引言
在需要豐富人機(jī)交互信息的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中，高精度的動(dòng)態(tài)圖像顯示非常重要,。因此,，嵌入式系統(tǒng)對(duì)GUI的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越明顯。但是,，動(dòng)態(tài)圖像的抖動(dòng)和刷新延遲的問(wèn)題在嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn),，影響系統(tǒng)的顯示效果
國(guó)產(chǎn)圖形用戶(hù)界面系統(tǒng)MiniGUI提供完備的多窗口機(jī)制和類(lèi)Win32消息傳遞機(jī)制,，便于實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程間的消息傳遞。而且具有占用內(nèi)存少,、可移植性好等特點(diǎn),，因此在嵌入式領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中,，筆者發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：一是用MiniGUI的animation控件實(shí)現(xiàn)時(shí)出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)抖動(dòng),，二是顯示較多圖片的窗口刷新時(shí)屏幕閃爍，嚴(yán)重影響屏幕的顯示效果,。為解決以上兩個(gè)問(wèn)題,，本系統(tǒng)采用MiniGUI的雙緩沖技術(shù)和多張圖片交替顯示的方法，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明了該方法的有效性
1．1 硬件系統(tǒng)
數(shù)字加密電話硬件系統(tǒng)的芯片采用ATMEL公司的AT91SAM9263處理器,。主頻為200 MHz,，2 MB高速Data Flash、64 MB NAND Flash和64 MB SDRAM,。核心板的對(duì)外接口包括鍵盤(pán)接口,、LCD接口、LED接口,、MODEM模塊,、電話機(jī)模塊和接口、SD卡接口和USB主從接口等,。如圖1所示,。
1．2 軟件系統(tǒng)
操作系統(tǒng)：開(kāi)放源碼的Linux操作系統(tǒng)是開(kāi)發(fā)嵌入式產(chǎn)品的首選。本系統(tǒng)采用開(kāi)放源碼的嵌入式Linux系統(tǒng),。它的內(nèi)核版本為2．6．22，是基于default_at91sam9263_config配置的
交叉編譯工具鏈：采用arm-linux-XXX,。arm-linux-gcc用于交叉編譯源程序,，生成執(zhí)行文件；arm-linux-strip用于去掉執(zhí)行文件中的調(diào)試信息,，起到減小執(zhí)行文件大小的作用
GUI系統(tǒng)：MiniGUI是國(guó)產(chǎn)的一款面向嵌入式系統(tǒng),、跨操作系統(tǒng)的輕量級(jí)國(guó)產(chǎn)高級(jí)窗口系統(tǒng)(Windowing System)和圖形用戶(hù)界面(Graphi-cal User Interface，GUI)支持系統(tǒng),。經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展,，MiniGUI已經(jīng)發(fā)展成為比較成熟、性能優(yōu)良且功能豐富的跨操作系統(tǒng)的嵌入式圖形界面支持系統(tǒng),。MiniGUI可在Linux／μClinux,、eCos、μC／OS-II,、VxWorks,、pSOS,、ThreadX等操作系統(tǒng)以及Win32平臺(tái)上運(yùn)行，已廣泛應(yīng)用于手持信息終端,、機(jī)頂盒,、工業(yè)控制系統(tǒng)、便攜式多媒體播放器等產(chǎn)品中
MiniGUI支持BMP,、GIF,、PNG、JPEG,、PCX,、TGA等常見(jiàn)圖像文件和位圖、圖標(biāo),、光標(biāo)等Windows資源文件,，支持多字符集和多種字體，庫(kù)文件較小且可配置,。MiniGUI3．0比其之前的版本,，在以下幾方面有新的發(fā)展：
①主窗口雙緩沖技術(shù),，可以在自定義緩沖區(qū)中獲得整個(gè)窗口的渲染結(jié)果
