要绘制的图片1.jpg文件已经存储到了SD卡根目录下，显示方法如下：
GUI_MEMDEV_Handle hMemJPEG; /* 加载JPEG图片到内存设备 */ hMemBMP = _ShowJPEG2("1.bmp", 0, 0); /* 用到JPEG图片的时候，调用此函数即可 */ GUI_MEMDEV_WriteAt(hMemBMP, 0, 0);
通过上面三步就完成了JPEG图片的绘制操作，这种方式绘制JPEG图片速度非常快，后面有用到此JPEG图片的地方调用函数GUI_MEMDEV_WriteAt即可。实际显示效果参看本章节配套的实验例程说明。
24.3.2 绘制无需加载到存储器的JPEG图片
绘制无需加载到存储器的JPEG图片主要是通过函数GUI_JPEG_DrawEx来实现，这种方式的优点是需要的内存小，但是显示速度很慢，用于STM32H7系列不实用，实际项目中不推荐，用户知道怎么使用即可。下面我们分2步来说明如何将SD卡中的JPEG图片显示到LCD上面。
- 第1步：将JPEG图片复制到SD卡的根目录下，然后直接调用函数GUI_JPEG_DrawEx就可以显示。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: _GetData * 功能说明: 被函数GUI_BMP_DrawEx调用 * 形 参：p FIL类型数据 * NumBytesReq 请求读取的字节数 * ppData 数据指针 * Off 如果Off = 1，那么将重新从起始位置读取 * 返 回 值: 返回读取的字节数 ********************************************************************************************************* */ int _GetData(void * p, const U8 ** ppData, unsigned NumBytesReq, U32 Off) { static int FileAddress = 0; UINT NumBytesRead; FIL *PicFile; PicFile = (FIL *)p; /* * 检测缓存大小 */ if (NumBytesReq > sizeof(acBuffer)) { NumBytesReq = sizeof(acBuffer); } /* * 设置读取位置 */ if(Off == 1) FileAddress = 0; else FileAddress = Off; result =f_lseek(PicFile, FileAddress); /* * 读取数据到缓存 */ result = f_read(PicFile, acBuffer, NumBytesReq, &NumBytesRead); /* * 让指针ppData指向读取的数据 */ *ppData = (const U8 *)acBuffer; /* * 返回读取的字节数 */ return NumBytesRead; } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: _ShowJPEG1 * 功能说明: 显示JPEG图片 * 形 参: sFilename 要读取的文件名 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void _ShowJPEG1(const char *sFilename) { /* 打开文件 */ result = f_open(&file, sFilename, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS); if (result != FR_OK) { return; } /* 绘制JPEG图片 */ GUI_JPEG_DrawEx(_GetData, &file, 0, 0); /* 关闭文件 */ f_close(&file); }
- 第2步：用户要显示指定的文件1.jpg，调用函数_ShowJPEG1("1.jpg")即可显示。
通过上面2步就完成了JPEG图片的绘制操作，这种方式绘制JPEG图片速度比较慢，项目应用中不推荐这种方式。实际显示效果参看本章节配套的实验例程说明。
24.3.3 将JPEG格式的图片转换成C文件
使用这种方法可以方便的将较小的PNG格式图片存到内部Flash。将PNG图片转换成C文件需要用到Bin2C.exe小软件。比如，我们将1.jpg图片（此图片在本章教程配套例子的的Doc文件夹里面）转换成C文件，生成的代码如下：
static const unsigned char _ac1[103357UL + 1] = { 0xFF, 0xD8, 0xFF, 0xE0, 0x00, 0x10, 0x4A, 0x46, 0x49, 0x46, 0x00, 0x01, 0x01, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xDB, 0x00, 0x43, 0x00, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, /* 其余数据省略 */ }
