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介紹在MSP430F149單片機上移植，μC／CUI到MSC19264液晶的過(guò)程， 詳細闡述了，μC／GUI移植的原理以及在移植中應注意的事項。 μC／GUI是美國Micrium公司出品的一款針對嵌入式系統的優(yōu)秀圖形軟件。與μC／OS一樣，μC／GUI具有源碼公開(kāi)、可移植、可裁減、穩定性和可靠性高的特點(diǎn)。采用μC／GUI，開(kāi)發(fā)人員可以很方便地在液晶上顯示文本、曲線(xiàn)、圖形以及各種窗口對象如按鈕、編輯框、滑動(dòng)條等，可完全產(chǎn)生類(lèi)似于Windows的顯示效果。另外，μC／GUI提供了在VC下的仿真庫，這使得用戶(hù)完全可以在Windows下仿真μC／GUI的各種效果。 采用μC／GUI，可以大大降低嵌入式系統中顯示設計的難度，但μC／GUI的使用需針對不同的液晶編寫(xiě)相應的驅動(dòng)程序才能實(shí)現。本文通過(guò)移植μC／GUI到MSGl9264液晶的過(guò)程，介紹了μC／GUI移植的原理以及移植中應注意的事項。 1 開(kāi)發(fā)工具和運行環(huán)境 為了實(shí)現μC／GUI的移植，選用MSP430F149。MSP430F149是一款16位超低功耗單片機，具有強大的處理能力(RISC結構、125ns的指令周期)和豐富的片內外設(如硬件乘法器、ADC、定時(shí)器、看門(mén)狗等)。 它內部具有2KB的RAM和60KB的FLASH，能基本滿(mǎn)足μC／GUI運行的需要。 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境采用IAR公司的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IAR EW430 2．10A。相對于較早的EW430 1．26A版本，2．10版本在各個(gè)方面有了較大改進(jìn)，尤其是項目管理和調試上有了較大的改動(dòng)，這使得移植μC／GUI更加方便。 2 μC／GUI移植 μc／GUI針對不同的液晶控制器提供了多種驅動(dòng)程序，如KS0713、SEDl335、T6963等控制器都有對應的液晶驅動(dòng)程序。但在很多情況下，用戶(hù)采用的液晶，μC／GUI并沒(méi)有提供其對應的驅動(dòng)程序，需自己著(zhù)手編寫(xiě)特定液晶的驅動(dòng)程序。 2．1 液晶顯示器工作原理 為了能編寫(xiě)正確的液晶驅動(dòng)程序，了解相應液晶的顯示原理非常重要。本文采用的MSGl9264液晶為192x64點(diǎn)陣單色液晶，其中包含一個(gè)行驅動(dòng)器KS0107B和三個(gè)列驅動(dòng)器KS0108B，每個(gè)列驅動(dòng)器KS0108B對應一塊64x64的液晶。 MSGl9264液晶的控制線(xiàn)為R／W、RS、CSA、CSB和LCDEN，數據線(xiàn)為D0"D7。RS用于指示當前的操作是數據還是寄存器，R／W用于表明當前是讀還是寫(xiě)，CSA、CSB用于選擇相應的列驅動(dòng)器(其選擇關(guān)系可見(jiàn)圖1)。RS和R／W的功能可見(jiàn)表1，液晶顯示器的讀寫(xiě)時(shí)序見(jiàn)圖2。 MSGl9264模塊一共提供7種指令(由RW、RS及數據總線(xiàn)的電子決定)，用于對該模塊狀態(tài)及顯示進(jìn)行控制。這7種指令包括顯示開(kāi)關(guān)控制、設起始行、設起始列、設頁(yè)地址、讀狀態(tài)、讀／寫(xiě)顯示內容。通過(guò)這些指令的組合，可以控制液晶顯示各種圖形。 2．2 μC／GUI結構 μC／GUI的軟件體系結構如圖3所示。μC／GUI函數庫為用戶(hù)程序提供GUI接口，包含的函數有文本、數值、二維圖形、輸入設備以及各種窗口對象。其中，輸入設備可以是鍵盤(pán)、鼠標或觸摸屏；二維圖形包括圖片、直線(xiàn)、多邊形、園、橢圓、圓弧等；窗口對象包括按鈕、編輯框、進(jìn)度條、復選框等。μC／GUI函數庫可以通過(guò)GUIConf．h文件進(jìn)行配置，配置的內容包括是否采用內存設備，是否采用窗口管理器，是否支持操作系統、觸摸屏，以及配置動(dòng)態(tài)內存的大小等。 在LCDConf．h文件中定義了與硬件有關(guān)的各種屬性，如液晶的大小、顏色以及與液晶的接口函數。而LCD驅動(dòng)文件則負責把μC／GUI的各種函數解釋成LCDConf．h文件中定義的液晶接口函數，這個(gè)文件與具體的硬件連接無(wú)關(guān)。 μC／GUI與LCD的硬件接口通過(guò)驅動(dòng)文件把硬件接口函數轉化為L(cháng)CDConf．h中定義的LCD讀寫(xiě)函數。 2．3 移植過(guò)程 2．3．