基于嵌入式系统的数字示波器用户图形界面的实现

2015-07-10 09:52:18来源: dzsc 关键字:嵌入式系统  数字示波器  用户图形界面
  1 引言

  随着嵌入式系统应用领域的不断扩大,系统复杂性也在不断提高。所以在嵌入式系统中实现用户图形化(gui),已经成为大势所趋。目前,嵌入式系统中大多数的用户图形化界面(gui)都是在操作系统(如os、wince、linix)的支持下, 调用系统的各种api函数实现的。这些操作系统为实现gui提供了大量的库函数,也为编程人员提供了界面设计的良好平台。如利用wince就可以十分方便的设计出具有windows风格的图形界面。

  本文这款数字示波器普源精电rigol)公司推出的ds1000系列,其设计完全自主完成,贴近国人使用习惯。其用户图形界面(gui)是在visualdsp++ 4.0 kernel的基础上开发的,界面风格紧紧与仪器的功能相联系。在完成了仪器的波形和菜单等显示的基础上,rigol团队也做了一些通用性的用户图形界面,如文件管理器等。当然,所设计的用户图形界面,在功能强大方面是远不能与wince等所比拟的,但是对于仪器的使用者来说,已经是足够的方便因为这毕竟是仪器的用户图形界面,而不是掌上电脑pda的用户图形界面。

  2  数字示波器上  
用户界面实现原理

  用户图形界面的实现,需要硬件、软件上的支持。如图1所示,通过操作平台(operation platform)的调配,调用显示程序,显示程序刷新显示缓存,再由显示驱动程序,将显示缓存中的内容显示到液晶屏上。下面简要的介绍一下上图中主要的几个组成部分:

  2.1 实现图形化的硬件原理

  rigol ds1000系列数字示波器采用的是320x234分辨率tft液晶显示器,通过液晶的驱动电路,可以使液晶正常显示,通过帧信号同步、行信号同步、数据信号的时钟(clock)同步,显示点阵的数据将被从sdram中写入到液晶显示器的显示buffer中,从而显示出彩色图像。

  从图1可以看出,如果要更新液晶显示器显示的内容,我们只需更新lcdbuffer中的显示数据就可以了。

  2.2  实现用户图形界面(gui)的图形标准库

  要在用户图形界面上显示各种的图形、图案,除了硬件电路的支持外,还需要强大的软件支持。而其中(gui)的图形标准库为最基础,而不可或缺的。

  用户图形界面(gui)的图形标准库,包括最基本的画点、画线、画矩形、填充矩形、画圆形、放置bmp的图案、显示中、英文等等的函数,该图形库如果功能越强大,就越可以支持复杂的用户图形界面(gui)。

  2.3  实现用户图形界面(gui)的操作平台的支持

  仅仅有了绘制图形的图形标准库,要实现用户图形界面,还是远远不够。图形库是单一画面不可缺少的,但是要形成有机的、可操作的用户图形界面,还需要后台有一个稳定、功能强大的操作系统平台

  操作平台根据用户的外界输入(一般是键盘),以及系统当前的状态来决定下一步系统的状态,从而调用相应的gui界面。如此,便实现了用户图形界面。 

  3  数字示波器的用户图形界面(gui)软件的设计思路

  3.1  界面种类的划分

  对于用户图形界面(gui)的设计不能简单、统一的完成,要考虑到用户在各种情况下的操作界面。根据这些界面所具备的共同点,我们将这些界面分成如下的种类,同一种类的界面中将具备相同或者相似的功能区域。每一种界面都会有相应的处理程序,也有专门的数据结构。

  根据实现的不同的功能我们划分出如下的界面种类:

  a. 背景网格显示界面;b.波形显示界面;b. 帮助文档浏览界面;c.菜单显示界面;d. 文件管理浏览器界面;e. 文件名称输入界面;f.前景内容显示界面(包括各种参数显示信息,测量信息以及提示信息等)。

  各界面种类如下图所示: 

  3.2  界面区域与外界输入的相互配合响应

  由以上可知,显示的图形虽然形形色色,但是他们都可以抽象成具有共同属性的某种数据结构。数据结构就好比是图形界面的灵魂,掌握了数据结构,就可以让图形界面随之而变。那么如何设计、控制、改变这些数据结构就成为实现用户图形界面(gui)的关键了。

  要响应外界用户的输入,我们需要制定一套机制运行法则,而这套机制运行法则就是状态机(system status machine),也是用户用以操作仪器的操作平台(operation platform)。依据这套运行法则,我们的系统根据外界的输入来更改各种界面下使用的数据结构,从而实现用户对图形界面的操作。当然,在实际的设计中,操作平台(operation platform)不仅仅是改变gui的数据结构,还要考虑任务调度以及其他任务模块中的数据结构的改变。

  4  数字示波器的用户图形界面(gui)的软件设计流程

  设计出一个好的用户图形界面,是一个庞大而巨细的工程。涉及到方方面面的相互之间的关系,也涉及到实现过程中的许多细节的问题。如何理清这些繁多的变化的关系,是设计的关键。rigol团队曾经使用一些全局变量,来做为各种状态、各种模式下的标示,用以改变用户的图形界面。但是因为变量的众多,导致变量之间的搭配的可能性成倍的增加,状态的转移关系也就会成倍的增加。这对于编程者来说,与其说是在编程,还不如说是在做一道及其庞杂的逻辑组合题。

  所以,这样的思路在理论上是可行的,但在实际中是不可取的。我们应该尽量的去其枝叶,找到能够贯穿整个系统,标示不同的状态以及模式的变量或者结构。最终,我们以键盘的输入键值为主线,辅以各种的全局变量,来控制系统状态的变化。键值虽然有许多许多,但是因为只有这么一个变量做为状态量,系统状态的变化,就可以在掌控之中了。所以,在这个系统中,键值变量key_id成为了主角,用户界面将围绕其进行改变。 

  键值变量key_id要根据用户的输入进行改变。在这里我们就不描绘状态  
变量是如何转移的。我们介绍对于既定的键值变量key_id是如何完成用户图形界面的输出的。

  5  结语

  目前,国内的数字示波器,除了测量信号的性能指标较低外,在系统的整体性、用户的可操作性等功能上不及国外产品考虑得周详。

  为了弥补国内产品在这方面的缺陷,rigol开发团队开发出的这款ds1000系列数字示波器除了实现高存储深度,高测量精度等功能之外,更是注重了图形用户界面的设计。继续保持其在技术上的创新和人性化、本土化的优势,新的用户图形界面使得用户能够比以往更加容易测量与分析波形。随着仪器的功能增多,会对用户图形界面(gui)提出更高的要求,那么就要求gui更加系统化、模块化、功能化。所以,在这方面我们还有许多工作要做。

  [1]visualdsp++4.0 kernal (vdk)users guide , analog devices, inc. 2005

  [2]blackfin系列dsp原理与系统设计 ,陈峰, 电子工业出版社, 2004

  [3]数据采集与处理技术,马明建,周长城,西安交通大学出版社,2001

  [4]数字电路设计应用实践教程,王振红,机械工业出版社,2003

  [5]军用电子测量仪器应用指南,梅劲松,电子工业出版社,2001

  [6]rigol《ds5000系列数字示波器技术文件》,内部资料,2004

关键字:嵌入式系统  数字示波器  用户图形界面

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0710/article_12294.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:用数字示波器对系统总线实时抖动测试不失为实用可靠之方
下一篇:简易数字存储示波器中控制器模块的设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
嵌入式系统
数字示波器
用户图形界面

小广播

独家专题更多

2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved