【STemWin教程入门篇】第1章 STemWin介绍

2015-01-04 16:01阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2565749395

特别说明：完整STemWin的1-60期教程和配套实例下载地址：链接

第1章 STemWin介绍

本期教程开始带领大家了解一下STemWin的基本知识，其实确切的讲应该叫emWin基础知识，由于教程使用的开发板是ST的微控制器，所以就把名字统一命名成STemWin（为什么叫STemWin，在下面会有详细的讲解）。
1.1 STemWin，emWin，μCGUI之间的关系
1.2 SEGGER公司介绍
1.3 STemWin介绍
1.4 STM32F103和407跑STemWin性能测试
1.5 STemWin论坛
1.6 总结
1.1 STemWin，emWin，μCGUI之

间的关系
这个放在最开头进行说明，因为很多的初学者比较的迷惑。
对于一些刚学GUI的用户来说，知道μCGUI的比较多，而不知道所谓的emWin或者STemWin。这个并不奇怪，主要是因为大部分人只知道SEGGER公司的做的JLINK，而不知道他们还有RTOS和相关的中间件（中间件的意思就是基于RTOS的文件系统，GUI，USB主机和设备协议栈等）。

1.1.1 μCGUI在国内比较火的原因

μCGUI在国内前几年比较火的原因有三点：
l 一个是μCOS-II在国内的推广，自从Micrum公司出的那本《嵌入式实时操作系统μCOS-II》发布之后，国内关于μCOS-II的资料就是普天盖起，再加上各种培训机构和开发板的推广，μCOS-II就在国内火起来了。μCOS-II火的同时，它配套的中间件，特别是μCGUI就跟着在国内火了起来。
l 前几年国内有一个μCGUI的论坛，这个论坛在国内的μCGUI方面应该算是做得最好的，特别是那个站长在μCGUI方面的研究，这位站长对于μCGUI在国内的发展功不可没。
l 还有一个原因就是μCGUI是带有源码的，很多时候可以通过修改部分的源码实现一些特殊的功能，现在网上流传的μCGUI的源码已经不知道经过多少人的手被修改过，最原始的的代码已经在官网上面找不到了。

1.1.2 emWin和μCGUI的关系

首先要明白，这两个GUI是一个东西。最初这个GUI就是SEGGER公司的，然后以什么的方式授权给μCGUI就不清楚了。现在SEGGER公司是这个GUI的主要推动者，已经将其授权给了多个芯片生产厂家。

1.1.3 STemWin和emWin的关系

STemWin是SEGGER公司授权给ST（意法半导体）的。使用ST芯片的用户可以免费使用STemWin。其实不光授权给了ST，还有NXP，Energy Micro等。凡是使用这些芯片厂商生产的处理器都可以免费的使用emWin。但是出于一定的保护措施，使用STemWin的库是不能用在其它芯片厂商的处理器上面的。因为在工程初始化STemWin前要使能CRC校验。如果没有使能，STemWin是启动不起来的。KEIL MDK的安装目录里面也带有emWin软件包，这个软件包也不是可以直接使用的，用户需要给KEIL MDK注册RL-ARM才可以使用。
这里STemWin还针对ST的微控制器做了专门的优化，比如在使用ST的F4XX微控制器带FPU的芯片时，STemWin在需要浮点处理的地方专门做了优化。

1.1.4 emWin5.xx版本和以前版本的不同

emWin发展到5.0版本以后已经产生了很大的更新，特别是底层驱动方面。emWin5.xx版本向下完全的兼容低版本，当然包括μCGUI5.xx以下的版本，也就说如果用户有在μCGUI5.xx以下版本建立的工程，完全可以用在高版本上面（条件是没有修改过源码）。这里不建议初学者修改源代码，修改过后会破坏现有的机制。在以后的使用中会养成不好的习惯，只要某些功能无法实现就去修改源码，随着修改的增多会严重的破坏现有的机制。
emWin5.xx以后的版本只有库，没有源码。对于一些想研究源码的，可以看早期的版本，了解一下通讯机制。不过对于大多数从应用角度出发的，完全没有必要学习源码，源码内容太多。对于一些无法实现的功能，在emWin5.xx上面得到了很大的改善，基本不需要修改源码。如果通过各种方法实在无法实现，完全可以使用emWin支持的用户控件设计方法做一个符合要求的。
1.2 SEGGER公司介绍
SEGGER公司应该算是一家老牌的调试工具以及RTOS及中间件的生产商。SEGGER公司成立于1997年，到现在的2014年，有差不多17年的历史了，这家公司主要有两个office，一个是在德国的Hilden，另个在美国的 Massachusetts。官网还有一个他们工作地方的照片，看着很不错，我这里也把这个照片贴上。

SEGGER公司的产品主要有三个方向，分别如下：

1.2.1 RTOS及其中间件

SEGGER公司的RTOS是embOS，在国内知道的人可能比较少。SEGGER做的embOS和中间件都是以库的形式供用户下载的，除非购买了使用权。产品主要如下：
l embOS (Real Time Operating System)
l embOS/IP (TCP/IP Stack)
l emWin (Graphic Software & GUI)
l emFile (File System)
l emUSB Device (USB Device Stack)
l emUSB Host (USB Host Stack)
l emModbus（Modbus Stack）
emModbus是今年（2014年）刚刚发布的。

1.2.2 J-Link 调试工具

J-Link应该大家都不陌生，它是有SEGGER公司设计的。具体的J-Link产品有好几款，具体如下：
l J - Link PRO
l J - Link ULTRA+
l J - Link PLUS
l J - Link
l J - Trace Cortex-M3
l J - Trace ARM

1.2.3 Production Programmers

这个工具在国内用的比较少，主要如下几款产品：
l Flasher ARM
l Flasher RX
l Flasher STM8
l Flasher ST7
l Flasher 5
l Flasher 5 PRO

上面说的这三项应该算是SEGGER公司的主营产品，更详细的可以上面他们的官网www.segger.com
进行了解。
1.3 STemWin介绍
emWin5.xx版本设计出来的界面还是非常漂亮的，先贴几个相关的设计图片，让大家有一些感官的认识。

1.3.1 STemWin设计界面

l 第一幅是官方设计的图片

整体来说，这些图片还是非常漂亮的，不过这些界面不是用专门的控件显示出来的，使用的2D绘图配合内存设备管理实现的。
l 下面的是在STM32-V5开发板上面实现的界面
总的来说这些界面还是非常漂亮的，关于STM32-V5开发板更详细的资料可以看如下两个地址：
http://bbs.armfly.com/read.php?tid=1285
http://bbs.armfly.com/read.php?tid=1139

1.3.2 目标系统（硬件）

目标系统必须具有：
l 一个CPU（8/16/32/64位）
l 一个具有最小内存的RAM和ROM
l 一个完整图形显示器（任何类型和任何分辨率）
存储器要求取决于使用的是软件的哪部分以及目标编译器的效率。因此不可能指定精确的值，但是以下值适用于典型的系统。
小系统（无窗口管理器）
l RAM：100字节
l 堆栈：600字节
l ROM：10-25 kb（取决于所使用的功能）
大系统（包含窗口管理器和小工具）
l RAM：2-6 kb（取决于所需的窗口数）
l 堆栈：1200-1800字节（取决于所使用的功能）
l ROM：30-60 kb（取决于所使用的功能）
请注意，如果应用程序使用了很多字体，则对ROM的要求会提高。上述所有值都是粗略估算值，不保证能正常使用。

