嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式系统中数字示波器用户图形界面的实现
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2020-12-13
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式系统中数字示波器用户图形技术中的嵌入式系统中数字示波器用户图形
界面的实现界面的实现
摘 要： 在嵌入式系统中实现用户图形化（GUI），已经成为大势所趋。本文简要介绍了应用在RIGOL DS1000
系列数字示波器上的用户图形界面的实现。重点分析了用户图形界面（GUI）的设计思路。并简单介绍了软件设
计结构和流程。 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
摘摘 要要： 在嵌入式系统中实现用户图形化（GUI），已经成为大势所趋。本文简要介绍了应用在RIGOL DS1000系列数字示波
器上的用户图形界面的实现。重点分析了用户图形界面（GUI）的设计思路。并简单介绍了软件设计结构和流程。
1 引言引言
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（数字示波器的用户图形界面（GUI）软件的设计思路）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：
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