嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)第1頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一uCOS-II的不足之處只有多任務(wù)調(diào)度的簡單內(nèi)核內(nèi)存管理過于簡單，幾乎沒有動態(tài)內(nèi)存管理功能文件系統(tǒng)和圖形界面需要外掛對于設(shè)備驅(qū)動程序沒有專門統(tǒng)一的接口第2頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一對COS-II進(jìn)行必要的擴(kuò)展要想實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對完整、實(shí)用的嵌入式操作系統(tǒng)，還需要相當(dāng)多的擴(kuò)展性的工作。如：建立了FAT兼容的文件系統(tǒng)外設(shè)及驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)基于Unicode的漢字庫基本繪圖函數(shù)的實(shí)現(xiàn)其它實(shí)用API函數(shù)第3頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一基于COS-II擴(kuò)展RTOS的體系結(jié)構(gòu)第4頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一1．系統(tǒng)外圍設(shè)備的硬件部分系統(tǒng)外圍設(shè)備的硬件部分包括：液晶顯示屏（LCD）、USB通信模塊、鍵盤、海量Flash存儲器、系統(tǒng)的時(shí)鐘和日歷。外圍設(shè)備的硬件部分是保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)指定任務(wù)的最底層的部件。2、驅(qū)動程序模塊驅(qū)動程序是連接底層的硬件和上層的API函數(shù)的紐帶，有了驅(qū)動程序模塊，就可以把操作系統(tǒng)的API函數(shù)和底層的硬件分離開來。硬件的改變、刪除或者添加，只需要隨之改變、刪除或者添加提供給操作系統(tǒng)的相應(yīng)的驅(qū)動程序就可以了。而不會影響到API函數(shù)的功能，更不會影響到用戶的應(yīng)用程序。第5頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一3．操作系統(tǒng)的API函數(shù)在操作系統(tǒng)中提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，可以加速用戶應(yīng)用程序的開發(fā)，統(tǒng)一應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也給操作系統(tǒng)版本的升級帶來了方便。在API函數(shù)中，提供了大量的常用模塊，可以大大簡化用戶應(yīng)用程序的編寫。4．實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多任務(wù)管理C/OS-Ⅱ作為操作系統(tǒng)的內(nèi)核，主要的任務(wù)就是完成多任務(wù)之間的調(diào)度和同步。5．系統(tǒng)的消息隊(duì)列這里所說的系統(tǒng)的消息隊(duì)列是以C/OS-Ⅱ的消息隊(duì)列派生出來的系統(tǒng)消息傳遞機(jī)制，用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)任務(wù)之間、用戶應(yīng)用程序的各個(gè)任務(wù)之間以及用戶應(yīng)用程序和系統(tǒng)的各個(gè)任務(wù)之間的通信。第6頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一6．系統(tǒng)任務(wù)系統(tǒng)任務(wù)主要包括液晶顯示屏（LCD）的刷新任務(wù)、系統(tǒng)鍵盤掃描任務(wù)。這兩個(gè)任務(wù)是操作系統(tǒng)的基本任務(wù)，隨著操作系統(tǒng)的啟動而運(yùn)行。7．用戶應(yīng)用程序用戶的應(yīng)用程序建立在系統(tǒng)的主任務(wù)（Main_Task）基礎(chǔ)之上。用戶應(yīng)用程序主要通過調(diào)用系統(tǒng)的API函數(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行操作，完成用戶的要求。在用戶的應(yīng)用程序中也可以創(chuàng)建用戶自己的任務(wù)。任務(wù)之間的協(xié)調(diào)主要依賴于系統(tǒng)的消息隊(duì)列。第7頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式文件系統(tǒng)第8頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一什么是文件系統(tǒng)（FileSystem)文件系統(tǒng)的定義

——處理文件的操作系統(tǒng)的部分稱為文件系統(tǒng).是操作系統(tǒng)中統(tǒng)一管理信息資源的一種軟件，管理文件的存儲、檢索、更新，提供安全可靠的共享和保護(hù)手段，并且方便用戶使用文件系統(tǒng)的功能

——文件的構(gòu)造、命名、存取、保護(hù)等。文件系統(tǒng)的存儲媒質(zhì)

——磁盤（軟盤、硬盤）、光盤、FLASH（盤）、RAM、ROM、網(wǎng)絡(luò) 甚至設(shè)備等第9頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一基于NANDFLASH的嵌入式文件系統(tǒng)第10頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FLASH讀寫的特點(diǎn)（1）必須以Page為單位進(jìn)行讀寫；（2）寫之前必須先擦除原有內(nèi)容；（3）擦除操作必須對Block進(jìn)行，即一次至少擦除一個(gè)Block的內(nèi)容針對這種情況，將Flash的一個(gè)Page定為1個(gè)扇區(qū)，將其1個(gè)Block，32個(gè)扇區(qū)定為一個(gè)簇，這樣，簇的容量剛好為512＊32＝16K，滿足FAT16對簇大小的要求第11頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FLASH文件系統(tǒng)的要求（1）掉電安全：嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境一般比較惡劣，但同時(shí)又要求有較高的可靠性。這就對FLASH文件系統(tǒng)進(jìn)出了較高的要求，無論程序崩潰或系統(tǒng)掉電，都不能影響文件系統(tǒng)的一致性和完整性，文件系統(tǒng)的寫入、垃圾回收等操作對系統(tǒng)異常中止都非常敏感，極易造成數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)垃圾，在文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用時(shí)應(yīng)考慮；（2）平均使用（wear-leveling)：由于FLASH扇區(qū)的擦除次數(shù)有限制，要求能夠均勻使用各扇區(qū)，以延長FLASH的使用壽命；（3）高效垃圾回收（garbagecollection)：任何存儲器在分配使用一段時(shí)間后，都會出現(xiàn)空區(qū)和碎片數(shù)據(jù)，為保證存儲空間的使用率。方法是先移動扇區(qū)數(shù)據(jù)，再擦除整個(gè)扇區(qū)；（4）低空間消耗（lovoverhead)：指文件系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)在FLASH存儲器上的空間消耗，該空間用于FS建立，而不能用于實(shí)際數(shù)據(jù)的存儲，可以提高有用數(shù)據(jù)的存儲空間第12頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FLASH文件系統(tǒng)的分類（1）集中管理文件系統(tǒng)特點(diǎn)：存儲器空間的使用信息集中存放在存儲器的某個(gè)地方，存儲器的其它區(qū)域用于存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)必須依賴關(guān)鍵信息區(qū)才能被索引和使用缺點(diǎn)：需要大量緩存空間，當(dāng)某扇區(qū)需要更新時(shí)，先將扇區(qū)數(shù)據(jù)備份到RAM中，再進(jìn)行擦除操作，最后將修改后的備份寫入FLASH，難以保證掉電安全，不能均勻使用存儲器空間，特別是關(guān)鍵信息區(qū)，對文件系統(tǒng)的使用都會改寫該區(qū)，導(dǎo)致FLASH快速損壞；第13頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FLASH文件系統(tǒng)的分類（2）線性文件系統(tǒng)概述：每個(gè)文件相關(guān)的信息都連續(xù)存放在存儲器中，實(shí)現(xiàn)簡單，讀寫快速，文件系統(tǒng)的關(guān)鍵信息分布存放；優(yōu)點(diǎn)：安全性好；能保證存儲器的平均使用，延長了FLASH的使用壽命；缺點(diǎn)：對文件操作效率低，不易實(shí)現(xiàn)添加、插入、剪切等操作；第14頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FLASH文件系統(tǒng)的分類（3）日志文件系統(tǒng)概述：日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)使用順序的、只增的日志作為磁盤上唯一的組織文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu),文件的描述可以仍采用傳統(tǒng)的索引組織方式。方法是在內(nèi)存中將幾次FS的修改匯集成一個(gè)大的日志條目(被稱為段映像),然后動態(tài)分配磁盤空間并通過一次寫操作寫到磁盤上的一個(gè)連續(xù)的、固定大小的日志段(Segment)中。并定時(shí)或當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出同步寫請求時(shí)保證日志同步寫到磁盤上；優(yōu)點(diǎn)：恢復(fù)快速——不會產(chǎn)生丟失的簇、也不會因?yàn)榈綦姸茐奈募到y(tǒng)。第15頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一幾種開源的文件系統(tǒng)第16頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一jffs/jffs2文件系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)JFFS(JournalingFlashFileSystem）概述：由瑞典Axis通信公司開發(fā)的文件系統(tǒng)，主要針對NOR型Flash存儲器設(shè)計(jì)，提供了掉電安全，平均使用等特性，是基于Linux，由于遵循GPL開放源代碼，易實(shí)現(xiàn)移植；日志文件系統(tǒng)提供了更好的崩潰、掉電安全保護(hù)jffs2支持對flash的均勻磨損在扇區(qū)級別上執(zhí)行閃存擦除／寫／讀操作功能較好文件系統(tǒng)接近滿時(shí)，JFFS2會大大放慢運(yùn)行速度——垃圾收集第17頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一Nand上yaffs文件系統(tǒng)的優(yōu)勢專門為Nandflash設(shè)計(jì)的日志文件系統(tǒng)jffs／jffs2不適合大容量的Nandflashjffs的日志通過jffs_node建立在RAM中，占用

RAM空間：對于128MB的Nand大概需要4MB的空間來維護(hù)節(jié)點(diǎn)啟動的時(shí)候需要掃描日志節(jié)點(diǎn)，不適合大容量的NandflashFAT系統(tǒng)沒有日志第18頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FAT文件系統(tǒng)的發(fā)展DOS1.0(1981)DOS3.0(1984)Win95(1995)Win95Osr2(1996)Win98(1998)Win3.1(1992)FAT12FAT16VFATFAT32第19頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FAT12/FAT16/FAT32的比較FAT12FAT16FAT32SizeofFATentry12bits16bits32bitsMaxnumofclusters4,08665,526268,435,456Clustersizeused0.5KB-4KB2KB-32KB4KB-32KB最大磁盤容量16,736,256

(16M)2,147,123,200

(2G)about2^41

(2T)第20頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FAT16文件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)FAT文件系統(tǒng)由下面四部分組成保留區(qū)Reservedregion存放引導(dǎo)記錄，BIOS信息等FAT區(qū)FAT信息列表

(12/16/32bits)根目錄區(qū)目錄信息列表

(32bytes)文件和目錄區(qū)存放簇信息reservedFAT(p)FAT(b)RootdirFileanddirectory……第21頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一保留區(qū)ReservedRegion引導(dǎo)記錄基本信息

……引導(dǎo)代碼BIOS參數(shù)塊

(BPB)字節(jié)/扇區(qū)(512,1024,2048,4096)扇區(qū)/簇(1,2,4,8,16,32,64,128)根目錄數(shù)總扇區(qū)值介質(zhì)類型

(硬盤,軟盤，F(xiàn)LASH）reservedFAT(p)FAT(b)RootdirFileanddirectory……第22頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FAT區(qū)通常有

FAT(P)(primary)和FAT(B)(backup)每一個(gè)簇都有一個(gè)對應(yīng)的FAT目錄Cluster2Cluster3Clustern-1Clustern……FAT數(shù)據(jù)區(qū)reservedFAT(p)FAT(b)RootdirFileanddirectory………第23頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一FAT鏈表

(FAT16)……目錄樹第24頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一典型FLASH文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)紀(jì)錄（SR，SystemRecord)文件分配表(FAT,FileAllocationTable)文件登記表(FRT,FileRegisterTable)數(shù)據(jù)區(qū)域(DataArea)（1）系統(tǒng)記錄（SR，SystemRecord）存放媒質(zhì)信息和最重要的文件系統(tǒng)信息。媒質(zhì)信息諸如Flash存儲器的類型、容量，劃分成多少個(gè)區(qū)塊，每區(qū)塊包含多少個(gè)頁面等。文件系統(tǒng)信息包括版本信息、保留區(qū)塊的數(shù)目和位置、文件分配表和文件登記表所在的位置和大小、數(shù)據(jù)區(qū)域的位置和大小等。（2）文件分配表（FAT，F(xiàn)ileAllocationTable）存放著Flash存儲器上所有區(qū)塊的占用與空閑情況以及每個(gè)文件的存儲連接結(jié)構(gòu)。采用FAT16文件格式第25頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一（3）文件登記表（FRT，F(xiàn)ileRegisterTable）存放著Flash文件系統(tǒng)中每一個(gè)文件的文件代號、文件長度、文件屬性以及該文件的存儲鏈在文件分配表中的入口。（4）數(shù)據(jù)區(qū)域（DataArea）用于存放文件的數(shù)據(jù)內(nèi)容。本Flash文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分配的最小單位是Flash存儲器的一個(gè)基本擦除單元，即一個(gè)物理區(qū)塊（Block）。FLASH文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第26頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)—FILE結(jié)構(gòu)體typedefstruct{ U8Buffer[BLOCK_SIZE]; //文件緩沖區(qū)

U32fileblock; //文件當(dāng)前的簇的位置

U32filemode; //打開文件的模式

U32filebufnum; //文件緩沖區(qū)中已經(jīng)讀取/寫入的字節(jié)數(shù)

U32fileCurpos; //讀寫的當(dāng)前位置

U32filesize; //文件的大小}FILE;第27頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一與FLASH存儲器的接口函數(shù)塊擦除unsignedcharErase_Cluster(unsignedintcluster)頁寫入intWritePage(unsignedintblock,unsignedintpage,unsignedchar*pPage)頁讀出voidReadPage(unsignedintblock,unsignedintpage,unsignedchar*pPage)第28頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一OpenOSFile的工作的流程圖第29頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一文件系統(tǒng)的相關(guān)函數(shù)始始化文件系統(tǒng)voidinitOSFile(charfilename[],U32OpenMode)讀文件到緩沖區(qū)U32ReadOSFile（FILE*pfile,U8*ReadBuffer,U32nReadbyte)把緩沖區(qū)內(nèi)容寫入文件U32WriteOSFile（FILE*pfile,U8*WriteBuffer,U32nWritebyte)關(guān)閉文件，釋放緩沖區(qū)voidCloseOSFile(FILE*Pfile)第30頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一ReadOSFile函數(shù)的程序流程圖

ReadOSFile函數(shù)的程序流程圖

第31頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一WriteOSFile函數(shù)的程序流程圖WriteOSFile函數(shù)的程序流程圖

第32頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一CloseOSFile函數(shù)的程序流程圖CloseOSFile函數(shù)的程序流程圖

第33頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式GUI技術(shù)第34頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一GUI的概念GUI的定義