1 修改LCDConf．h LCDConf．h定義了LCD的大小、顏色，對應的LCD控制器以及與硬件連接有關(guān)的LCD讀寫(xiě)函數。按照μC／GUI的規定，底層的讀寫(xiě)LCD函數包括LCD_WRITE_A1()(即寫(xiě)LCD命令)、LCD_WRITE_A0()(寫(xiě)LCD數據)、LCD_READ_A0()(讀LCD狀態(tài))、LCD_READ_A1()(讀LCD數據)。這些函數的實(shí)現與底層硬件有關(guān)，必須根據硬件連接的具體情況編寫(xiě)這些函數。 MSP430F149是一款低功耗單片機，其供電電壓為1．8"3．6V，而MSGl9264液晶為5V供電液晶，輸入高電平為3．3V。為確保與液晶的輸入電平兼容，MSP430F149的供電電壓可設置為3．6V，這樣就可以把MSP430F149與液晶直接連接而無(wú)需額外的驅動(dòng)芯片。 MSP430F149與LCD的接口電路如圖4所示。 LCD_WRITE A1()函數的具體實(shí)現如下： #define LCD_WRITE_A1(Byte) ／／定義寫(xiě)LCD控制命令函數 { ／／參數Byte為要寫(xiě)入液晶的數據。 P40UT：Byte； ／／把數據放到LCD的數據線(xiàn)上 _NOP()； ／／空指令，確保能可靠地寫(xiě)入 P1OUT%26;amp;=0xef； ／／LCDRS=0，表示寫(xiě)命令 P10UTI=Ox20； ／／LCDEN=1 _NOP()； ／／空指令 P1OUT%26;amp;=0xcf； ／／LCDEN=0，把數據寫(xiě)入LCD 顯示RAM _NOP()； } 2．3．2 編寫(xiě)LCD驅動(dòng)文件 圖3中的μC／GUI硬件接口函數主要由表2所示函數構成。 μC／GUI提供的函數庫和各種顯示效果都是通過(guò)表2所示接口函數在LCD上實(shí)現，所以L(fǎng)CD驅動(dòng)文件的實(shí)現也就是把這些硬件接口函數的實(shí)現。 由于MSGl9264液晶與μC／GUI提供的LCDSLin較相似，所以筆者以μC／GUI提供的LCDSLin．C文件為基礎，編寫(xiě)針對MSGl9264液晶的驅動(dòng)程序。 通過(guò)分析LCDSLin文件可以發(fā)現，液晶驅動(dòng)程序的核心是畫(huà)點(diǎn)函數，大部分硬件接口函數都可由畫(huà)點(diǎn)函數實(shí)現。因此，改造畫(huà)點(diǎn)函數及其調用函數成為移植的重點(diǎn)問(wèn)題。 畫(huà)點(diǎn)函數的要求是改變液晶上任意點(diǎn)的顏色而不影響其他點(diǎn)的顏色�？紤]到單片機MSP430F149的輸入電壓不能超過(guò)3．6V，筆者沒(méi)有采取讀液晶顯示器內部顯示RAM的方法，而是在MSP430F149的RAM中定義一個(gè)數組存儲LCD顯示的數據。此數組可定義為unsigned char Cache[((LCD_YSIZE+7)>>3)xLCD_XSIZE]。LCD_XSIZE、LCD_YSIZE表示液晶的大小，在LCDConf．h文件中定義�？紤]到液晶的長(cháng)度可能不是8的整倍數，可定義數組大小為(LCD_YSIZE+7)>>3)xLCD_XSIZE。 在定義了Cache的基礎上，畫(huà)點(diǎn)函數可如下實(shí)現： static void_SetPixel(int x，int y，LCD_PIXELINDEX c) { ／／畫(huà)點(diǎn)函數 U8 Mask=1>3)+x%26;#215;((64+7)>>3)) U8 CacheByte=Cache[Adrl； ／／獲得顯示RAM的數值 if(c) ／／根據顏色修改顯示RAM的值 CacheBytel=Mask； ／／對應位“置1” else CacheByte%26;amp;="Mask； ／／對應位清零 LCD_WRITE(Adr，CacheByte)； ／／把CacheByte寫(xiě)入液晶顯存并更改 Cache[Adr]的值為CacheByte } 函數的參數x，y代表要畫(huà)點(diǎn)的位置(x為橫坐標，y為縱坐標)，參數c代表要畫(huà)點(diǎn)的顏色。在函數內部，U8為μC／GUI提供的數據格式(相當于unsigned char)，Mask為屏蔽字，Adr為x，y對應顯示Cache的地址。 以把液晶的(5，5)處點(diǎn)亮為例，此時(shí)x=5，y=5，c=1，可計算出Mask=00100000，Adr=40(表示在Cache[40]處存有(5，5)點(diǎn)的顏色值)。由于c=1，所以應把Cache[40]中對應位“置1”，這是通過(guò)CacheByte的值“或”上Mask的值00100000實(shí)現的。最后通過(guò)調用LCD_WRITE函數把得到的新CacheByte值寫(xiě)入液晶對應的地址即可點(diǎn)亮該點(diǎn)。