在所有行業(yè)中大規(guī)模采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)果是對(duì)嵌入式開發(fā)技能的需求日益增加。然而,嵌入式開發(fā)在歷史上一直是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的領(lǐng)域,人們不可能在一夜之間將其添加到技能中。

幸運(yùn)的是,在過去的十年中,硅供應(yīng)商在簡(jiǎn)化嵌入式開發(fā)方面投入了大量的精力,特別是對(duì)于在該領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)很少甚至沒有經(jīng)驗(yàn)的人。但根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn),至少有一個(gè)領(lǐng)域的工作仍然過于繁瑣:圖形用戶界面(GUI)開發(fā)。許多應(yīng)用程序至少需要某種圖形用戶界面:顯示器可能很小,單色,幾乎沒有任何按鈕供用戶按下,但它仍然是一個(gè)用戶界面,是嗎?

在本文中,我也將分享一些技巧和一些我用來幫助保持GUI開發(fā)愉快的工具。

硬件集成和可移植性

大多數(shù)顯示設(shè)備都帶有示例代碼和驅(qū)動(dòng)程序,這些代碼和驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑹鼓辽倌軌蝻@示某些內(nèi)容。但是GUI不僅僅是一個(gè)屏幕,因?yàn)榻缑嬉彩怯奢斎虢M成的,對(duì)嗎?那些按鈕、觸摸屏輸入和系統(tǒng)中可能參與交互的其他傳感器如何?

這看起來可能不多,但在受約束的系統(tǒng)上運(yùn)行時(shí),正確處理簡(jiǎn)單的硬件輸入(如按下的按鈕)可能需要大量工作,并且您可能很快就不得不處理復(fù)雜的定時(shí)或中斷管理問題。由于這些通常涉及低級(jí)編程,它們往往非常依賴硬件,不容易移植。

很多嵌入式開發(fā)都是用C語言完成的,因此,除了低級(jí)的引導(dǎo)代碼外,嵌入式代碼在理論上是相當(dāng)可移植的。然而,編寫可移植GUI代碼是一個(gè)完全不同的故事,除非您在現(xiàn)有框架(如LVGL或Azure RTOS GUI)的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建,否則需要花費(fèi)大量精力來抽象所有硬件依賴項(xiàng),在嘗試保持*佳狀態(tài)時(shí)更是如此。

當(dāng)然,并非總是有必要(或可能)擁有*可移植的GUI代碼。然而,在這個(gè)全球芯片短缺的時(shí)代,它可以被證明是非常方便的,不需要對(duì)特定類型的微控制器或LCD顯示器有嚴(yán)格的依賴。

內(nèi)存管理

簡(jiǎn)而言之:您的圖形用戶界面可能會(huì)占用大量內(nèi)存,您需要更加聰明,為實(shí)際應(yīng)用程序留出足夠的空間。例如,節(jié)省圖形內(nèi)存的一個(gè)快速方法是仔細(xì)檢查是否可以用矢量等價(jià)物替換某些光柵圖形(例如圖標(biāo)):當(dāng)然,直接在屏幕上繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的32x32px紅方塊需要更少的代碼和RAM,而不是將其存儲(chǔ)為內(nèi)存中的位圖。

資源管理

正確管理組成GUI項(xiàng)目的各種資源可能很棘手。更具體地說,您的GUI實(shí)體模型都可能由各種圖像文件、圖標(biāo)、字體等組成。但是,在嵌入式開發(fā)環(huán)境中,您通常不能期望能夠在代碼中直接操作漂亮的透明PNG文件或TrueType字體!首先需要將其轉(zhuǎn)換為允許在嵌入代碼中操作的格式。

事件處理和性能

首先,C語言仍然是*常用的嵌入式編程語言,它并不完全是面向?qū)ο蟮?。因?即使完全有可能以上面所示的高級(jí)API為目標(biāo),也很有可能在向某個(gè)UI元素添加/更新事件處理程序時(shí)使用容易出錯(cuò)的函數(shù)指針。

假設(shè)您確實(shí)找到了一種優(yōu)雅的方式將事件處理程序與UI的各個(gè)部分關(guān)聯(lián)起來,那么您仍然需要實(shí)現(xiàn)某種類型的事件循環(huán)。事實(shí)上,您必須定期處理系統(tǒng)中發(fā)生的事件("按下按鈕A"等),并將它們發(fā)送給適當(dāng)?shù)氖录幚沓绦?。嵌入式編程中的一種常見模式是通過所謂的超級(jí)循環(huán)來實(shí)現(xiàn):程序運(yùn)行無限循環(huán),無限次地調(diào)用系統(tǒng)需要執(zhí)行的每個(gè)任務(wù)。

這種方法的一個(gè)好處是,執(zhí)行流保持了相當(dāng)?shù)目勺x性和直觀性,并且還避免了復(fù)雜的多線程或中斷處理可能導(dǎo)致的一些潛在問題。但是,任何運(yùn)行時(shí)間過長(或崩潰!)的事件處理程序都會(huì)影響主應(yīng)用程序的性能和穩(wěn)定性。

隨著FreeRTOS或Azure RTOS ThreadX等嵌入式開發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)越來越流行,一種更現(xiàn)代的方法是讓UI事件循環(huán)在專用的后臺(tái)任務(wù)中運(yùn)行。因此,操作系統(tǒng)可以確保此任務(wù)(優(yōu)先級(jí)較低)不會(huì)影響主應(yīng)用程序的性能。

嵌入式GUI并不總是需要像fast和responsive那樣具有良好的性能。然而,盡可能高效地使用嵌入式資源被認(rèn)為是一種良好的實(shí)踐。確保您的GUI和應(yīng)用程序代碼的性能盡可能合理,這可能會(huì)為您節(jié)省大量資金,因?yàn)檫@意味著您可以堅(jiān)持使用盡可能*小的MCU來完成任務(wù)。