S5PV210开发系列四
uCGUI的移植
象棋小子 1048272975
GUI(图形用户界面)极大地方便了非专业用户的使用，用户无需记忆大量的命令，取而代之的是能够通过窗体、菜单、按键等方式进行操作。
在某些场合，设计一款人机界面丰富友好的嵌入式产品能赢得很多其它的用户。笔者此处就S5PV210基于uCGUI图形用户界面的使用作一个简单的介绍。
1. uCGUI移植概述
1.1. S5PV210 Bootloader
笔者的S5PV210的Bootloader设置最高的CPU主频1GHZ，MMU进行1:1内存空间线性映射，并开启L1 I/D Cache、L2 Cache、硬件分支预測功能，使CPU能达到最大的吞吐量性能。初始化内存，可以识别sd/mmc启动和Nand flash启动，自己主动载入应用代码到RAM位置。统一的中断管理架构、重定向底层IO操作。支持代码直接下载内存执行以及Nandflash下载。可以更加专注于应用的开发。
1.2. uCGUI源代码
笔者以uCGUI 3.98这个版本号移植作为解说。这个版本号的uCGUI是开放源代码的最高版本号。之后版本号仅仅提供库文件，不再开源。关于uCGUI概述、使用、移植等具体内容，能够直接阅读uCGUI用户手冊。
1.3. uCGUI接口实现
uCGUI依据其使用的功能，必须先实现其对应的功能接口。对于uCGUI，显示以及时基计时这两部分是必须的。因此必须实现其接口。
显示即是实现对应的屏驱动。时基计时即是实现1ms/tick的定时计数，uCGUI用来实现时间计时。
此处还使用uCGUI触摸屏功能，因此也应实现对应的触摸屏驱动。
2. 接口移植驱动
2.1. 屏驱动
屏驱动主要提供设置某一坐标像素颜色接口Display_SetPixel 和从某一坐标读出像素颜色接口Display_GetPixel给uCGUI就可以。S5PV210具有RGB接口。因此屏驱动也主要是RGB接口的初始化。依据详细的屏，设置其水平分辩率、垂直分辩率、像素时钟、缓存位置等就可以。RGB控制器是通过DMA的方式把显存帧传输数据到外部接口。因此CPU对显存数据的更改均应写回显存所在的物理主存。不然会有Cache数据一致性的问题。
Bootloader对于Cache提供了相应的四种内存分配策略：
cached, write-back。写回模式，CPU的每次读写假设Cache命中则仅仅读写Cache，不读写主存。这样的模式不用过多地读写缓慢的主存，因此CPU具有最高的性能，默认的内存分配方式。
cached, write-through。写通模式。CPU每次读假设Cache命中则仅仅读Cache。不读主存。每次写即使Cache命中更新Cache外。还会随后写入主存，减少了系统的写速度，在Bootloader中的内存域为” .mem_cnb”。
non-cached, buffered，不可Cached，写缓存开启。CPU每次读写均不会Cache命中。CPU写数据时写入缓存后马上继续运行，缓存随后更新到主存。
未用Cache功能，CPU读写性能相对低下。在Bootloader中的内存域为” .mem_ncb”。
non-cached, non-buffered，不可Cached。未开启写缓存。
CPU每次读写均从主存读写。因为主存的缓慢。这样的模式读写性能低下。在Bootloader中的内存域为” .mem_ncnb”。
对于RGB显存，除了写回模式外，其他模式写均会更新主存，不存在显示的一致性问题。为了达到最高的CPU性能，RGB显存应分配在写通模式内存区。
//16 bit(565)
uint16_tDisplayBuffer[HSize*VSize] @ ".mem_cnb"; // cached, write through
同一时候。对于数据DMA，为保证数据一致性总是，可用最简单的方式，DMA区域内存分配到non-cached, non-buffered域，尽管牺牲性能，但没有Cache一致性问题。
uint32_tDMA_Buffer[xxx] @ ".mem_ncnb";
2.2. 触摸屏驱动
触摸屏驱动主要提供有触摸时返回触摸点X位置接口TP_GetPoint1_X和返回触摸点Y位置接口TP_GetPoint1_Y给uCGUI就可以。
笔者使用的是电容屏，一般电容屏均是使用I2C接口。因此必须先实现I2C驱动。电容屏一般支持多点触摸。但uCGUI仅仅支持单点触摸。因此电容屏中断输出配置成查询方式，通过查询中断线的电平状态来确定有无触摸事件。
int32_tTP_GetPoint1_X(void)
{
uint8_t Point1_X[2];
if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) { // 触屏按下时。INT拉低
// 获得12位X轴坐标
TP_ReadRegs(FT5206_TOUCH1_XH, Point1_X,2);
if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) {
//获得AD时应保持按下。不然AD值可能不准确。应丢弃
return((((int32_t)(Point1_X[0]&0xf)) << 8) | Point1_X[1]);
}
}
return -1; //返回无效值，表未按下或释放了
}
int32_tTP_GetPoint1_Y(void)
{
uint8_t Point1_Y[2];
if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) { // 触屏按下时，INT拉低
// 获得12位Y轴坐标
TP_ReadRegs(FT5206_TOUCH1_YH, Point1_Y,2);
if (!(GPH0DAT_REG & FT5206_INT)) {
//获得AD时应保持按下，不然AD值可能不准确。应丢弃
return((((int32_t)(Point1_Y[0]&0xf)) << 8) | Point1_Y[1]);
}
}
return -1; //返回无效值，表未按下或释放了
}
int32_tTP_WriteRegs(uint8_t WriteAddr, uint8_t *pData,uint8_t Len)
{
uint8_t Packet[64];
uint8_t i;
if (Len >= sizeof(Packet)) {
return -1;
}
Packet[0] = WriteAddr;
for (i=0; i<Len; i++) {
Packet[i+1] = pData[i];
}
return I2C_WriteBytes(FT5206_ADDR, Packet,Len+1);
}
int32_tTP_ReadRegs(uint8_t ReadAddr, uint8_t *pData, uint8_t Len)
{
int32_t Ret;
// 写需读取的内部寄存器地址
Ret = I2C_WriteBytes(FT5206_ADDR,&ReadAddr, 1);
if (Ret == 0) {
return I2C_ReadBytes(FT5206_ADDR, pData,Len);
}
return Ret;
}
2.3. 定时器驱动
uCGUI通过OS_TimeMS来作为时基，因此须要一个定时器实现1ms/tick更新OS_TimeMS这个时基计数器。
此处採用S5PV210的Timer4。初始化并注冊对应的中断后。在当中断回调函数更新OS_TimeMS。同一时候处理uCGUI约100HZ频率查询触摸屏输入任务。
uint8_tTP_Period;
staticvoid Timer4_Callback(void)
{
extern volatile int OS_TimeMS;
OS_TimeMS++; // 1ms计数,在GUI_X.c中定义,用来uCGUI延时计数
#ifGUI_SUPPORT_TOUCH
TP_Period++;
if (TP_Period >= 10) { // 每隔10ms检查触摸屏输入
TP_Period = 0;
IRQ_DisableInt(INT_TIMER4); // 禁止同一中断重入
IRQ_Enable(); // 在定时器中断处理中同意I2C嵌套中断
GUI_TOUCH_Exec(); // 保证100HZ的触摸屏输入检查
IRQ_EnableInt(INT_TIMER4);
}
#endif
}
3. uCGUI改动
3.1. GUIConfig文件夹
进入GUIConfig文件夹，打开GUIConf.h对GUI进行整体的配置。因为内存充足。能够设置较大的动态内存以及支持内存设备。此处并不支持操作系统以及鼠标。改动后的内容例如以下：
#ifndef GUICONF_H
#define GUICONF_H
#define GUI_OS (0) /* 不支持多任务 */
#defineGUI_SUPPORT_TOUCH (1) /* Support a touch screen (req. win-manager)*/
#define GUI_SUPPORT_MOUSE (0) /* 不支持鼠标 */
#defineGUI_SUPPORT_UNICODE (1) /* Support mixed ASCII/UNICODE strings */
#defineGUI_DEFAULT_FONT &GUI_Font6x8
#defineGUI_ALLOC_SIZE (4*1024*1024) /* 动态内存4M*/
/*********************************************************************
*
* Configuration of available packages
*/
#defineGUI_WINSUPPORT 1 /* Window manager package available */
#defineGUI_SUPPORT_MEMDEV 1 /* Memory devices available */
#defineGUI_SUPPORT_AA 1 /* Anti aliasing available */
#endif /* Avoidmultiple inclusion */
打开LCDConf.h对LCD进行配置。笔者使用的是16位(R:5-G:6-B:5)色深800*480的RGB屏，清空LCDConf.h中的全部内容，由于这是其他LCD屏的配置，与所用屏全然不一致。改动后的内容例如以下：
#ifndef LCDCONF_H
#define LCDCONF_H
/*********************************************************************
* Generalconfiguration of LCD
**********************************************************************
*/
#define LCD_XSIZE (800) /* 屏X水平像素点 */
#define LCD_YSIZE (480) /* 屏Y水平像素点 */
#define LCD_BITSPERPIXEL (16) /* 16位色深*/
#define LCD_CONTROLLER (-1) /* 宏开关,使用LCDDriver下的模板 */
#define LCD_FIXEDPALETTE (565) /* R:5-G:6-B:5 */
#define LCD_SWAP_RB (1) /*RB颜色调换 */
#define LCD_SWAP_XY (0) /* 屏x,y方向不调换 */
