STemwin图形界面库移植与运用(基于STM32F103ZET6)

Posted 2021-06-28 DS小龙哥

一、环境介绍

主控MCU: STM32F103ZET6 

STM32程序开发IDE: keil5

STM32程序风格:  采用寄存器方式开发，注释齐全，执行效率高，方便移植

硬件包含:  一块STM32F103ZET6开发板、一个3.5寸TFT电阻触摸显示屏(使用的是正点原子的3.5寸电阻触摸屏)

工程完整源码下载地址:  https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/19671518

 

前言：STemwin图形界面库比较吃内存的，一般跑图形界面库都需要配一块SRAM，M3系列官方推荐频率是72MHZ(当前也是可以超频的)，界面不是非常复杂，刷新要求不是特别高的情况下，跑起来还是不错的。 

下面示例图是为了讲解STemwin基本用法，做的界面两个例子。

 

二、 STemwin介绍

2.1 emWin介绍

emWin是由德国SEGGER公司开发，可为图形LCD设计提供高级支持，极大简化了LCD设计。为恩智浦ARM微控制器用户免费提供的emWin图形库。

在国内做嵌入式系统的大部分都使用emwin，其简单来说就是一套图形库。

做电子硬件开发，常常要为设计一个良好的UI伤透脑筋，写很多的代码也不尽人意，还要不断调试，emwin正是解决这种用户界面需求的图形库，只要在你的设计中嵌入这种图形库，就能很方便使用里面的模块化设计，既能提高设计界面图形质量，还大大的减少开发时间。

SEGGER公司的产品

      Segger微控制器股份有限公司开发与发布软件开发工具及ANSI C软件组件(中间件)给嵌入式系统使用并应用在许多工业应用中，如通信、医疗仪器、消费性电子产品、汽车工业及工业自动化设备。

1. EmWin是SEGGER公司设计用来提供一个有效率的、与处理器与显示控制器无关的、可应用在任何图形显示器的图形用户界面.
2. J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的仿真器。
3. emOS是SEGGER公司开发的一个实时操作系统，使用最小的资源提供一个完整的多任务系统，被设计应用在许多难处理的即时应用当中。
4. emFile是SEGGER公司开发的嵌入式文件系统，支持FAT12、FAT16及FAT32。已经在保持最高速的前提下，优化了emFile，使之在RAM和ROM里占最小的存储器空间
5. embos/ip是Segger开发的嵌入式TCP/IP程序驱动库。它是一个与中央处理器架构无关、且高效能的TCP/IP驱动库，在速度上、功能上及最小结构上已经做了最佳的优化。
6. emUSB 是Segger开发的嵌入式USB协议栈。采用ANSI C的格式撰写，具有大批量通信传输和集成诸如MSD、CDC或HID设备类等特点。

拓展资料:

嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。

嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设备的硬件资源（如处理器、存储器等）非常有限，并且对成本很敏感，有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 Player、数字相机（DC）、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。

Keil软件

Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。

Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-time kernel）。

Keil 官网虽然没有发布中文版本，但是Keil 系列软件却被中国80%以上的软硬件工程师使用，但凡与电子相关的专业，都会开始从单片机和计算机编程开始学习，而学习单片机自然会用到Keil 软件。国内由米尔科技、亿道电子、英倍特提供Keil 的销售和技术支持服务，他们是ARM公司合作伙伴，也是国内领先的嵌入式解决方案提供商。

 

2.2 UCGUI与STemwin介绍

说起UCGUI得先从UCOS说起，在国内做嵌入式系统的，开始入门OS的时候，大家应该都会选择uC/OS，主要是因为代码开源且资料众多。由于uC/OS的原因大家也一定接触了uC/GUI的嵌入式图形软件库。其实uC/Gui的核心代码并不是Micrium公司开发的，而是Segger公司为Micrium公司定制的图形软件库，当然也是基于Segger公司的emwin图形软件库开发的。所有说uC/GUI和emwin的使用方法没有区别。

在以前较旧的版本程序中uC/Gui的源代码是开源的（可以在网上能够找到），但是新版本的程序emWin和uC/gui只对用户提供库文件，是不开源的。

Segger 除了向Micrium公司提供定制的uC/GUI版本，还向其他的IC厂家提供定制服务，比如: 向ST 公司出售了emWin 的版权，从而ST公司也得到了定制版的emWin，然后改了名字叫 STemWin。当用户在 STM32 芯片上使用 emWin 软件库时，是不需要向 emWin 或 ST 公司付费的。还有NXP公司也使用了emWin的图形库，大家使用NXP芯片的时候同样也不需要支付费用。

总而言之，uC/GUI和STemWin都是 Segger 公司的 emWin 产品，而且它们的版本编号是统一的，如 uC/GUI 目前最新版本命名为uC-GUI V5.24， STemWin 最新版本命名为STemWin Library V5.24，emWin 最新版本则为 emWin V5.24，所以，要比较这三个软件库功能上的区别，只需要看它们的版本号就可以了。

在选择的时候，虽然功能上没有区别，但因为版权付费问题，在实际使用时就需要根据自己的平台来选择。如果我们使用的是 STM32 开发平台，自然我们选择的是STemWin；如果我们使用的是NXP的平台，我们就是用为NXP定制的emwim。

在使用特定的平台，我们也需要选择定制的emWin，在STemWin里有一个检测机制确定代码所运行的平台，若是 STM32 芯片，则运行正常，若非 STM32 芯片，就不能正常使用了。同样，NXP也是一样的机制。

如果使用的芯片没有授权emWin的版权，可以推荐使用UCGUI。

 

emWin官方下载地址：https://www.segger.com/emwin.html

STemWin官方下载地址：https://www.st.com/en/embedded-software/stm32cubef1.html

GCGUI官网下载地址：https://www.micrium.com/

2.3 为什么要学习图形界面框架?

很多产品需要人机交互，人机交互大多数是通过LCD来完成的，所以就需要我们在应用中设计LCD交互界面，简单的UI界面我们可以自己写代码完成，但是比较复杂、绚丽的界面自己来做就比较困难了。STemWin中提供了很多的控件，我们可以使用这些控件来完成复杂的界面设计。

2.4 emwin下载地址

emwin下载地址: https://www.segger.com/downloads/emwin/

三、STemwin基本移植(不带操作系统)

3.1 获取keil软件自带的emwin库

在keil软件的安装目录下，自带了emwin的所有资料，适合NXP（恩智浦）单片机使用。

路径: \\ARM\\Segger\\emWin

3.2 下载STemwin图形界面库

STemwin适合在ST意法半导体的芯片上使用，Stemwin的资料包可直接在ST官网上进行下载。

ST意法半导体官网首页地址: https://www.st.com

下面是下载的步骤截图: 

3.3 添加STemwin文件到工程

移植之前，需要先准备一个带LCD屏驱动、触摸屏驱动的完整Keil工程。

(1) 在工程目录下创建一个ST_EMWIN文件夹，用于存放STEMWIN相关的文件

(2) 拷贝的目录

inc文件夹从下载的包里直接拷贝过来，不做任何修改。

Config文件夹里留下以下文件:

Lib目录下留下以下文件: (不带OS的库文件)

(3) 在keil软件里创建一个新的分组，用于存放STemwin文件。

(4) 添加头文件路径

3.4 屏蔽没有用到的LCDConf.h头文件

3.5 修改GUIConf.h文件

GUIConf.h是STemwin的核心配置文件，主要配置操作系统、触摸屏、最大窗口的支持。

3.6 修改GUIConf.c文件

GUIConf.c文件配置STemwin运行时需要的内存，如果使用了SRAM外扩内存，可以将数组定义在外部的SRAM空间。

3.7 修改GUIDRV_Template.c文件

GUIDRV_Template.c文件是LCD屏的驱动模板文件，需要根据自己的LCD屏驱动进行修改。

主要修改的函数是:  画点函数、读点函数。

NT35310_Fill(x0,y0,x1,y1,LCD_COLORINDEX);

3.8 修改LCDConf_FlexColor_Template.c文件

void LCD_X_Config(void) {         GUI_DEVICE * pDevice;         pDevice = GUI_DEVICE_CreateAndLink(&GUIDRV_Template_API, GUICC_M565, 0, 0);         LCD_SetSizeEx (0, XSIZE_PHYS , YSIZE_PHYS);         LCD_SetVSizeEx(0, VXSIZE_PHYS, VYSIZE_PHYS);         //触摸屏校准参数设置         GUI_TOUCH_Calibrate(GUI_COORD_X,0,319,0,319);         GUI_TOUCH_Calibrate(GUI_COORD_Y,0,479,0,479);      //这两个函数在GUI.h文件的1292行定义 }

GUIDRV_Template_API 变量是在GUI.h的167行定义。

GUI_TOUCH_Calibrate函数是在GUI.h的

3.9 增加触摸屏底层接口代码

这4个函数原型在GUI.h文件的1404行声明。

在GUIDRV_Template.c文件下面增加这4个触摸屏的接口函数。

#include "touch_xpt2046.h"   void GUI_TOUCH_X_ActivateX(void) {  //激活X }   void GUI_TOUCH_X_ActivateY(void) {  //激活Y }   int  GUI_TOUCH_X_MeasureX(void) {   //测量X         TOUCH_ReadXY();   return touch.x; }   int  GUI_TOUCH_X_MeasureY(void) {   //测量Y         TOUCH_ReadXY();   return touch.y; }

3.10 添加GUI_X.c文件

触摸屏底层函数增加之后，再次编译。

这4个函数，在GUI_X.c文件里定义，需要将GUI_X.c文件添加到工程中。

GUI_X.c文件路径: \\en.stemwin\\STemWin_Library_V1.2.0\\Libraries\\STemWinLibrary532\\OS\\GUI_X.c