GraphicsUserInterface,是指計(jì)算機(jī)與其使用者之間的圖形化對話接口。GUI的主要特征：

——Windows，采用窗口界面，每個(gè)窗口是用戶或系統(tǒng)的一個(gè)工作區(qū)域。一個(gè)屏幕上可以有多個(gè)窗口。

——Icons，采用形象化的圖標(biāo)或圖符，易于操作者理解與操作。

——Menu，采用菜單，可供用戶選擇的功能提示

——PointingDevices，指鼠標(biāo)器、觸摸屏等，便于用戶直接對屏幕對象進(jìn)行操作。第35頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式GUI的特點(diǎn)體積小功能強(qiáng)；圖形算法簡潔、快速,占用系統(tǒng)資源少可靠性高；模塊結(jié)構(gòu)，便于移植和定制第36頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式GUI的實(shí)現(xiàn)方法1）按照需求開發(fā)滿足自身特定需要的GUI系統(tǒng)；2）將GUI作為一個(gè)軟件層從應(yīng)用程序中剝離，GUI的支持邏輯由應(yīng)用程序自己負(fù)責(zé)；3）設(shè)計(jì)一個(gè)支持大多數(shù)常見的GUI對象的應(yīng)用編程接口庫，使其具有與其他通用開發(fā)工具相類似的調(diào)用方法(如Win32)的GUI系統(tǒng)第37頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一幾種典型的嵌入式GUICompactX-WindowSystem:可擴(kuò)展性好、可移植性好，代碼尺寸大Microwindows：開放源碼的嵌入式GUI軟件，可移植性好，圖形功能出色。OpenGUI：自由軟件。匯編實(shí)現(xiàn)的內(nèi)核，并利用MMX指令進(jìn)行了優(yōu)化，OpenGUI運(yùn)行速度非常快。支持32位處理器，可以在MS-DOS，QNX和Linux下運(yùn)行。主要用來在這些系統(tǒng)中開發(fā)圖形應(yīng)用程序和游戲Qt/Embedded：QT庫開發(fā)商Trolltech推出的面向嵌入式系統(tǒng)的QT版本?？梢浦残院茫瑑r(jià)格較貴。MiniGUI：自由軟件，面向嵌入式系統(tǒng)或者實(shí)時(shí)系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。它主要運(yùn)行于Linux，還可以運(yùn)行在任何一種具有POSIX線程支持的POSIX兼容系統(tǒng)上第38頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一Qt/Embedded可移植性好模塊化設(shè)計(jì)開放源代碼圖形界面漂亮第39頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一GTKFB不需XServer直接與FrameBuffer連接API與Desktop版相容。采用LGPL授權(quán)方式體積小第40頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一Microwindows跨平臺不需XServer采用FLTKToolkits支持TrueType字型第41頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一TinyXServer

TinyXServer為XFree86Project的一部分，體積比較大第42頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI支持GB2312與BIG5字集支持多種格式字體，例如：TrueType、AdobeType1等。GUI函數(shù)(MoveTo、LineTo、FillBox、Rectangle、Circle、TextOut、DrawText..等)第43頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI面向?qū)崟r(shí)嵌入式系統(tǒng)的輕量級圖形用戶界面支持系統(tǒng)1999年初以GPL條款發(fā)布了第一個(gè)版本，國際知名的自由軟件項(xiàng)目已廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)、手持信息終端產(chǎn)品、彩票機(jī)、DVR系統(tǒng)、金融終端、KTV點(diǎn)播系統(tǒng)、POS機(jī)等等已成為跨操作系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)：可在Linux/uClinux、eCOS、uC/OS-II、VxWorks、pSOS等操作系統(tǒng)上運(yùn)行已驗(yàn)證硬件平臺：Intelx86,ARM(ARM7/AMR9/StrongARM/xScale),PowerPC,MIPS,M68K,ColdFire第44頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI和嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)系第45頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI

的功能特色(1)完備的多窗口機(jī)制和消息傳遞機(jī)制提供對話框、消息框和常用的控件類菜單、滾動條、加速鍵、插入符、定時(shí)器等GUI元素完善的GDI圖形接口支持位圖、光標(biāo)和圖標(biāo)等Windows資源文件支持各種流行的圖像文件的支持，包括JPEG、GIF、PNG、BMP等第46頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI

的功能特色(2)支持ISO8859-1～I(xiàn)SO8859-15、GB2312、GBK、GB18030、BIG5、EUCKR、EUCJP、Shift-JIS、UNICODE等字符集非UNICODE內(nèi)碼實(shí)現(xiàn)，更加適合嵌入式系統(tǒng)支持點(diǎn)陣字體（包括QPF），TrueType以及AdobeType1等矢量字體漢字輸入法支持，包括內(nèi)碼、全拼、智能拼音、五筆、自然碼、手寫輸入法等支持高級多媒體界面設(shè)計(jì)的“皮膚”技術(shù)第47頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢(1)輕型、占用資源少可在CPU運(yùn)算能力為10MIPS，僅有4MBRAM的系統(tǒng)上正常運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)的占用空間最少為500KB高性能、高可靠性MiniGUI體系結(jié)構(gòu)及優(yōu)化的圖形接口，可確保最快的圖形繪制速度已在許多實(shí)際產(chǎn)品，尤其是工控系統(tǒng)中得到應(yīng)用，總裝機(jī)量達(dá)5萬臺以上第48頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢(2)可配置可根據(jù)需求進(jìn)行配置，獲得滿足應(yīng)用需求的最小系統(tǒng)可伸縮性強(qiáng)可用于基于DragonBall的低端產(chǎn)品中亦可用于基于StrongARM或xScale的高端產(chǎn)品中第49頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢(3)跨操作系統(tǒng)支持理論上可支持任意多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)際已支持Linux/uClinux,eCos,uC/OS-II,VxWorks等嵌入式操作系統(tǒng)在不同操作系統(tǒng)上的MiniGUI，提供完全兼容的API接口第50頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUIvs.Qt/Embedded典型系統(tǒng)配置：10MIPS以上8MBFLASH16MBRAM產(chǎn)品范圍：高、中、低端許可費(fèi)：8RMB~20RMB/副本本地技術(shù)支持及服務(wù)跨操作系統(tǒng)支持典型系統(tǒng)配置：200MIPS以上16MBFLASH32MBRAM產(chǎn)品范圍：多用于高端產(chǎn)品中許可費(fèi)：30RMB/副本非本地技術(shù)支持僅支持嵌入式Linux第51頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUIvs.MicroWindows典型系統(tǒng)配置：10MIPS以上8MBFLASH16MBRAM產(chǎn)品范圍：高、中、低端許可費(fèi)：8RMB/副本本地技術(shù)支持及服務(wù)跨操作系統(tǒng)支持典型系統(tǒng)配置：30MIPS以上16MBFLASH16MBRAM產(chǎn)品范圍：高、中端許可費(fèi)：免費(fèi)無技術(shù)支持，無擔(dān)保僅支持Linux/uClinux第52頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI在uC/OS-II上的移植(1)uC/OS-II提供了基本的任務(wù)管理及同步機(jī)制缺少標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)（printf等）缺少內(nèi)存管理函數(shù)（malloc/free等）缺少POSIX標(biāo)準(zhǔn)兼容的線程接口第53頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI在uC/OS-II上的移植(2)實(shí)現(xiàn)了ANSIC的標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)實(shí)現(xiàn)了ANSIC的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存管理函數(shù)實(shí)現(xiàn)了POSIX標(biāo)準(zhǔn)兼容的線程接口在MiniGUI的圖形抽象層及輸入抽象層之下實(shí)現(xiàn)對圖形和輸入的支持第54頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一MiniGUI的三種運(yùn)行模式MiniGUI-Threads。運(yùn)行在MiniGUI-Threads上的程序可以在不同的線程中建立多個(gè)窗口，但所有的窗口在一個(gè)進(jìn)程或者地址空間中運(yùn)行。這種運(yùn)行模式非常適合于大多數(shù)傳統(tǒng)意義上的嵌入式操作系統(tǒng)，比如uC/OS-II、eCos、VxWorks、pSOS等等。當(dāng)然，在Linux和uClinux上，MiniGUI也能以MiniGUI-Threads的模式運(yùn)行。MiniGUI-Lite。和MiniGUI-Threads相反，MiniGUI-Lite上的每個(gè)程序是單獨(dú)的進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程也可以建立多個(gè)窗口。MiniGUI-Lite適合于具有完整UNIX特性的嵌入式操作系統(tǒng)，比如嵌入式Linux。MiniGUI-Standalone。這種運(yùn)行模式下，MiniGUI可以以獨(dú)立進(jìn)程的方式運(yùn)行，既不需要多線程也不需要多進(jìn)程的支持，這種運(yùn)行模式適合功能單一的應(yīng)用場合。比如在一些使用uClinux的嵌入式產(chǎn)品中，因?yàn)楦鞣N原因而缺少線程支持，這時(shí)，就可以使用MiniGUI-Standalone來開發(fā)應(yīng)用軟件。第55頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一基于uC/OS的MiniGUI的應(yīng)用軟件流程第56頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式GUI的結(jié)構(gòu)模型嵌入式硬件平臺嵌入式操作系統(tǒng)窗口模型顯示模型用戶模型顯示模型：圖形在窗口上的基本顯示模式窗口模型：窗口如何顯示及改變用戶模型：構(gòu)造用戶界面的工具及如何在屏幕上組織各種圖形對象，以及這些對象之間如何交互的說明。

