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(kāi)發(fā)技能的需求日益增加。然而，嵌入式開(kāi)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(guò)去的十年中，硅供應(yīng)商在簡(jiǎn)化嵌入式開(kāi)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(méi)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(guò)于繁瑣：圖形用戶(hù)界面(GUI)開(kāi)發(fā)。許多應(yīng)用程序至少需要某種圖形用戶(hù)界面：顯示器可能很小，單色，幾乎沒(méi)有任何按鈕供用戶(hù)按下，但它仍然是一個(gè)用戶(hù)界面，是嗎?
在本文中，我也將分享一些技巧和一些我用來(lái)幫助保持GUI開(kāi)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(lái)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(wèn)題。由于這些通常涉及低級(jí)編程，它們往往非常依賴(lài)硬件，不容易移植。
很多嵌入式開(kāi)發(fā)都是用C語(yǔ)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(xiě)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(lái)抽象所有硬件依賴(lài)項(xiàng)，在嘗試保持最佳狀態(tài)時(shí)更是如此。
當(dāng)然，并非總是有必要(或可能)擁有100%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(lèi)型的微控制器或LCD顯示器有嚴(yán)格的依賴(lài)。
內(nèi)存管理
簡(jiǎn)而言之：您的圖形用戶(hù)界面可能會(huì)占用大量?jī)?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(shuō)，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(kāi)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(yǔ)言仍然是最常用的嵌入式編程語(yǔ)言，它并不完全是面向?qū)ο蟮?。因此，即使完全有可能以上面所示的高?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(lái)，那么您仍然需要實(shí)現(xiàn)某種類(lèi)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)氖录幚沓绦颉Ｇ度胧骄幊讨械囊环N常見(jiàn)模式是通過(guò)所謂的超級(jí)循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)：程序運(yùn)行無(wú)限循環(huán)，無(wú)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(wèn)題。但是，任何運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(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(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)越來(lái)越流行，一種更現(xiàn)代的方法是讓UI事件循環(huán)在專(zhuān)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)持使用盡可能最小的MCU來(lái)完成任務(wù)。
