基于DSP的數字示波器GUI 的開發的設計方案

介紹了應用在RIGOL DS1000系列數字示波器上的用戶圖形界面的實現，重點分析了用戶圖形界面（GUI）的設計思路，并簡單介紹了軟件設計結構和流程
　　隨著嵌入式系統應用領域的不斷擴大，系統復雜性也在不斷提高。所以在嵌入式系統中實現用戶圖形化（GUI），已經成為大勢所趨。在測量儀器中，圖形化界面也是廣泛采用，一種是嵌入操作系統，大多數的用戶圖形化界面（GUI）都是在操作系統（如OS、WinCE、Linix）的支持下， 調用系統的各種API函數實現的。這些操作系統為實現GUI提供了大量的庫函數，也為編程人員提供了界面設計的良好平臺。但是這種嵌入技術，對硬件要求高，相當于嵌入一臺計算機，如利用WinCE就可以十分方便的設計出具有Windows風格的圖形界面。另一種是，直接利用DSP技術，開發小型系統。這種系統精簡，對硬件要求低，但功能相對單一。
　　本文這款數字示波器是普源精電（RIGOL）公司推出的DS1000系列，其設計完全自主完成，貼近國人使用習慣。其用戶圖形界面（GUI）是在VisualDSP++ 4.0 Kernel的基礎上開發的，界面風格緊緊與儀器的功能相聯系。在完成了儀器的波形和菜單等顯示的基礎上，RIGOL團隊也做了一些通用性的用戶圖形界面，如文件管理器等。當然，所設計的用戶圖形界面，在功能強大方面是遠不能與WinCE等所比擬的，但是對于儀器的使用者來說，已經是足夠的方便——因為這畢竟是儀器的用戶圖形界面，而不是掌上電腦PDA的用戶圖形界面。
　　用戶界面實現原理
　　用戶圖形界面的實現，需要硬件、軟件上的支持。如圖1所示，通過操作平臺（operation platform）的調配，調用顯示程序，顯示程序刷新顯示緩存，再由顯示驅動程序，將顯示緩存中的內容顯示到液晶屏上。
　　
　　圖1 RIGOL DS1000數字示波器用戶圖形界面實現的原理圖
　　下面簡要的介紹圖1中主要的幾個組成部分。
　　GUI圖形標準庫
　　要在用戶圖形界面上顯示各種的圖形、圖案，除了硬件電路的支持外，還需要強大的軟件支持。而其中（GUI）的圖形標準庫為最基礎，而不可或缺的。用戶圖形界面（GUI）的圖形標準庫包括最基本的畫點、畫線、畫矩形、填充矩形、畫圓形、放置bmp格式的圖案、顯示中、英文等函數，該圖形庫功能越強大，就越可以支持復雜的用戶圖形界面（GUI）。
　　GUI的操作平臺的支持
　　僅僅有了繪制圖形的圖形標準庫，要實現用戶圖形界面，還是遠遠不夠。圖形庫是單一畫面不可缺少的，但是要形成有機的、可操作的用戶圖形界面，還需要后臺有一個穩定、功能強大的操作系統平臺。
　　操作平臺根據用戶的外界輸入（一般是鍵盤），以及系統當前的狀態來決定下一步系統的狀態，從而調用相應的GUI界面。如此，便實現了用戶圖形界面。
　　實現圖形化的硬件原理
　　RIGOL DS1000系列數字示波器采用的是320×234分辨率的TFT液晶顯示器，通過液晶的驅動電路，可以使液晶正常顯示，通過幀信號同步、行信號同步、數據信號的時鐘（clock）同步，顯示點陣的數據將被從SDRAM中寫入到液晶顯示器的顯示緩沖器中，從而顯示出彩色圖像。
　　從圖1可以看出，如果要更新液晶顯示器顯示的內容，我們只需更新LCDbuffer中的顯示數據就可以了。
　　用戶圖形界面（GUI）軟件的設計思路
　　界面種類的劃分
　　對于用戶圖形界面（GUI）的設計不能簡單、統一的完成，要考慮到用戶在各種情況下的操作界面。根據這些界面所具備的共同點，我們將這些界面分成如下的種類，同一種類的界面中將具備相同或者相似的功能區域。每一種界面都會有相應的處理程序，也有專門的數據結構。
　　根據實現的不同功能劃分出如下的界面種類：
　　A. 背景網格顯示界面；B.波形顯示界面；C. 幫助文檔瀏覽界面；D.菜單顯示界面；E. 文件管理瀏覽器界面；F. 文件名稱輸入界面；J.前景內容顯示界面（包括各種參數顯示信息，測量信息以及提示信息等）。