類(lèi)似地，若要使某點(diǎn)不亮(c=0)，則應該把對應位“清零”，這可以通過(guò)CacheByte%26;amp;="Mask這條命令實(shí)現。 畫(huà)點(diǎn)函數中調用的LCD_Write函數可如下實(shí)現： static void LCD_Write(int Adr，U8 Byte){ if(CacheIAdrl!=Byte){ ／／若寫(xiě)入值與原值不符則 把寫(xiě)入值保存到顯示RAM中 Cache[Adr]=Byte； if(LCD_Adr!=Adr){ LCD_SETADR(Adr)； ／／設置液晶的起始行、起始列和CSA、CSB } LCD_WRITEl(Bytc)； }} 由于此液晶由三塊64x64的液晶組成，LCD_SETADR函數除了設置液晶的起始行、起始列外還應根據Adr的值設置CSA和CSB的值，才能寫(xiě)到對應的液晶屏上。此外，在LCD_WRITEl()函數中通過(guò)調用LCDConf．h文件中的LCD_WRITE_A1()和LCD_WRITE_A0()實(shí)現液晶顯示。 除了_SetPixel()函數，基本函數還包括_GetPixel()函數和XorPixel()函數。_GetPixel()函數可以返回指定點(diǎn)的顏色信息，XorPixel()則可以對指定點(diǎn)顏色取反，實(shí)現“反白”的效果。由于這兩個(gè)函數較簡(jiǎn)單，這里不再給出具體代碼。 以函數_SetPixel()、_GetPixel()和XorPixel()為基礎，結合MSGl9264液晶的7種指令就可以實(shí)現表1所給的硬件接口函數，以此構成了LCD驅動(dòng)文件。 表1 RS和R/W的功能 RS R/W 功 能 0 0 寫(xiě)命令 0 1 讀液晶狀態(tài)（主要用于判忙） 1 0 寫(xiě)液晶的顯示RAM數據 1 1 讀液晶的顯示RAM數據 3 討論 為了能使用μC／GUI，必須調用GUI_Init()初始化。與硬件有關(guān)的初始化如CPU時(shí)鐘頻率的選擇等既可以放在GUI_Init()中，也可以單獨編寫(xiě)一個(gè)函數初始化。 表2 硬件接口函數的名稱(chēng)和功能 函數名稱(chēng) 功 能 LCD_L0_InIt() 顯示初始化 LCD_L0_ReInIt() 重新初始化而不擦除顯示內容 LCD_L0_OFF 關(guān)顯示 LCD_L0_ON 開(kāi)顯示 LCD_L0_DrawBitmap() 畫(huà)圖 LCD_L0_DrawPixel() 以指定顏色畫(huà)點(diǎn) LCD_L0_DrwaVline() 畫(huà)水平線(xiàn) LCD_L0_DrwaVline() 畫(huà)垂直線(xiàn) LCD_L0_FillRect() 填充一矩形 LCD_L0_XorPixel() 翻轉指定點(diǎn)顏色 調試時(shí)應從基本的顯示字符串開(kāi)始，逐漸增加顯示的功能和復雜度。 由于筆者采用單色液晶， 在LCDConf．h中定義LCD_FIXEDPALETFE為1；若為彩色液晶，應根據液晶支持的顏色設置LCD_FIXEDPALETYE，具體可參考手冊。 若使用窗口對象，則在GUI_Conf．h中定義GUI—WINSUPPORT為1。 在GUIConf．h中定義GUI_ALLOC_SIZE為動(dòng)態(tài)內存的大小，應根據需要合理選擇。窗口對象(如按鈕)的創(chuàng )建需要申請內存，若申請不到內存則無(wú)法創(chuàng )建，相應地創(chuàng )建函數值為0�？捎纱伺袛郍UI_ALLOC_SIZE已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要，一方面可以考慮增加GUI_ALLOC_SIZE(受制于芯片內存的大小)；另一方面也可以刪除不用的窗口對象，釋放內存，再創(chuàng )建新的窗口對象。 采用內存設備能有效克服閃爍現象，獲得更快的顯示速度，但它需要額外的內存。由于MSP430F149內存較小，筆者沒(méi)有采用內存設備。 可以設置窗口對象的默認字體及顏色以獲得更好的顯示效果。在單色液晶中，簡(jiǎn)單地改變背景顏色和字體顏色即可獲得反顯效果。 可以通過(guò)μC／GUI提供的軟件(位圖轉換器和字體轉換器)轉換需要的圖像或字體為μC／GUI格式。 由于定義的Cache占用了大量的RAM，若從液晶讀回顯存的值則可以省去Cache占用的RAM，但同時(shí)也會(huì )降低系統運行的速度。 在LCDConf．h文件中定義了與硬件連接有關(guān)的LCD讀寫(xiě)函數，在液晶驅動(dòng)文件中調用這些LCD讀寫(xiě)函數。這樣做的好處是使驅動(dòng)文件與硬件無(wú)關(guān)，一旦一種液晶的驅動(dòng)編寫(xiě)完畢可以很方便地移植到各種系統中而只需更改LCDConf．h即可。 |