圖形用戶系統(tǒng)是由顯示模型接口程序、窗口模型接口程序和用戶模型接口程序共同組成的。第57頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式GUI的體系結(jié)構(gòu)（1）API提供操作各種GUI對象(如窗口、菜單等)的應(yīng)用編程接口函數(shù)；（2）Core提供核心的圖形操作功能，如消息機(jī)制、圖形設(shè)備接口、字體、窗口與桌面等的管理功能。（3）IAL和GAL指硬件設(shè)備輸入抽象層和圖形輸出抽象層，與底層輸入輸出設(shè)備接口，便于GUI掛接不同的輸入輸出設(shè)備，實(shí)現(xiàn)GUI系統(tǒng)良好的可移植性和通用性第58頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一核心圖形操作層的結(jié)構(gòu)第59頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一核心機(jī)制模塊核心機(jī)制模塊是嵌入式GUI中最重要的組成部分，包括消息機(jī)制和事件驅(qū)動機(jī)制、桌面操作、初始化操作、定時(shí)器操作等幾個(gè)子模塊，下面介紹幾個(gè)主要子模塊的功能：1)消息機(jī)制和事件驅(qū)動機(jī)制子模塊：這個(gè)子模塊主要負(fù)責(zé)消息的接受、分發(fā)和路由等操作；2)桌面子模塊：桌面是GUI系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)部分，相當(dāng)于一個(gè)最底層窗口，其他主窗口都覆蓋其上，維護(hù)了GUI中很多總體全局的操作；3)初始化子模塊：它是GUI系統(tǒng)中最基本的一個(gè)模塊，每次GUI運(yùn)行之初都要通過這個(gè)模塊的API函數(shù)對整個(gè)GUI環(huán)境參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和初始化操作；4)定時(shí)器子模塊：定時(shí)器是GUI中非常重要的組成部分，當(dāng)用戶需要定時(shí)的處理某項(xiàng)操作將會使用該模塊，在系統(tǒng)中也有使用，如編輯框控件中光標(biāo)的閃爍，進(jìn)度條控件進(jìn)度塊的前進(jìn)等。第60頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一字符集與字體模塊矢量字體基于矢量的的字體，稱之為可縮放的字體，輪廓字體，或矢量字體。由于這些字體在存儲時(shí)亦只存儲了其輪廓，因此，在不同的縮放大小下依然能保持美觀而不會出現(xiàn)“鋸齒”。這點(diǎn)是很適合其完整地在Web上傳輸。一般說來，Logo、線形藝術(shù)作品、圖表、動畫、抽象藝術(shù)作品等凡較容易定義顏色區(qū)域的圖形，用矢量圖都能產(chǎn)生很好的效果。計(jì)算機(jī)是以處理數(shù)字為基礎(chǔ)，如果要處理文字就需要規(guī)定一個(gè)編碼系統(tǒng)用不同的數(shù)字來表示相應(yīng)的字符。我們較為熟悉的有GB、GBK、BIG5、ASCII等等。由于編碼不統(tǒng)一，這些編碼系統(tǒng)之間經(jīng)常相互沖突。事實(shí)上，兩種編碼可能使用相同的數(shù)字代表兩個(gè)不同的字符；或者使用不同的數(shù)字代表相同的字符。在Unicode的雙字節(jié)版本中（UTF-16）使用的是16位編碼方式，可提供65,000多個(gè)字符代碼指針。其編碼容量可涵蓋世界上幾乎所有的語言，不僅包括拉丁語，希臘語，斯拉夫語，希伯來語，阿拉伯語，亞美尼亞語，還包括中文，日文和韓文這樣的象形文字，以及平假名，片假名，孟加拉語，泰米爾語，泰國語，老撾語等。目前還有大約8000個(gè)代碼指針未用，可供擴(kuò)展。第61頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一圖形設(shè)備接口

圖形設(shè)備接口(GraphicsDeviceInterface，GDI)象GUI圖形操作的中間件，主要功能是支持與設(shè)備無關(guān)的圖形操作，GDI將上層應(yīng)用和不同輸出設(shè)備的特性隔離開來，使編制的上層應(yīng)用能夠毫無困難地在任意一種圖形輸出設(shè)備上運(yùn)行。它向上層應(yīng)用(最終用戶或者系統(tǒng)其他上層組件)提供了一些基本的服務(wù)：位圖(bitmap)、文本(text)、一般繪圖(GenDrawing)等第62頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一控件一般地，GUI系統(tǒng)都會預(yù)先定義一些控件類，當(dāng)利用某個(gè)控件類創(chuàng)建控件之后，所有屬于這個(gè)控件類的控件均會具有相同的行為和顯示。利用這些技術(shù)，可以確保一致的人機(jī)操作界面，而程序員可以像搭積木一樣地組建圖形用戶界面。嵌入式GUI系統(tǒng)使用了控件類和控件的概念，可以方便地對已有控件進(jìn)行重載，使其擁有一些特殊效果。如需要建立一個(gè)只允許輸入數(shù)字的編輯框時(shí)，可以通過重載已有編輯框而實(shí)現(xiàn)，而不需要重新編寫一個(gè)新的控件類。第63頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一常用GUI函數(shù)簡介在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，繪圖設(shè)備上下文（DC）是繪圖的關(guān)鍵。繪圖設(shè)備上下文（DC）保存了每一個(gè)繪圖對象的相關(guān)參數(shù)（比如：繪圖畫筆的寬度、繪圖的原點(diǎn)坐標(biāo)等）。在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，通過繪圖設(shè)備上下文（DC）來繪圖，可以保證在不同的任務(wù)繪圖的參數(shù)是相互獨(dú)立的，不會互相影響。第64頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一DC的定義typedefstruct{ intDrawPointx; intDrawPointy;//繪圖所使用的坐標(biāo)點(diǎn)

intPenWidth; //畫筆寬度

U32PenMode;//畫筆模式

U32PenColor; //畫筆的顏色

intDrawOrgx; //繪圖的坐標(biāo)原點(diǎn)位置

intDrawOrgy; intDrawRangex; //繪圖的區(qū)域范圍

intDrawRangey; U8bUpdataBuffer;//是否更新后臺緩沖區(qū)

U32Fontcolor;//字符顏色}DC,*PDC;第65頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一

