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
  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是普源精电(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  
的用户界面实现原理

  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分辨率的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]数字电路设计与应用实践教程,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。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
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

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
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 © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved