【STM32F429】第3章 ThreadX GUIX和GUIX Studio介紹

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第3章   ThreadX GUIX和GUIX Studio介紹

本章主要介紹GUIX和GUIX Studio的基礎知識。

3.1 初學者重要提示

3.2 Express Logic公司介紹

3.3 GUIX簡介

3.4 GUIX Studio簡介

3.5 GUIX性能測試

3.6 GUIX論壇

3.7 總結

 

 

3.1   初學者重要提示

1.   GUIX通過了醫療認證IEC-62304 Class C，汽車認證IEC-61508 ASIL D，工業認證IEC-61508 SIL 4和運輸/鐵路認證EN50128，表明GUIX可用於安全關鍵型系統

3.2   Express Logic公司介紹

ThreadX的作者是William lamie（同樣是Nucleus RTOS的原始作者，於1990年發布）。1996的時候成立了Express Logic，並於1997發布首版ThreadX RTOS。

•   ThreadX4發布於2001年，ThreadX5發布於2005年，ThreadX6發布於2020年。
•   FileX – ThreadX的嵌入式文件系統於1999年發布首版。
•   NetX – ThreadX的嵌入式TCP / IP網絡協議棧於2002年發布首版。
•   USBX – ThreadX的嵌入式USB協議棧於2004年發布首版。
•   2009年推出了適用於SMP多核環境的ThreadX。
•   2011年發布支持動態應用加載的ThreadX Modules。
•   GUIX – ThreadX的嵌入式UI於2014年發布首版。
•   Microsoft在2019年4月18日以未公開的價格購買了Express Logic。

3.2.1  ThreadX內核

ThreadX幾乎是小型RTOS的巔峰之作，不管你之前用的那個OS，如果有精力建議還是學習下。62億電子設備采用，是其它RTOS無法逾越的高山。ThreadX的產品涵蓋了各種領域，包括NASA的多個太空探測項目，飛機自動駕駛儀系統，火星偵察軌道器等。

 

ThreadX及其所有中間件的安全認證等級，至今沒有一款小型RTOS可以與其匹敵。這么多安全認證，公司要入大量財力，人力和物力才可以完成，早前Micrium的一篇文章還談過這個問題，投入了太多資金和人力了，還與風河的VxWorks做了簡單對比。

（1）醫療 - FDA510（k），IEC-62304 Class C，IEC-60601，ISO-14971

（2）工業 - UL-1998，IEC-61508 SIL 4

（3）運輸/鐵路 - EN50128 SIL 4，BS50128,  49CFR236，IEC-61508

（4）航空航天設備 - DO-178B，ED-12B，DO-278

（5）汽車    - IEC-61508 ASIL D

（6）核應用 - IEC-61508

（7）家電   - UL/IEC 60730/60335

規格如下:

 

更詳細的介紹地址：https://rtos.com/solutions/threadx/real-time-operating-system/ 。

3.2.2  FileX文件系統

ThreadX的文件系統非常強勁，通過了各行各業的高等級安全認證。其它文件系統別說安全認證了，安全措施都不多，甚至沒有。

 

規格如下：

 

再看API，一個文件系統竟然提供了230多個，僅異常處理的API就有20個（一個文件一個API）

 

更詳細的介紹看此貼：https://rtos.com/solutions/filex/embedded-file-system/。

3.2.3  NetX網絡協議棧

ThreadX的網絡協議棧對其它網絡協議棧幾乎是碾壓性優勢。一張圖，幾乎涵蓋了我們日常項目大部分應用：

 

各個行業的安全認證：

 

物聯網協議方向安全認證：

 

加密庫也做了認證：

 

更多介紹可以看此貼：https://rtos.com/solutions/netx-duo/embedded-network-stack/ 。

3.2.4  USBX協議棧

USB協議棧也不錯，日常用的功能也齊全

 

規格如下：

 

更多介紹可以看此貼：https://rtos.com/solutions/usbx/embedded-usb/

3.2.5  LevelX擦寫均衡保護層

LevelX為NAND和NOR型Flash提供擦寫均衡支持，並且對於NAND型，還支持ECC校驗和壞塊管理。

由於NAND和NOR型Flash擦除次數是有限的，因此均勻分配閃存使用至關重要。這通常稱為擦寫均衡，LevelX為此而生。LevelX向用戶提供一個邏輯扇區陣列，這些邏輯扇區映射到LevelX內部的物理閃存。應用程序可以將LevelX與FileX結合使用，也可以直接讀取/寫入邏輯扇區。LevelX專為容錯而設計。Flash更新是分多個步驟進行的，每個步驟都可以中斷。在下一次操作期間，LevelX自動恢復到最佳狀態。

3.3   GUIX簡介

GUIX是微軟的高級工業級GUI解決方案，專門針對深度嵌入式，實時和IoT應用程序而設計。微軟還提供了名為GUIX Studio的桌面開發工具，該工具允許開發人員在桌面上設計其GUI並生成GUIX代碼，然后可以將其導出到目標。

GUIX通過了醫療認證IEC-62304 Class C，汽車認證IEC-61508 ASIL D，工業認證IEC-61508 SIL 4和運輸/鐵路認證EN50128。表明GUIX可用於安全關鍵型系統。

3.3.1  基礎介紹

  直觀一致的API

•   名詞動詞命名約定。
•   所有API都有gx_前綴，方便識別GUIX的函數。
•   事件驅動模式。
•   需要時，支持直接canvas畫布繪制。
•   方便與GUIX Studio交互。
•   API支持繪制直線，矩形，多邊形等。
•   API支持圓圈，圓弧，餅圖，弦圖和橢圓繪制。
•   API支持文本繪制和位置調整。
•   支持抗鋸齒，紋理填充和實體填充。
•   支持創建和修改屏幕和控件。

  控件庫

•   預定義，但是可以自定義的一組通用接口元素。
•   小巧，緊湊且高效。
•   庫包括按鈕、儀表、列表，窗口，滾動條，滑塊，進度條等
•   完全可定制的繪制和外掛。
•   完全可定制的操作和事件管理。
•   只有控件的使用與應用代碼關聯。

  數學和實用功能

•   支持sin，cos，arcsin，arccos，tan和平方根、
•   支持操作屏幕區域。
•   系統配置和啟動
•   內存池定義。
•   定時器管理、
•   動畫管理。
•   Dirty列表維護（即需要繪制的區域）

  圖像處理

•   支持jpeg和png解碼。
•   支持抖動和顏色格式轉換。
•   支持圖像旋轉。
•   支持圖像放縮。
•   支持圖像混合。

  事件處理

•   空閑時自動掛起GUIX線程。
•   UI設計中流行的事件驅動編程模型。
•   將驅動程序與GUIX繪制任務隔離。
•   發送和接收事件功能。
•   所有GUIX小控件的預定義事件類型。
•   用戶自定義事件。

  Canvas畫布處理

•   裁剪和Z序處理。
•   控件和硬件隔離。
•   應用和硬件隔離。
•   自動刷新Dirty區域。
•   支持多圖層畫布的混合。
•   可以由應用程序直接調用。

  輸入設備驅動

•   定制硬件支持，GUIX和硬件隔離。
•   支持電阻式，電容式和實體鍵盤。
•   輸入事件傳遞到GUIX事件隊列。

  顯示驅動和目標硬件

•   各種顏色格式和顏色深度支持。
•   可以定制圖形加速，通過底層接口函數實現。
•   幾乎任何支持圖形輸出的屏，都可以使用GUIX。
•   支持多屏顯示。

3.3.2  內存需求

對於集成了內部GRAM和自刷新技術的顯示屏，可以不需要canvas畫布支持。這種情況下，GUIX需要的最小Flash是13.2KB，RAM是4KB。

所需畫布大小的計算公式如下：

Canvas RAM (bytes) = (x * y * (bpp/8))

其中x和y分別是畫布的長和寬，而bpp是畫布的顏色深度，比如RGB565，顏色深度bpp就是16bit，即兩字節。

另外大多數應用還會用到圖形資源和字庫，這個占用大小由實際應用而定。

3.3.3  API命名規則

GUIX的函數命名規則是：Noun-verb naming convention （名詞動詞命名約定）。根據這個命名規格，我們實際看下個API，比如：gx_widget_front_move ，前綴gx，名詞widget_front_，動詞move。再看下面API截圖（部分函數截圖）：

 

基本也都符合這個要求。

3.3.4  快速執行

Azure RTOS GUIX是專門用C編寫的，旨在提高速度。Azure RTOS GUIX具有最小的內部函數調用分層。

此外，Azure RTOS GUIX還提供了優化的剪輯，繪制和事件處理。所有這些以及通用的面向性能的設計理念可幫助Azure RTOS GUIX實現最快的性能。

3.3.5  安全認證

GUIX通過了醫療認證IEC-62304 Class C，汽車認證IEC-61508 ASIL D，工業認證IEC-61508 SIL 4和運輸/鐵路認證EN50128。表明GUIX可用於安全關鍵型系統。

