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嵌入式图形用户接口支持系统

简介

无极GUI(Em/GUI)是由华东师范大学计算机系嵌入式系统实验室研制开发的嵌入式图形用户接口支持系统(Graphical User Interface Support System)。无极GUI(Em/GUI)提供了一套完整的图形用户编程接口，可大大简化图形用户界面的设计与编程，特别适用于无OS（或简单OS）的嵌入式图形用户系统（如Samsung 的S3C44B0X硬件平台）。

功能特征

基本特征：

1. 无需OS支持；
2. “用户完全控制”的实时性；
3. 消息驱动机制，支持远程消息传递，支持浏览器技术；
4. 支持程序主窗口、窗片、对话框、列表框、静态框、按钮、单选按钮、多选按钮、菜单、系统菜单、状态栏、图标；

体系结构：

 

 

关系：

使用无极GUI(Em/GUI)的嵌入式系统的基本要求：

1. Total RO Size（Code＋RO Data） 不小于53.40kB
2. Total RW Size（RW Data＋ZI Data）不小于114.99kB
3. Total ROM Size（Code＋RO Data＋RW Data）不小于55.08kB
4. 16级灰度液晶屏或256色以上彩色液晶屏, 一个硬件定时器

无极GUI(Em/GUI)以后一年内的发展：

1. 进一步完善常用控件
2. 进一步完善绘图算法
3. 支持JPEG文件
4. 进一步完善远程消息传递支持和浏览器技术支持

函数举例

嵌入式文件系统

简介

随着嵌入式系统的发展，对数据存储、管理提出了更高的要求。在简单的嵌入式系统中使用文件系统，主要是解决与标准系统（如PC机）的文件级数据共享，使本地以标准文件格式（如FAT）记录的数据，能直接拷贝到主机。反之，从主机拷贝过来的数据文件，本地能直接打开并使用。近年来，我们主要分析、设计、实现了（C语言）FAT12、FAT16、FAT32文件系统，并结合IDE接口硬盘、NAND Flash等，在具体项目中得以应用。《嵌入式文件系统设计与应用》一书正在编著中。

体系结构

物理设备层：

具体的物理存储设备，支持多种流行的存储设备，他们接口各异，物理特性存在很大的差异，性能价格等也有较大的差别，因此针对不同的具体的应用需求，可以有不同的选择，这样才能以最低的代价使得系统的整体性能达到最高。

硬件操作接口层：

基于具体的存储设备之上，这一层和硬件直接相关，位于软件结构中的最底层。该层的具体实现依赖于下层的物理设备和底层硬件的设计实现，因底层不同而有不同的实现方法。因此这一层的主要功能是封装底层复杂的硬件相关的操作，向上层提供标准的存储访问接口。

文件管理层：

有了底层的支持，因此这一层是纯粹软件相关的，可以有不同的实现算法和标准。

对外接口：

主要用于和另外的系统进行数据共享，具体的说也就是在本地系统应用中使用另外系统提供的数据或者是另外的系统来访问本地采集存储的数据。

特点

 

实现举例

嵌入式USB设计

简介

USB接口日渐流行。这里展示的是我们近年完成的部分嵌入式USB设计，包括USB HOST和 Device 两类。USB HOST上有我们自主开发（C源代码）的HOST驱动和HID、Mass Storage类，并实现了FAT12/16/32文件系统，可以读写所有标准的U盘。USB Device部分包括所有Firmware 和Windows 2000下驱动程序的源程序。HOST的打印类、通信类目前正在研发中。《USB系统设计与应用》一书正在编著中。

体系结构

USB接口分主机（Host）和设备（Device）。基本的层次和通信结构如下图所示：

 

 

图中白色箭头表示主、从机上数据通信的实际流向。设备上的相应功能根据不同的物理设备而不同。主机和设备间的通信最终发生在USB传输线上，然而，在每一水平层次之间也存在着逻辑接口。主机程序中客户软件与设备功能模块间的通信表示了主机与设备之间功能、协议的约定。

 

Em/USB HOST部分的体系结构如下：

 

1、物理接口层：具体的USB主机控制芯片，软件以直接访问接口芯片内部寄存器的方式来实现基本的数据读写和控制。

2、USB-HOST通用功能模块，包含下列软件功能模块：

• 检测USB设备物理连接功能模块；
• 复位和初始化USB设备功能模块；
• 检测USB设备速度功能模块；
• 枚举USB设备功能模块；
• 挂起/恢复USB设备功能模块；(可不用实现)
• 管理错误恢复功能模块；
• 数据传输功能模块：不同设备类的使用该模块提供的接口以实现更高层的协议。

3、类实现模块：目前已实现的设备类有mass storage类和HID类，以后还将开发打印类。

4、上层应用：完成用户的各种应用需求。

 

实现方案:

 

Em/USB Device部分的体系结构如下：

USB Device接口的固件编程的积木式结构，以Philips PDIUSBD12控制器为例：

 

 

实现方案：