?、谕庥^渲染器技術(shù)，外觀渲染器提供了多種風(fēng)格的主窗口和控件界面外觀,，并且應(yīng)用程序可在幾種風(fēng)格之間動(dòng)態(tài)切換
?、垭p向文本顯示與輸入，增加了對(duì)阿拉伯文和希伯來(lái)文語(yǔ)言的支持,，實(shí)現(xiàn)了文本的變形和重排,，并提供了阿拉伯文和希伯來(lái)文鍵盤(pán)的支持
④支持不規(guī)則窗口,，如圓角矩形,、非矩形窗口等
⑤增加了組件mGUtilis,，該組件為用戶(hù)提供了一些常用的對(duì)話框模板,，便于代碼復(fù)用
⑥增加了組件msgplus,，該組件是對(duì)MiniGUI圖形繪制接口的一個(gè)擴(kuò)充和增強(qiáng),，主要提供對(duì)二維矢量圖形和高級(jí)圖形算法的支持
因此，MiniGUI非常適合編寫(xiě)嵌入式圖形用戶(hù)界面應(yīng)用程序,。
1．3 用戶(hù)界面設(shè)計(jì)
數(shù)字加密電話系統(tǒng)需要顯示當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和具體內(nèi)容,，以此進(jìn)行系統(tǒng)與用戶(hù)之間的信息交流，因此對(duì)界面的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性要求較高。本系統(tǒng)將整個(gè)屏幕分為3個(gè)區(qū)域,，即狀態(tài)區(qū)域,、Logo與時(shí)間顯示區(qū)域和主顯示區(qū)域，如圖2所示,。狀態(tài)顯示區(qū)主要表示當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀
態(tài)和設(shè)備的狀態(tài),。比如是掛機(jī)態(tài)還是摘機(jī)態(tài)，是加密還是非加密態(tài),，是否插入U(xiǎn)盤(pán),，當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸率為多少等。不同的狀態(tài)需要用不同的圖片來(lái)顯示,。從一個(gè)狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)狀態(tài),，需要用一個(gè)動(dòng)畫(huà)來(lái)表示。主顯示區(qū)域主要顯示表示當(dāng)前系統(tǒng)的工作情況的動(dòng)畫(huà)或文字提示,。比如表示普通語(yǔ)音電話的動(dòng)畫(huà),、表示正在加密傳輸?shù)膭?dòng)畫(huà)，也可以顯示其他信息,，如系統(tǒng)功能選擇界面,、選文件界面、日志管理界面等,。Logo及時(shí)間顯示區(qū)顯示公司的Logo與當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間,。對(duì)于本系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，最重要的是各種動(dòng)畫(huà)的顯示要流暢,。
2 實(shí)現(xiàn)GUI時(shí)存在的兩個(gè)問(wèn)題
本系統(tǒng)GUI的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題主要是各種圖片的顯示,、動(dòng)畫(huà)和選擇功能界面的實(shí)現(xiàn)。圖片的顯示方法很簡(jiǎn)單,，因此,，在下面只介紹動(dòng)畫(huà)和選擇功能界面的實(shí)現(xiàn)方法及存在的問(wèn)題。
2．1 動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)方法及存在的問(wèn)題
MiniGUI為實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà),，已提供了animation控件,，用animation控件實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的過(guò)程非常簡(jiǎn)單：
①準(zhǔn)備動(dòng)畫(huà)文件,，文件格式應(yīng)該是GIF格式，GIF格式的動(dòng)畫(huà)文件可以用Flash和PhotoShop生成
?、谟煤瘮?shù)CreateAnimationFromGIF89aFile()讀入GIF文件
?、塾肅reateWindow()創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)顯示窗口