1.3.3 特性

emWin设计用于提供高效且独立于处理器和显示控制器的图形用户界面，用于任何使用图形显示进行操作的应用。它与单任务和多任务环境、专用操作系统或具有任何商业RTOS兼容，emWin的发货形式为C语言源代码。它可适用于任何尺寸的、具有任何显示控制器和CPU的物理和虚拟显示器。其特性包括：
一般特性
l 支持使用任何控制器的任何（单色、灰度或彩色）显示器（如果有正确的驱动）。
l 在较小显示器上无显示控制器也可运行。
l 使用配置宏可支持任何接口。
l 显示尺寸可配置。
l 可在显示器上的任何点（而不仅仅是在偶数位字节地址）上写入字符和位图。
l 已针对尺寸和速度优化了各种例程。
l 利用编译时间切换可进行不同优化。
l 对于较慢的显示控制器，可在存储器中缓存显示，将存取操作减到最少，从而获得非常高的速度。
l 结构清晰。
l 支持虚拟显示；虚拟显示可大于实际显示。
图形库
l 支持不同色深的位图。
l 可使用位图转换器。
l 绝对无浮点使用。
l 快速线/点绘制（不使用浮点）。
l 圆形/多边形绘制非常快速。
l 不同的绘图模式。
字体
l 基本软件配备多种不同的字体：4*6、6*8、6*9、8*8、8*9、8*16、8*17、8*18、24*32以及像素高度为8、10、13、16的比例字体。
l 可以定义新的字体并只需简单链接。
l 只有应用程序使用的字体才实际链接到生成的可执行程序，从而使ROM使用最小。
l 字体可分别在X和Y方向完全缩放。
l 可使用字体转换器；主机系统（即Microsoft Windows）上有的任何字体都可以转换。
字符串/值输出例程
l 例程可以十进制、二进制、十六进制、任何字体形式显示值。
l 例程可以十进制、二进制、十六进制、任何字体形式编辑值。
窗口管理器(WM)
l 完整的窗口管理操作，包括裁剪。窗口的客户区以外的区域不可能被覆盖。
l 窗口可以移动和调整大小。
l 支持回调例程（可选择是否使用）。
l WM使用最小的RAM（每个窗口大约50字节）。
PC界面外观的可选小工具
l 提供各种小工具（窗口对象，也称为控件）。它们通常自动操作并且简单易用。
支持触摸屏和鼠标
l 对于按钮小工具等窗口对象，emWin提供触摸屏和鼠标支持。
PC工具
l 模拟脉冲查看器。
l 位图转换器。
l 字体转换器。

1.3.4 RTOS对STemWin多任务的支持

基本常见的RTOS都支持STemWin的多任务，移植起来也比较的简单，下面这些是官方提供好的移植。

1.3.5 STemWin基本的内存需要

	*Example*	*Hello world*	*Window application*
ROM	GUI core	5.9 kB	43 kB
	Fonts	1.8 kB	12.5 kB
	Application	38 B	2.7 kB
	Startup code	300 B	300 B
	Library	0.1 kB	1.5 kB
	Total	8.1 kB	60 kB
ROM	GUI core	62 B	5.2 kB
	Application	-	40 B
	Stack	272 B	1.4 kB
	Total	334 B	6.6 kB

这个只是官方提供的基本数据，仅供大家参考。具体还要看实际应用。

1.3.6 STemWin当前支持的控件

由于emWin在不断的更新当中，这里是当前支持的大部分控件，但不是全部。

1.4 STM32F103和407跑STemWin性能测试
以前论坛上以及群里面的一些客户对STM32F103和407跑STemWin持怀疑态度，觉得跑不起来，或者说实时性不行，刷屏比较慢，这里我专门的做了一些测试。

1.4.1 刷色块

l 测试F4驱动RA8875的7寸800*480分辨率的屏。
优化底层的情况下，刷整个屏

没有优化底层的情况下，刷整个屏

通过上面的测试，有没有看到差距，底层没有经过优化的要620ms，而优化以后的刷整个屏只要25ms，
620 / 25 = 24.8倍，能差出这么多来，可见经过优化和没有优化的差距之大。由于RA8875有刷色块的指令，这里再用3.0寸的测试一下（3.0寸的没有专门的刷色块指令）。
l 测试F4驱动SPFD5420的3寸400*240分辨率的屏。
优化底层的情况下，刷整个屏

没有优化底层的情况下，刷这个屏

有没有看到差距，这里差出10倍来。

1.4.2 刷控件

l 测试F4驱动RA8875的7寸800*480分辨率的屏。
这里刷一个如下图所示样子的控件，大小800*480

优化底层的情况下，刷整个控件

没有优化底层的情况下，刷整个控件

有没有看到差距。
l 测试F4驱动SPFD5420的3寸400*240分辨率的屏。
现在用3.0的屏刷控件，优化底层的情况下，刷整个控件