#define LCD_INIT_CONTROLLER() Display_Init()/* 屏驱动初始化接口 */
#endif /* LCDCONF_H */
打开GUITouchConf.h对触摸屏进行配置，笔者使用的是电容屏，驱动IC已处理好返回的触摸坐标值与屏像素坐标一一相应，也能够在移植后进行校准。
#ifndefGUITOUCH_CONF_H
#defineGUITOUCH_CONF_H
#define GUI_TOUCH_AD_LEFT 0 /* 触摸屏能返回最左边的值 */
#defineGUI_TOUCH_AD_RIGHT 800 /* 触摸屏能返回最右边的值 */
#defineGUI_TOUCH_AD_TOP 0 /* 触摸屏能返回最上面的值 */
#defineGUI_TOUCH_AD_BOTTOM 480 /* 触摸屏能返回最以下的值 */
#defineGUI_TOUCH_SWAP_XY 0 /* 触摸屏x,y方向不调换 */
#defineGUI_TOUCH_MIRROR_X 0 /* 触摸屏x方向不镜像调换*/
#defineGUI_TOUCH_MIRROR_Y 0 /* 触摸屏y方向不镜像调换*/
#endif /*GUITOUCH_CONF_H */
3.2. LCDDriver文件夹
进入GUI->LCDDriver文件夹，需改动uCGUI关于实际LCD的底层接口调用。
因为我们在LCDConf.h里配置LCD_CONTROLLER为-1，这个宏开关会选择LCDTemplate.c这个模板文件进行编译，其他的接口文件不会被编译。LCDTemplate.c里面已经有相关的模板代码，仅仅需增加LCD_L0_SetPixelIndex()和LCD_L0_GetPixelIndex()的实现就可以，LCD_L0_SetPixelIndex设置LCD某一坐标的像素值，LCD_L0_GetPixelIndex从LCD某一坐标读出像素值，分别相应RGB屏驱动底层函数Display_SetPixel ()和Display_GetPixel()。增加这两个底层函数就可以。
LCD_L0_SetPixelIndex()改动后代码例如以下:
void LCD_L0_SetPixelIndex(int x, int y, int PixelIndex) {
GUI_USE_PARA(x);
GUI_USE_PARA(y);
GUI_USE_PARA(PixelIndex);
/* Convert logical into physicalcoordinates (Dep. on LCDConf.h) */
#if LCD_SWAP_XY | LCD_MIRROR_X|LCD_MIRROR_Y
int xPhys = LOG2PHYS_X(x, y);
int yPhys = LOG2PHYS_Y(x, y);
#else
#define xPhys x
#define yPhys y
#endif
/* Write into hardware ... Adapt toyour system */
{
Display_SetPixel(x, y, (unsignedshort)PixelIndex);
}
}
LCD_L0_GetPixelIndex()改动后的代码例如以下:
unsigned int LCD_L0_GetPixelIndex(int x, int y) {
LCD_PIXELINDEX PixelIndex;
GUI_USE_PARA(x);
GUI_USE_PARA(y);
/* Convert logical into physicalcoordinates (Dep. on LCDConf.h) */
#if LCD_SWAP_XY | LCD_MIRROR_X|LCD_MIRROR_Y
int xPhys = LOG2PHYS_X(x, y);
int yPhys = LOG2PHYS_Y(x, y);
#else
#define xPhys x
#define yPhys y
#endif
/* Read from hardware ... Adapt toyour system */
{
PixelIndex= (LCD_PIXELINDEX)(Display_GetPixel(x, y));
}
return PixelIndex;
}
3.3. GUI_X文件夹
GUI启动前，除了LCD可能还有其他需初始化的硬件设备，比如uCGUI要用到LCD以及触摸屏，那么在GUI使用前就应先初始化这些设备，这部分在GUI_X_Init()函数中处理。在GUI_X_Init()函数中实现例如以下：
void GUI_X_Init(void)
{
#if GUI_SUPPORT_TOUCH
TP_Init();// 使用uCGUI时先初始化触摸屏
#endif
}
GUI_X_Touch.c为uCGUI触摸屏訪问接口，仅仅要实现GUI_TOUCH_X_MeasureX()和GUI_TOUCH_X_MeasureY()就可以。这两个函数分别与电容屏驱动获得第一个触摸点x，y位置的底层函数TP_GetPoint1_X()与TP_GetPoint1_Y()相应。
int GUI_TOUCH_X_MeasureX(void) {
return TP_GetPoint1_X();
}
int GUI_TOUCH_X_MeasureY(void) {
return TP_GetPoint1_Y();
}
4. uCGUI Demo应用
应用程序中调用对应的uCGUI的例程Demo，其效果例如以下：
5. 附录
S5PV210_uCGUI.rar，uCGUI在IAR下的移植project，包含S5PV210 Bootloader、uCGUI源代码、以及对应的RGB、TP、I2C、Timer驱动。