如何快速開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的交互界面？

工業(yè)產(chǎn)品的交互界面開發(fā)要求越來越接近于消費(fèi)領(lǐng)域的產(chǎn)品。選擇一種快速且低成本的嵌入式UI開發(fā)方案顯得尤為重要，本文將為您介紹一種新的框架式嵌入式UI開發(fā)平臺(tái)。

1 . 串口屏

串口屏是指可以通過串口指令控制其顯示的屏幕，如UART(TTL、232、485)、SPI等。若控制引腳較多且之間間存在一定的時(shí)序關(guān)系則統(tǒng)稱為并口屏。串口屏所有的繪圖、顯示及人機(jī)交互都是依靠MCU與串口屏之間的指令、數(shù)據(jù)傳輸。串口屏最大的優(yōu)點(diǎn)就是開發(fā)便利且大大減少了主控芯片的IO口占用，但為了實(shí)現(xiàn)更豐富的顯示效果，串口屏內(nèi)部需要集成高性能的為處理器，這也使得串口屏的價(jià)格比裸屏高出很多。

圖1 簡(jiǎn)單串口屏

2010年以前的串口屏大多是通過上位機(jī)將要顯示的內(nèi)容預(yù)先下載到屏幕中，然后發(fā)送預(yù)設(shè)指令將各種界面顯示出來。2014年后，功能更強(qiáng)大的組態(tài)屏使串口屏的產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟。由于串口屏的顯示依賴其自帶的庫，所以其顯示靈活度在一定程度上依舊受限。

圖2 組態(tài)串口屏(圖片來源網(wǎng)絡(luò))

2 . 嵌入式QT/E

相比于直接使用串口屏，嵌入式的QT/E的靈活度、自由性極大豐富。嵌入式的QT/E可以認(rèn)為是QT在linux上的的精簡(jiǎn)版，它在底層摒棄了Xlib庫以適應(yīng)嵌入式應(yīng)用的開發(fā)。使用 Qt 只需一次性開發(fā)應(yīng)用程序，無需重新編寫源代碼，便可跨不同桌面和嵌入式操作系統(tǒng)部署這些應(yīng)用程序。

圖3 嵌入式Linux QT/E界面開發(fā)

3 . 嵌入式emWin

使用QT/E往往需要在微控制器上運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，因此對(duì)于MCU的性能有一定的要求。除此之外，若之前未接觸過QT/E，運(yùn)用起來將花費(fèi)一定的時(shí)間成本。相比之下，emWin更適合于快速、精簡(jiǎn)UI的開發(fā)。

emWin圖形庫由德國SEGGER公司開發(fā)，可為圖形LCD設(shè)計(jì)提供高級(jí)支持，極大簡(jiǎn)化了LCD設(shè)計(jì)并縮短上市時(shí)間。為恩智浦ARM微控制器用戶免費(fèi)提供的emWin圖形庫，以其免費(fèi)提供商業(yè)圖庫、使用簡(jiǎn)單、提升MCU運(yùn)行表現(xiàn)和色彩逼真。

圖4 emWin_Demo

4 . AWUI&AWTK

emWin說明書有一千多頁，對(duì)于大多說開發(fā)者來說只是想使用emWin做個(gè)交互界面，需要花費(fèi)大量的時(shí)間學(xué)習(xí)emWin的API。

為了使emWin更易用，致遠(yuǎn)電子在emWin基礎(chǔ)上開發(fā)出AWUI，它是基于C++開發(fā)的一套MVVM框架，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)綁定、命令綁定和窗口導(dǎo)航等基本功能，并提供豐富的GUI組件。AWUI相對(duì)于直接用emwin編程是巨大的飛躍， 因?yàn)樗褂胢vvm編程模型使得界面與邏輯分離(解耦)。MVVM是由MVC和MVP一路演化而來，它的作用就是實(shí)現(xiàn)用戶界面和業(yè)務(wù)邏輯的分離，利于隔離變化、自動(dòng)測(cè)試、分工合作。

圖5 AWUI的框架思想

AWUI目前支持Qt和emWin，用Designer編輯界面，用C++開發(fā)ViewModel/Model，讓開發(fā)者無需學(xué)習(xí)Qt和emWin的API最終的應(yīng)用程序可以在Qt和emWin(要確保emWin上支持該控件)上運(yùn)行。

基于AWUI，致遠(yuǎn)電子計(jì)劃年內(nèi)推出適用范圍更廣、更好用的AWTK。嵌入式UI開發(fā)將會(huì)以組件的方式集成于AWorks平臺(tái)中，可在該平臺(tái)下快速實(shí)現(xiàn)交互界面開發(fā)。

圖6 AWUI發(fā)展計(jì)劃

圖7 AWorks中的UI框架