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【STemWin教程入门篇】第1章STemWin介绍
特别说明:完整STemWin的1-60期教程和配套实例下载地址:链接
介绍
本期教程开始带领大家了解一下STemWin的基本知识,其实确切的讲应该叫emWin基础知识,由于教程使用的开发板是ST的微控制器,所以就把名字统一命名成STemWin(为什么叫STemWin,在下面会有详细的讲解)。
1.1STemWin,emWin,μCGUI之间的关系
1.2SEGGER公司介绍
1.3STemWin介绍
1.4STM32F103和407跑STemWin性能测试
1.5STemWin论坛
1.6 总结
1.1 STemWin,emWin,μCGUI之间的关系
这个放在最开头进行说明,因为很多的初学者比较的迷惑。
对于一些刚学GUI的用户来说,知道μCGUI的比较多,而不知道所谓的emWin或者STemWin。这个并不奇怪,主要是因为大部分人只知道SEGGER公司的做的JLINK,而不知道他们还有RTOS和相关的中间件(中间件的意思就是基于RTOS的文件系统,GUI,USB主机和设备协议栈等)。
1.1.1      μCGUI在国内比较火的原因
μCGUI在国内前几年比较火的原因有三点:
l 一个是μCOS-II在国内的推广,自从Micrum公司出的那本《嵌入式实时操作系统μCOS-II》发布之后,国内关于μCOS-II的资料就是普天盖起,再加上各种培训机构和开发板的推广,μCOS-II就在国内火起来了。μCOS-II火的同时,它配套的中间件,特别是μCGUI就跟着在国内火了起来。
l 前几年国内有一个μCGUI的论坛,这个论坛在国内的μCGUI方面应该算是做得最好的,特别是那个站长在μCGUI方面的研究,这位站长对于μCGUI在国内的发展功不可没。
l 还有一个原因就是μCGUI是带有源码的,很多时候可以通过修改部分的源码实现一些特殊的功能,现在网上流传的μCGUI的源码已经不知道经过多少人的手被修改过,最原始的的代码已经在官网上面找不到了。
1.1.2      emWin和μCGUI的关系
首先要明白,这两个GUI是一个东西。最初这个GUI就是SEGGER公司的,然后以什么的方式授权给μCGUI就不清楚了。现在SEGGER公司是这个GUI的主要推动者,已经将其授权给了多个芯片生产厂家。
1.1.3      STemWin和emWin的关系
STemWin是SEGGER公司授权给ST(意法半导体)的。使用ST芯片的用户可以免费使用STemWin。其实不光授权给了ST,还有NXP,EnergyMicro等。凡是使用这些芯片厂商生产的处理器都可以免费的使用emWin。但是出于一定的保护措施,使用STemWin的库是不能用在其它芯片厂商的处理器上面的。因为在工程初始化STemWin前要使能CRC校验。如果没有使能,STemWin是启动不起来的。KEILMDK的安装目录里面也带有emWin软件包,这个软件包也不是可以直接使用的,用户需要给KEILMDK注册RL-ARM才可以使用。
这里STemWin还针对ST的微控制器做了专门的优化,比如在使用ST的F4XX微控制器带FPU的芯片时,STemWin在需要浮点处理的地方专门做了优化。
1.1.4      emWin5.xx版本和以前版本的不同
emWin发展到5.0版本以后已经产生了很大的更新,特别是底层驱动方面。emWin5.xx版本向下完全的兼容低版本,当然包括μCGUI5.xx以下的版本,也就说如果用户有在μCGUI5.xx以下版本建立的工程,完全可以用在高版本上面(条件是没有修改过源码)。这里不建议初学者修改源代码,修改过后会破坏现有的机制。在以后的使用中会养成不好的习惯,只要某些功能无法实现就去修改源码,随着修改的增多会严重的破坏现有的机制。
emWin5.xx以后的版本只有库,没有源码。对于一些想研究源码的,可以看早期的版本,了解一下通讯机制。不过对于大多数从应用角度出发的,完全没有必要学习源码,源码内容太多。对于一些无法实现的功能,在emWin5.xx上面得到了很大的改善,基本不需要修改源码。如果通过各种方法实在无法实现,完全可以使用emWin支持的用户控件设计方法做一个符合要求的。
1.2  SEGGER公司介绍
SEGGER公司应该算是一家老牌的调试工具以及RTOS及中间件的生产商。SEGGER公司成立于1997年,到现在的2014年,有差不多17年的历史了,这家公司主要有两个office,一个是在德国的Hilden,另个在美国的 Massachusetts。官网还有一个他们工作地方的照片,看着很不错,我这里也把这个照片贴上。
SEGGER公司的产品主要有三个方向,分别如下:
1.2.1      RTOS及其中间件
SEGGER公司的RTOS是embOS,在国内知道的人可能比较少。SEGGER做的embOS和中间件都是以库的形式供用户下载的,除非购买了使用权。产品主要如下:
l embOS  (RealTime Operating System)
l embOS/IP  (TCP/IPStack)
l emWin (GraphicSoftware & GUI)
l emFile (FileSystem)
l emUSB Device (USBDevice Stack)
l emUSB Host (USB HostStack)
l emModbus(ModbusStack)
emModbus是今年(2014年)刚刚发布的。
1.2.2      J-Link 调试工具
J-Link应该大家都不陌生,它是有SEGGER公司设计的。具体的J-Link产品有好几款,具体如下:
l J - LinkPRO
l J - LinkULTRA+
l J - LinkPLUS
l J - Link
l J - TraceCortex-M3
l J - TraceARM
1.2.3      Production Programmers
这个工具在国内用的比较少,主要如下几款产品:
l Flasher  ARM
l Flasher  RX
l Flasher  STM8
l Flasher  ST7
l Flasher  5
l Flasher  5PRO
上面说的这三项应该算是SEGGER公司的主营产品,更详细的可以上面他们的官网www.segger.com
进行了解。
1.3  STemWin介绍
emWin5.xx版本设计出来的界面还是非常漂亮的,先贴几个相关的设计图片,让大家有一些感官的认识。
1.3.1      STemWin设计界面
l 第一幅是官方设计的图片
整体来说,这些图片还是非常漂亮的,不过这些界面不是用专门的控件显示出来的,使用的2D绘图配合内存设备管理实现的。
l 下面的是在STM32-V5开发板上面实现的界面
总的来说这些界面还是非常漂亮的,关于STM32-V5开发板更详细的资料可以看如下两个地址:
http://bbs.armfly.com/read.php?tid=1285
http://bbs.armfly.com/read.php?tid=1139
1.3.2      目标系统(硬件)
目标系统必须具有:
l 一个CPU(8/16/32/64位)
l 一个具有最小内存的RAM和ROM
l 一个完整图形显示器(任何类型和任何分辨率)
存储器要求取决于使用的是软件的哪部分以及目标编译器的效率。因此不可能指定精确的值,但是以下值适用于典型的系统。
小系统(无窗口管理器)
l RAM:100字节
l 堆栈:600字节
l ROM:10-25kb(取决于所使用的功能)
大系统(包含窗口管理器和小工具)
l RAM:2-6kb(取决于所需的窗口数)
l 堆栈:1200-1800字节(取决于所使用的功能)
l ROM:30-60kb(取决于所使用的功能)
请注意,如果应用程序使用了很多字体,则对ROM的要求会提高。上述所有值都是粗略估算值,不保证能正常使用。
1.3.3      特性
emWin设计用于提供高效且独立于处理器和显示控制器的图形用户界面,用于任何使用图形显示进行操作的应用。它与单任务和多任务环境、专用操作系统或具有任何商业RTOS兼容,emWin的发货形式为C语言源代码。它可适用于任何尺寸的、具有任何显示控制器和CPU的物理和虚拟显示器。其特性包括:
一般特性
l 支持使用任何控制器的任何(单色、灰度或彩色)显示器 (如果有正确的驱动)。
l 在较小显示器上无显示控制器也可运行。
l 使用配置宏可支持任何接口。
l 显示尺寸可配置。
l 可在显示器上的任何点(而不仅仅是在偶数位字节地址)上写入字符和位图。
l 已针对尺寸和速度优化了各种例程。
l 利用编译时间切换可进行不同优化。
l 对于较慢的显示控制器,可在存储器中缓存显示,将存取操作减到最少,从而获得非常高的速度。
l 结构清晰。
l 支持虚拟显示;虚拟显示可大于实际显示。
图形库
l 支持不同色深的位图。
l 可使用位图转换器。
l 绝对无浮点使用。
l 快速线/点绘制(不使用浮点)。
l 圆形/多边形绘制非常快速。
l 不同的绘图模式。
字体
l 基本软件配备多种不同的字体:4*6、6*8、6*9、8*8、8*9、8*16、8*17、8*18、24*32以及像素高度为8、10、13、16的比例字体。
l 可以定义新的字体并只需简单链接。
l 只有应用程序使用的字体才实际链接到生成的可执行程序,从而使ROM使用最小。
l 字体可分别在X和Y方向完全缩放。
l 可使用字体转换器;主机系统(即Microsoft Windows)上有的任何字体都可以转换。
字符串/值输出例程
l 例程可以十进制、二进制、十六进制、任何字体形式显示值。
l 例程可以十进制、二进制、十六进制、任何字体形式编辑值。
窗口管理器(WM)
l 完整的窗口管理操作,包括裁剪。窗口的客户区以外的区域不可能被覆盖。
l 窗口可以移动和调整大小。
l 支持回调例程(可选择是否使用)。
l WM使用最小的RAM(每个窗口大约50字节)。
PC界面外观的可选小工具
l 提供各种小工具(窗口对象,也称为控件)。它们通常自动操作并且简单易用。
支持触摸屏和鼠标
l 对于按钮小工具等窗口对象,emWin提供触摸屏和鼠标支持。
PC工具
l 模拟脉冲查看器。
l 位图转换器。
l 字体转换器。
1.3.4      RTOS对STemWin多任务的支持
基本常见的RTOS都支持STemWin的多任务,移植起来也比较的简单,下面这些是官方提供好的移植。
1.3.5      STemWin基本的内存需要
Example
Hello world
Window application
ROM
GUI core
5.9 kB
43 kB
Fonts
1.8 kB
12.5 kB
Application
38 B
2.7 kB
Startup code
300 B
300 B
Library
0.1 kB
1.5 kB
Total
8.1 kB
60 kB
ROM
GUI core
62 B
5.2 kB
Application
-
40 B
Stack
272 B
1.4 kB
Total
334 B
6.6 kB
这个只是官方提供的基本数据,仅供大家参考。具体还要看实际应用。
1.3.6      STemWin当前支持的控件
由于emWin在不断的更新当中,这里是当前支持的大部分控件,但不是全部。
1.4 STM32F103和407跑STemWin性能测试
以前论坛上以及群里面的一些客户对STM32F103和407跑STemWin持怀疑态度,觉得跑不起来,或者说实时性不行,刷屏比较慢,这里我专门的做了一些测试。
1.4.1      刷色块
l 测试F4驱动RA8875的7寸800*480分辨率的屏。
优化底层的情况下,刷整个屏
没有优化底层的情况下,刷整个屏
通过上面的测试,有没有看到差距,底层没有经过优化的要620ms,而优化以后的刷整个屏只要25ms,
620 /25 = 24.8倍,能差出这么多来,可见经过优化和没有优化的差距之大。由于RA8875有刷色块的指令,这里再用3.0寸的测试一下(3.0寸的没有专门的刷色块指令)。
l 测试F4驱动SPFD5420的3寸400*240分辨率的屏。
优化底层的情况下,刷整个屏
没有优化底层的情况下,刷这个屏
有没有看到差距,这里差出10倍来。
1.4.2      刷控件
l 测试F4驱动RA8875的7寸800*480分辨率的屏。
这里刷一个如下图所示样子的控件,大小800*480
优化底层的情况下,刷整个控件
没有优化底层的情况下,刷整个控件
有没有看到差距。
l 测试F4驱动SPFD5420的3寸400*240分辨率的屏。
现在用3.0的屏刷控件,优化底层的情况下,刷整个控件
没有优化底层的情况下,刷整个控件
通过上面的比较,大家有没有看到差距,是否还对用F1,F4跑emWin界面存在疑虑?对于刷图片,本身STM32F1,STM32F4刷图片的效果就比较差,这里就不做测试了。通过这个测试也说明了很重要的一点,那就是优化底层驱动的重要性。
1.5  STemWin论坛
自从国内的uCGUI论坛关闭以后,这方面比较好的论坛就很少了,论坛对于STemWin的发展也很重要。针对STemWin,我们自己建立的论坛:http://bbs.armfly.com/thread.php?fid=12。有兴趣的可以在论坛跟大家探讨相关的应用。
SEGGER官方也有自己的emWin论坛,地址是:http://forum.segger.com/
1.6  总结
关于STemWin的介绍就跟大家说这么多,更详细的可以上我们的论坛进一步讨论。还有一点要说明的就是SEGGER公司的所有软件都是收费的,收费标准看这里:http://www.segger.com/pricing.html
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