24.4 实验例程说明（RTOS）
配套例子：
V7-528_emWin6.x实验_JPEG图片显示(RTOS软解方式)
实验目的：
- 学习emWin的JPEG图片显示。
- emWin功能的实现在MainTask.c文件里面。
实验内容：
1、K1按键按下，串口或者RTT打印任务执行情况（串口波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
2、(1) 凡是用到printf函数的全部通过函数App_Printf实现。
(2) App_Printf函数做了信号量的互斥操作，解决资源共享问题。
3、默认上电是通过串口打印信息，如果使用RTT打印信息：
MDK AC5，MDK AC6或IAR通过使能bsp.h文件中的宏定义为1即可
#define Enable_RTTViewer 1
4、各个任务实现的功能如下：
App Task Start 任务 ：启动任务，这里用作BSP驱动包处理。
App Task MspPro任务 ：消息处理，这里用作LED闪烁。
App Task UserIF 任务 ：按键消息处理。
App Task COM 任务 ：暂未使用。
App Task GUI 任务 ：GUI任务。
μCOS-III任务调试信息（按K1按键，串口打印）：
RTT 打印信息方式：
程序设计：
任务栈大小分配：
μCOS-III任务栈大小在app_cfg.h文件中配置：
#define APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE 512u
#define APP_CFG_TASK_MsgPro_STK_SIZE 2048u
#define APP_CFG_TASK_COM_STK_SIZE 512u
#define APP_CFG_TASK_USER_IF_STK_SIZE 512u
#define APP_CFG_TASK_GUI_STK_SIZE 2048u
任务栈大小的单位是4字节，那么每个任务的栈大小如下：
App Task Start 任务 ：2048字节。
App Task MspPro任务 ：8192字节。
App Task UserIF 任务 ：2048字节。
App Task COM 任务 ：2048字节。
App Task GUI 任务 ：8192字节。
系统栈大小分配：
μCOS-III的系统栈大小在os_cfg_app.h文件中配置：
#define OS_CFG_ISR_STK_SIZE 512u
系统栈大小的单位是4字节，那么这里就是配置系统栈大小为2KB
emWin动态内存配置：
GUIConf.c文件中的配置如下：
#define EX_SRAM 1/*1 used extern sram, 0 used internal sram */ #if EX_SRAM #define GUI_NUMBYTES (1024*1024*24) #else #define GUI_NUMBYTES (100*1024) #endif
通过宏定义来配置使用内部SRAM还是外部的SDRAM做为emWin的动态内存，当配置：
#define EX_SRAM 1 表示使用外部SDRAM作为emWin动态内存，大小24MB。
#define EX_SRAM 0 表示使用内部SRAM作为emWin动态内存，大小100KB。
默认情况下，本教程配套的所有emWin例子都是用外部SDRAM作为emWin动态内存。
emWin界面显示效果：
800*480分辨率界面效果。
24.5 实验例程说明（裸机）
配套例子：
V7-527_emWin6.x实验_JPEG图片显示(裸机软解方式)
实验目的：
- 学习emWin的JPEG图片显示。
- emWin功能的实现在MainTask.c文件里面。
emWin界面显示效果：
800*480分辨率界面效果。
emWin动态内存配置：
GUIConf.c文件中的配置如下：
#define EX_SRAM 1/*1 used extern sram, 0 used internal sram */ #if EX_SRAM #define GUI_NUMBYTES (1024*1024*24) #else #define GUI_NUMBYTES (100*1024) #endif
通过宏定义来配置使用内部SRAM还是外部的SDRAM做为emWin的动态内存，当配置：
#define EX_SRAM 1 表示使用外部SDRAM作为emWin动态内存，大小24MB。
#define EX_SRAM 0 表示使用内部SRAM作为emWin动态内存，大小100KB。
默认情况下，本教程配套的所有emWin例子都是用外部SDRAM作为emWin动态内存。
24.6 总结
总的来说，H7+32位SDRAM绘制JPEG图片的性能已经比较给力，实际项目中推荐将JPEG图片加载到emWin动态内存，然后绘制到内存设备中，再通过内存设备函数显示此JPEG图片的速度非常快，推荐项目中使用。
另外，由于JPEG图片比较小，且V7板子使用的STM32H743XI有2MB的内部flash，所以使用Bin2C.exe软件将JPEG图片转换成C文件添加到MDK或者IAR工程里面再下载到内部flash也是很方便的。