④用SendMessage()函數(shù)控制動(dòng)畫(huà),，該函數(shù)的第2個(gè)參數(shù)為ANM_STARTPLAY表示啟動(dòng)動(dòng)畫(huà),，參數(shù)為ANM_PLAYSTOP表示暫停動(dòng)畫(huà)。也可以用函數(shù)SendMessage(GetDlgItem(hInitface，IDC_MAINANIMATION),，ANM_SETANIMATION,，0，(LPARAM)anim)實(shí)現(xiàn)更換動(dòng)畫(huà)文件,。但是,，在嵌入式環(huán)境下，使用該方法播放動(dòng)畫(huà)時(shí),，在狀態(tài)顯示區(qū)和主顯示區(qū)內(nèi)都產(chǎn)生嚴(yán)重的抖動(dòng)現(xiàn)象,。而且屏幕越大抖動(dòng)就越明顯，分辨率為480×640時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象比240×320時(shí)更明顯,。減少動(dòng)畫(huà)的幀數(shù)或延長(zhǎng)每一幀的播放時(shí)間,，抖動(dòng)仍然存在，嚴(yán)重影響屏幕的顯示效果,。
2．2 功能選擇界面的實(shí)現(xiàn)及存在的問(wèn)題
功能選擇界面一般由多個(gè)圖片來(lái)組成,，各表示不同的系統(tǒng)功能，用上下左右鍵選擇不同的功能,，按Enter鍵運(yùn)行相應(yīng)程序,，即打開(kāi)另一個(gè)窗口，完成相應(yīng)功能,。當(dāng)關(guān)閉窗口時(shí)重新顯示功能顯示界面,。為區(qū)別被選中功能和未選中功能，放大或下沉顯示當(dāng)前被選中的功能圖片,，而前一個(gè)被選中功能圖片恢復(fù)成原來(lái)的大小,，如圖3所示。每次用上下左右鍵選擇功能時(shí)和關(guān)閉功能窗口時(shí),，都要重新刷新背景,，并重繪窗口客戶(hù)區(qū)的各個(gè)圖片。因?yàn)镸iniGUI不保存被覆蓋區(qū)域的內(nèi)容,，因此在MSG_PAINT消息中需要重繪的內(nèi)容較多,，重繪圖片的常用方法是用FillB-oxWithBitmap()函數(shù)填充相應(yīng)圖片區(qū)域，但是這種方法加重了屏幕刷新負(fù)載,，引起屏幕明顯地閃爍,。
3 關(guān)鍵問(wèn)題的解決方法
3．1 動(dòng)畫(huà)抖動(dòng)問(wèn)題的解決
產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)抖動(dòng)的主要原因是，用animation控件實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)時(shí),，頻繁地產(chǎn)生MSG_PAINT消息,，加重了屏幕刷新的請(qǐng)求。MiniGUI通過(guò)判斷窗口是否含有無(wú)效區(qū)域來(lái)確定是否需要重繪窗口,。如果需要重繪就向應(yīng)用程序發(fā)送MSG_PAINT消息,。窗口的重繪任務(wù)需由應(yīng)用程序自己完成，因?yàn)镸iniGUI不保存被覆蓋區(qū)域的內(nèi)容。MiniGUI的窗口在響應(yīng)MSG_PAINT消息的時(shí)候進(jìn)行復(fù)雜的圖形處理,，尤其是在刷新時(shí),，對(duì)圖像的擦除和重寫(xiě)造成了圖像顏色的反差。當(dāng)繪圖消息的響應(yīng)很頻繁時(shí),，這種反差也就越發(fā)明顯,，于是我們就看到了動(dòng)畫(huà)抖動(dòng)的現(xiàn)象。為了解決動(dòng)畫(huà)抖動(dòng)的問(wèn)題,，系統(tǒng)采用了雙緩沖技術(shù)和多個(gè)圖片交替顯示的方法,。并在實(shí)際應(yīng)用中證明了該方法是行之有效的。雙緩沖技術(shù)要比直接操作顯存速度更快,，因此可以解決抖動(dòng)現(xiàn)象
采用雙緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的基本思路是這樣的,，首先在系統(tǒng)內(nèi)存中建立一個(gè)類(lèi)似顯示內(nèi)存的內(nèi)存設(shè)備上行文，然后將待顯示圖片填充到該內(nèi)存設(shè)備上行文中,，最后再通過(guò)位拷貝方式復(fù)制到顯示內(nèi)存中,。為了達(dá)到動(dòng)畫(huà)的效果，將多個(gè)圖片循環(huán)顯示,，即設(shè)定定時(shí)器和靜態(tài)變量,，每當(dāng)定時(shí)器觸發(fā)時(shí)，根據(jù)靜態(tài)變量的值顯示不同的圖片,，靜態(tài)變量由0到MAX循環(huán),。實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的詳細(xì)流程如圖4所示。定時(shí)器的時(shí)間間隔和圖片的數(shù)量可以根據(jù)具體情況任意調(diào)整,。本系統(tǒng)的主顯示區(qū)動(dòng)畫(huà)采用這種方法實(shí)現(xiàn)后,，動(dòng)畫(huà)效果流暢，不再有抖動(dòng)現(xiàn)象,。
3．2 功能選擇界面閃爍問(wèn)題的解決
功能選擇界面閃爍的主要原因是屏幕內(nèi)容過(guò)多,，刷新負(fù)載過(guò)大。本系統(tǒng)采用雙緩沖技術(shù)和MiniGUI．cfg配置文件的設(shè)置方法,，實(shí)現(xiàn)只刷新屏幕的局部,，解決了功能選擇界面閃爍問(wèn)題。每次按上下左右鍵或關(guān)閉功能窗口時(shí),，用以下3個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)重繪屏幕無(wú)效區(qū)域(以圖3為例)
?、貯區(qū)用小圖標(biāo)恢復(fù)，用函數(shù)StretchBlt(hdcmem,，0,，0，0,，0，hdc，WIN_LEFT,，WIN_TOP,，WIDTH，HIGHT,，(DWORD)0)實(shí)現(xiàn),，其中hdcmem是內(nèi)存設(shè)備上下文，是用CreateCompatibleDCEx()函數(shù)創(chuàng)建的,。該內(nèi)存設(shè)備上行文中已經(jīng)存有圖3下圖中的A區(qū)域信息(第一次是在窗口的MSG_ CREATE消息中保存的,，第二次開(kāi)始是在第二步驟保存的)
②將B的圖片區(qū)域(小圖片)復(fù)制到內(nèi)存設(shè)備上下文,，用函數(shù)StretchBlt(hdc,，WIN_LEFT，WIN_TOP,，WIDTH,，HIGHT，hdcmem,，0,，0，0,，0,，(DWORD)0)實(shí)現(xiàn)
③B區(qū)域的圖片放大顯示,，通過(guò)函數(shù)FillBoxWithBitmap(hdc,，WIN_LEFT，WIN_TOP,，WIDTH,，HIGHT，DESKIMAGE,，＆bitmap)實(shí)現(xiàn)
其中,，WIN_LEFT、WIN_TOP,、WIDTH和HIGHT分別表示圖片放大顯示區(qū)域的左,、上坐標(biāo)和寬、高,。左,、上坐標(biāo)的定位公式如下：
WIN_LEFT=水平基準(zhǔn)坐標(biāo)+(i％DESKCOLS)×(BLTWIDTH+水平間隔)
WIN_TOP=垂直基準(zhǔn)坐標(biāo)+(i／DESKCOLS)×(BLTHIGHT+垂直間隔)
式中，i表示第幾個(gè)圖片,，DESKCOLS表示每一行的圖片個(gè)數(shù),，BLTWIDTH和BLTHIGHT各表示圖片區(qū)域的寬和高,。為了減少屏幕刷新負(fù)載，不在MSG_PAINT消息中刷新背景,，而是用MiniGUI．cfg配置文件中的bgpicture參數(shù)指定背景圖,，并在指定的目錄中存放背景圖文件。該參數(shù)在MiniGUI的4種渲染器中都有,，即在不同的渲染器中,，都可以用該方法，無(wú)需用代碼去實(shí)現(xiàn)背景圖的刷新
結(jié)語(yǔ)
本文詳細(xì)地描述了基于MiniGUI的嵌入式系統(tǒng)用戶(hù)界面關(guān)鍵問(wèn)題的解決方案,，即無(wú)抖動(dòng)動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)方案和功能選擇界面閃爍問(wèn)題的解決方案,。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)，而且動(dòng)畫(huà)文件較大時(shí),，可以采用雙緩沖技術(shù)解決動(dòng)畫(huà)抖動(dòng)的問(wèn)題,。但是雙緩沖技術(shù)需要額外的內(nèi)存設(shè)備上下文，所以簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)效果可以用SendMessage(窗口句柄,，STM_SETIMAGE,，pngmap，0)函數(shù)更換圖片的方式實(shí)現(xiàn)較好,。