DC的使用第66頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一DC創(chuàng)建PDCpdc;pdc=CreateDC();第67頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一典型的繪圖函數(shù)(a)voidinitOSDC();PDCCreateDC();voidDestoryDC(PDCpdc);voidMoveTo(PDCpdc,intx,inty);voidLineTo(PDCpdc,intx,inty);voidDrawRectFrame(PDCpdc,intleft,inttop,intright,intbottom);voidCircle(PDCpdc,intx0,inty0,intr);第68頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一典型的繪圖函數(shù)(b)voidSetDrawOrg(PDCpdc,intx,inty,int*oldx,int*oldy)設(shè)置繪圖設(shè)備上下文（DC）的原點(diǎn)第69頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一典型的繪圖函數(shù)(c)voidSetDrawRange(PDCpdc,intx,inty,int*oldx,int*oldy)設(shè)置繪圖設(shè)備上下文（DC）的繪圖范圍x,y：設(shè)定的橫向、縱向繪圖的范圍，如果x（或者y）為1，則表示x（或者y）方向的比例隨著y（或者x）方向的范圍按比例縮放。如果參數(shù)為-1，表示方向相反第70頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一DC設(shè)置舉例PDCpdc;pdc=CreateDC();SetDrawOrg(pdc,170,50,&oldx,&oldy);SetDrawRange(pdc,800,-1,&oldxrange,&oldyrange);

上面的程序代碼創(chuàng)建一個(gè)繪圖設(shè)備上下文（DC），將原點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)定在液晶屏設(shè)備坐標(biāo)的(170,50)，并把繪圖的邏輯坐標(biāo)的水平值設(shè)置成800，垂直范圍按照液晶屏實(shí)際的橫縱比例縮放。第71頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一DC設(shè)置圖例第72頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一基于Unicode的字庫

什么是Unicode使用Unicode的優(yōu)點(diǎn)字符的存儲方式編寫Unicode的程序Unicode字模的提取Unicode字庫的顯示及相關(guān)函數(shù)第73頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一什么是UnicodeUnicode是統(tǒng)一編碼的緊縮寫法世界上常用的編碼系統(tǒng)有數(shù)百種之多，但所有的這些編碼系統(tǒng)，沒有哪一個(gè)能有足夠的字符，可以適用于多種語言文本由于編碼不統(tǒng)一，這些編碼系統(tǒng)之間經(jīng)常相互沖突Unicode出現(xiàn)改變了這一切在Unicode的雙字節(jié)版本中（UTF-16）使用的是16位編碼方式，可提供65,000多個(gè)字符代碼指針第74頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一使用Unicode的優(yōu)點(diǎn)

使用Unicode避免了亂碼的產(chǎn)生，使得國際間文本數(shù)據(jù)交換成為可能解決了多語言文本同平面共存的問題實(shí)現(xiàn)了軟件的全球化，避免了軟件產(chǎn)品在貫穿多個(gè)平臺、語言和國家時(shí)的重建第75頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一字符的存儲方式在圖形操作系統(tǒng)中，字符（包括：中文、英文）通常有2種存儲方式。一種方式存儲的是字符的圖形點(diǎn)陣另一種方式是存儲漢字的矢量圖形在嵌入式處理中，因?yàn)樘幚砥鞯男阅芎颓度胧较到y(tǒng)資源還不如PC機(jī)，而且，嵌入式只是針對專一控制而應(yīng)用的系統(tǒng)?；旧希瑳]有必要使用矢量字庫。為了進(jìn)一步加快處理速度，系統(tǒng)中保存有12x12、16x16和24x24三種分辨率的點(diǎn)陣字庫。第76頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一提取Unicode字庫Windows2000及其以后的系統(tǒng)版本，默認(rèn)的字符處理方式是UnicodeWindows平臺上，有大量豐富的字符資源Windows2000及其以后的系統(tǒng)版本中，提取Unicode字符點(diǎn)陣無疑成了最好的選擇。我們的Unicode字符的提取軟件是使用MicrosoftVisualC++6.0編寫的。第77頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一Unicode字庫分配

本系統(tǒng)中編碼采用雙字節(jié)版本的Unicode格式收集了ASCII字符（0x0000-0x00ff）256個(gè)特殊圖形符號（0x2600-0x267f和0x2700-0x27bf）320個(gè)中文字符（0x4e00-0x9fff）20992個(gè)。第78頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一Unicode字庫相關(guān)函數(shù)

轉(zhuǎn)換函數(shù)voidInt2Unicode(intnumber,U16str[]);intUnicode2Int(U16str[]);voidstrChar2Unicode(U16ch2[],constcharch1[]);輸出函數(shù)voidTextOut(PDCpdc,intx,inty,U16*ch,U8bunicode,U8fnt);voidTextOutRect(PDCpdc,structRECT*prect,U16*ch,U8bunicode,U8fnt)第79頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一典型的控件控件是可視化開發(fā)的基礎(chǔ)。對于開發(fā)應(yīng)用程序的用戶來說，控件是一個(gè)獨(dú)立的組件，它有著自己的顯示方式，自己的動態(tài)內(nèi)存管理模式，甚至有的控件還可以向系統(tǒng)發(fā)送自己的消息。用戶不需要掌握控件的內(nèi)部到底是如何工作的，用戶只需要通過控件提供的API函數(shù)，改變控件相應(yīng)的屬性，從而改變控件的顯示方式?？丶囊肟梢苑奖阌脩舻拈_發(fā)，加速用戶應(yīng)用程序界面的編寫速度。為運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序的界面提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，方便了使用。第80頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一系統(tǒng)中的控件文本框控件列表框控件圖片框控件按鈕控件窗體第81頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一控件的使用流程第82頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一通用的系統(tǒng)控件對一個(gè)通用的系統(tǒng)控件，包含了如下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

typedefstruct{ U32CtrlType; //控件的類型

U32CtrlID; //控件的ID structRECTListCtrlRect;//控件的位置和大小

U32FontSize; //控件的字符大小

U32style; //控件的的邊框風(fēng)格

U8bVisible; //是否可見

}OS_Ctrl;第83頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式程序優(yōu)化技術(shù)第84頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式軟件的要求功能性要求：滿足系統(tǒng)所要求的功能；時(shí)限性要求：滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求；存貯器要求：適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)存總量要求；功耗要求：滿足系統(tǒng)能耗的要求；第85頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式編程 語言的選擇高級語言：C、C++、JAVA、Ada等；匯編語言：硬件體系結(jié)構(gòu)相關(guān)；第86頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一程序的編譯執(zhí)行過程第87頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式C編譯環(huán)境嵌入式C交叉編譯環(huán)境一般都包括編譯器、匯編器和鏈接器。匯編器的任務(wù)是將符號級的匯編語言翻譯成稱為目標(biāo)代碼的指令位級表示；鏈接器是用來將不同的模塊（編譯或匯編過的文件）鏈接成目標(biāo)文件；定位器則允許將代碼和數(shù)據(jù)放置在目標(biāo)處理器的指定內(nèi)存空間第88頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一匯編程序匯編完成匯編語言到二進(jìn)制代碼的轉(zhuǎn)換；標(biāo)記處理方法：第一次掃描代碼以決定每個(gè)標(biāo)記的地址；第二次用第一次中的標(biāo)記值匯編指令，產(chǎn)生二進(jìn)制代碼；第89頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一符號表

ADDr0,r1,r2Label1ADDr3,r4,r5 CMPr0,r3Label2SUBr5,r6,r7assemblycodeLabel10x8Label20x10symboltable第90頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯過程高級編程語言語法分析、生成符號表和語義分析獨(dú)立于機(jī)器的優(yōu)化指令級優(yōu)化和代碼生成匯編代碼第91頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一ARM開發(fā)環(huán)境包含的C/C++編譯器第92頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯=翻譯+優(yōu)化編譯結(jié)合了翻譯和優(yōu)化兩個(gè)環(huán)節(jié)翻譯是將高級語言翻譯為低級指令形式（或匯編語言形式）優(yōu)化一方面產(chǎn)生更好的指令順序，另一方面從整體上考慮程序效率編譯過程中，高級語言被分析折分成語句和表達(dá)式；第93頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯技術(shù)——語句翻譯a*b+5*(c-d)expressionDFG*-*+abcd5第94頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一2341算術(shù)表達(dá)式的代碼翻譯ADRr4,aMOVr1,[r4]ADRr4,bMOVr2,[r4]MULr3,r1,r2DFG*-*+abcd5ADRr4,cMOVr1,[r4]ADRr4,dMOVr5,[r4]SUBr6,r4,r5MULr7,r6,#5ADDr8,r7,r3code第95頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一控制代碼的產(chǎn)生if(a+b>0) x=5;else x=7;a+b>0x=5x=7第96頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一321控制代碼的翻譯

ADRr5,a LDRr1,[r5] ADRr5,b LDRr2,b ADDr3,r1,r2 BLElabel3a+b>0x=5x=7 LDRr3,#5 ADRr5,x STRr3,[r5] Bstmtent label3LDRr3,#7 ADRr5,x STRr3,[r5]stmtent...第97頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一過程鏈接過程一般指不返回值的結(jié)構(gòu)；要求代碼:調(diào)用并返回;傳遞參數(shù)和結(jié)果.參數(shù)和結(jié)果是在堆棧中傳遞的.帶有幾個(gè)參數(shù)的過程可以使用寄存器.第98頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一過程堆棧proc1growthproc1(inta){proc2(5);}proc2SPstackpointerFPframepointer5accessedrelativetoSP第99頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯技術(shù)——ARM過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)（APCS）

APCS，ARM過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)(ARMProcedureCallStandard)，提供了緊湊的編寫例程的一種機(jī)制，定義的例程可以與其他例程交織在一起。最顯著的一點(diǎn)是對這些例程來自哪里沒有明確的限制。它們可以編譯自C、Pascal、也可以是用匯編語言寫成的。APCS定義了:r0-r3passparametersintoprocedure.Extraparametersareputonstackframe.r0holdsreturnvalue.r4-r7holdregistervalues.r11isframepointer,r13isstackpointer.第100頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯技術(shù)——數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編譯程序必須對相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的引用翻譯成對原始存儲器的引用，通常需要在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行地址計(jì)算；一維數(shù)組二維數(shù)組結(jié)構(gòu)體A[0]A[1]Field1Field2]A[0,0]A[0,1]A[1,0]A[1,0]第101頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯技術(shù)——表達(dá)式簡化1、A*B+A*CA*（B+C）2、for(i=0;i<8+1;i++)for(i=0;i<9;i++)第102頁，共112頁，2023年，2月20日，星期一編譯技術(shù)——死代碼清除死