将GUI_X.c文件拷贝到工程目录下的ST_EMWIN\\Config目录下。

3.11 定时器提供时间基准与轮询触摸屏

在STemwin的GUI_X.c文件里，带有GUI_X_Delay()延时函数，该延时函数是通过OS_TimeMS变量来计算延时的时间，如果需要使用该延时函数，就需要在自己工程的硬件定时器里1ms的频率自增OS_TimeMS变量，提供时间基准。

需要使用触摸屏，就需要定期调用GUI_TOUCH_Exec()函数，每秒100次的频率调用。

3.13 对移植结果进行基本测试

进行GUI框架初始化之前，需要先开启CRC时钟校验。

/*获取触摸屏状态\\设置光标位置*/ void Touch_Process(void) {         GUI_PID_STATE STATE;                   //该变量为GUI触屏的x y位置存储坐标         GUI_TOUCH_GetState(&STATE);    //获取触摸屏状态         if(STATE.Pressed == 1) //按下         {                 GUI_CURSOR_SetPosition(STATE.x,STATE.y);//设置光标位置                 GUI_CURSOR_Show(); //设置显示光标         } }

运行效果如下:

3.13 测试SEGGER官方DEMO代码

SEGGER官方提供的DEMO代码，在ST意法半导体的官网上下载的包里没有提供，需要去SEGGER官方提供的emwin包里获取。在keil软件的安装目录下，有完整的emwin包，可以找到DEMO代码。

将GUIDemo文件夹全部拷贝到工程目录下，并将里面所有的.c文件加到工程中。

四、STemwin基本运用

4.1 GUIBuilder软件使用

GUIBulider是emwin官方出的软件，每个版本的emwin都有其对应版本的。

GUIBulider软件，控件非常齐全，熟练使用 GUIBulider在使用emWin设计GUI界面的时候会起到事半功倍的效果，使用这款软件就不需要我们自己用C语言编写界面了，可以在 GUIBulider 中设计好界面，然后导出C程序，十分的方便。

GUIBulider生成的代码只是一个界面框架，程序执行的逻辑代码需要用户自己填充。

逻辑代码比如： 按下按键做什么，松开按键做什么等等，这些需要用户自己设计。

4.2 STemwin外置中文字库设置

(1) 制作GBK中文字库

制作好的字库效果:

字库制作好之后，可以通过文件系统+SD将字库文件烧写到板载的W25Q64 FLASH里指定位置，方便后续调用。

(2) 制作ASCII 码字库

上面制作了GBK中文字库，这里还需要制作尺寸一样的ASCII码字库，方便显示与中文大小相同的英文字母和标点符号。

!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~

注意: 最前面有个空格。  一共95个数据。

存放到程序里的只能放 12号字体、16号字体、24号字体。  太大的字体Keil软件存放不了。

超出了24号的字体，可以像GBK中文字库一样存放到FLASH W25Q128里，使用的时候在去读取数据，这样就不会占用CPU本身的FLASH空间。

(3) 制作好的字库文件列表

(4) 添加ASCII码字库和GBK字库的支持

先将字库的必要文件添加到工程中:  (如果用不到这么多字体可以自己添加要使用的大小)

#define GUI_FONTTYPE_PROP_USER      \\   GUIPROP_X_DispChar,               \\   (GUI_GETCHARDISTX*)GUIPROP_X_GetCharDistX,                 \\   GUIMONO_GetFontInfo,                \\   GUIMONO_IsInFont,                   \\   (GUI_GETCHARINFO *)0,             \\   (tGUI_ENC_APIList*)0

QQ登录界面(中文显示)

QQ登录框点击登录按钮之后登录成功的效果

4.3 实体按键操作界面控件

GUI_SendKeyMsg()函数:  向一个指定的按键发送一个状态消息。

函数原型:  void GUI_SendKeyMsg(int Key, int Pressed);

参数	含意
Key	可以是任何可扩展的 ASCII 字符（在 0x20 和 0xFF 之间）或者任何预定义的µC/GUI 信息码。
Pressed	键的状态（参 GUI_StoreKeyMsg()）

示例:

key=KEY_Scanf(); switch(key) {         case 1:                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_BACKTAB, 1);//选择上一个聚焦控件                  break;         case 2:                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_ENTER,1);   //回车                  break;         case 3:                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_TAB, 1);   //选择下一个聚焦控件                  break;         case 4:                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_SPACE,1);  //空格键                  break;         default:                  /*发送按钮松开消息*/                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_BACKTAB,0); //选择上一个聚焦控件                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_ENTER,0);   //回车                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_TAB, 0);     //选择下一个聚焦控件                  GUI_SendKeyMsg(GUI_KEY_SPACE,0);   //空格键                  break; }