μC/GUI在Nios II上的移植设计研究

便携式医疗监护仪已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。便携式设备是由硬件与软件紧凑组合的一个单元模块，是一种体积小、智能化程度高、功能全、使用灵活、操作方便的便携机，适合家庭使用、外出携带等用途。为了使便携式心电监护仪实现友好的人机交互和更加方便的显示，这里提出一种GUI界面系统设计，就是在基于NiosⅡ处理器的嵌入式平台上实现μC／GUI的移植，使之实现系统功能。

1 μC／GUI的系统移植

1．1 μC／GUI简介及可移植性分析

μC／GUI是Micrium公司开发的通用的嵌入式图形用户界面软件，其中图形用户接口GUI(Graphical User Interface)。该界面软件被设计用于为任何使用一个图形LCD的应用提供一个有效的不依赖于处理器和LCD控制器的图形用户接口。它能工作于单任务或多任务的系统环境下。μC／GUI适用于使用任何LCD控制器和CPU的任何尺寸的物理和虚拟显示，具有源代码开放及模块化设计的特点。

μC／GUI的代码全部用ANSI的C语言编写的，具有很强的移植性。由于μC／GUI采用分层结构，即具有驱动接口层和应用层，因此可方便地移植到各种 CPU下使用。μC／GUI对各类图像LCD显示器具有良好的支持，并且有常见的2D图形库和窗口管理功能，而且消耗较少的系统资源，占用RAM和ROM 的空间很小。在典型的应用中，μC／GUI需要的资源如表1所示。由表1可见，运行μC／GUI需要的系统资源不是很多，并支持几乎所有类型的CPU与大多数的LCD模块，μC／GUI的源代码规模适中，移植过程中可将不需要的代码进行剔除，而且结构层次清晰，因此适合用于嵌入式系统中。


1．2 μC／GUI移植原理

嵌入式用户图形界面系统μC／GUI与嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ都是美国Micrium公司产品，μC／GUI能更轻易地在 μC／OS-Ⅱ上应用，实现与μC／0S-Ⅱ的无缝结合。在NiosⅡ嵌入式系统中，Altera公司已经将μC／OS-Ⅱ操作系统移植成功并且提供使用，所做的工作是将μC／GUI移植到NiosⅡ嵌入式平台之上，使其能与μC／OS-Ⅱ操作系统结合使用，采用μC／GUI 3．98版本的源代码进行移植。

μC／GUI的软件体系结构如图1所示，μC／GUI函数库为用户程序提供GUI接口，包含的函数有文本、数值、二维图形、输入设备以及各种窗口对象。其中，输入设备可以是键盘、鼠标或触摸屏；二维图形包括图片、直线、多边形、圆、椭圆、圆弧等；窗口对象包括按钮、编辑框、进度条、复选框等。

μC／GUI函数库可以通过GUIConf．h文件进行配置，包括内存设备，窗口管理器，支持操作系统、触摸屏，以及配置动态内存的大小等。在移植中，需要根据系统需要以外设所支持的功能对GUIConf．h文件进行配置。

在LCDConf．h文件中定义了与硬件有关的各种属性，如液晶的大小、颜色以及与液晶的接口函数。而LCD驱动文件则负责把μC／GUI的各种函数解释成LCDConf.h文件定义的液晶接口函数，这个文件与具体的硬件连接无关。在移植时，需要对LCDConf．h文件进行配置，并针对LCD控制器编写相应的LCD驱动文件。

2 μC／GUI在NiOSⅡ上的移植设计

2．1 TFT LCD IP核结构

μC／GUI的移植是基于IP核的移植，编写TFT LCD控制器，所以移植时，在底层配置文件，参数的配置要和TFT LCDIP的相关参数相匹配，否则不可能移植成功，该IP核的结构如图2所示。

液晶屏采用台湾统宝公司的TRDB_LCM 3．6寸屏，该屏的分辨率是320x240，支持24位色，也就是RGB888模式，但是由于Avalon总线支持传输数据宽度的差异，因此只用16位色，即RGB为565的模式。由于DE2-70有2个32 MB的SDRAM，所以拿使用其中一块作为数据的存储器，Nio-sⅡ处理器将图像数据写入该SDRAM中，在NiosⅡIDE中用软件控制缓冲器的开启，当开启缓冲器之后，该BUFFER会源源不断地读取SDRAM中的数据，为避免读数据和NiosⅡ处理器向其中写入数据时发生冲突，Avalon总线自动在二者之间加入了一个Arbitrator仲裁模块来决定执行哪个操作。

配置LCD采用3线串行总线配置LCD，缓冲器以Avalon存储器映像主机的方式从SDRAM中读取数据，然后以Avalon Streaming Soume的方式把这些数据传送到LCD控制器上，LCD控制器是以Avalon Streaming Sink的方式接收从缓冲器传来的数据，LCD控制器生成时序，在适当时候将数据送出到TFT LCD屏上显示。

2．2 移植过程

2. 2．1 μC／GUI的文件组织结构

μC／GUI是以ANSI C源码包的形式提供的。源码包由配置文件目录(Config)和库函数目录(GUI)2个文件目录组成。在Config目录中包含了LCDConf．h、GUITouchConf．h、GUIConf．h 3个配置文件，这3个文件分别用于LCD底层接口的配置、触摸屏底层接口的配置以及μC／GUI自身的配置。在GUI目录中的库函数文件按照不同功能又分成若干子目录如图3所示，各子目录所实现的功能如表2所示。