注：SGS-TUV公司由德國SGS集團和TUV合資企業組成，現已成為領先的認證公司，致力於測試，審核，驗證和認證全球安全相關的嵌入式軟件。

 

3.3.6  簡單易用

GUIX的使用非常方便，利用GUIX Studio可以讓開發人員在桌面上方便的生成目標板運行的C代碼，從而使其變得更加容易。然后，用戶可以添加自己的自定義事件處理和繪圖功能，以完成其GUI。

使用Azure RTOS GUIX API也很方便。GUIX API既直觀又功能強大。API名稱是用真實的單詞構成的，而不是一些無意義的單詞。所有GUIX API都有前導gx_並遵循名詞-動詞命名約定。此外，整個API都具有功能一致性。例如，所有初始化控件控制塊的API均命名為<widget_type> _create，並且每種控件的創建函數形參始終以相同的順序定義。

3.3.7  支持的控件種類

GUIX默認支持的控件類型如下，當然。GUIX也支持用戶自定義各種控件。

•   Accordion Menu
•   Button
•   Checkbox
•   Circular Gauge
•   Drop Down List
•   Horizontal List
•   Horizontal Scrollbar Window
•   Icon
•   Icon Button
•   Line Chart
•   Menu
•   Multi Line Text Button
•   Multi Line Text Input
•   Multi Line Text View
•   Numeric Pixelmap Prompt
•   Numeric Prompt
•   Numeric Scroll Wheel
•   Pixelmap Button
•   Pixelmap Prompt
•   Pixelmap Slider
•   Pixelmap Sprite
•   Progress Bar
•   Prompt
•   Radial Progress Bar
•   Radio Button
•   Scroll Wheel
•   Single Line Text Input
•   Slider
•   String Scroll Wheel
•   Text Button
•   Tree View
•   Vertical List
•   Vertical Scrollbar

3.3.8  完善的底層繪圖API

Azure RTOS GUIX提供了強大的畫布繪圖API，允許應用程序實現復雜的圖形形狀。

所有功能都支持高顏色深度目標設備的抗鋸齒，並且所有形狀都可以填充輪廓，包括實心和像素圖案填充。當以16 bpp和更高的色深運行時，所有繪圖均支持alpha。繪圖功能包括：

•   Arc Draw
•   Circle Draw
•   Line Draw
•   Pie Draw
•   Pixelmap Blend
•   Pixelmap Tile
•   Polygon Draw
•   Text Draw
•   Chord Draw
•   Ellipse Draw
•   Pixel Draw
•   Pixelmap Draw
•   Pixelmap Rotate
•   Rectangle Draw
•   Text Blend

3.3.9  免費字體

GUIX提供了一組免費的TrueType矢量字體。開發人員可以根據需要添加其他TrueType字體。GUIX字體格式支持8bpp抗鋸齒，4bpp抗鋸齒和1bpp單色字體。對於大多數資源受限的應用程序，使用GUIX Studio將TrueType字體預先渲染為壓縮的位圖格式。

 

•   免費字體搜集貼：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=98594 。

3.3.10        支持的顏色格式和觸摸

GUIX支持的顏色類型也比較豐富，常用的顏色類型，從單色到32bit顏色格式，都支持了：

•   GX_COLOR_FORMAT_MONOCHROME 1
•   GX_COLOR_FORMAT_MONOCHROME_INVERTED 2
•   GX_COLOR_FORMAT_2BIT_4GRAY 3
•   GX_COLOR_FORMAT_2BIT_GRAY_INVERTED 4
•   GX_COLOR_FORMAT_4BIT_GRAY 5
•   GX_COLOR_FORMAT_4BIT_GRAY_INVERTED 6
•   GX_COLOR_FORMAT_4BIT_VGA 7
•   GX_COLOR_FORMAT_8BIT_GRAY 8
•   GX_COLOR_FORMAT_8BIT_GRAY_INVERTED 9
•   GX_COLOR_FORMAT_8BIT_PALETTE 10
•   GX_COLOR_FORMAT_8BIT_PACKED_PIXEL 11
•   GX_COLOR_FORMAT_15BIT_BGR 12
•   GX_COLOR_FORMAT_15BIT_RGB 13
•   GX_COLOR_FORMAT_16BIT_RGB 14
•   GX_COLOR_FORMAT_16BIT_ARGB 15
•   GX_COLOR_FORMAT_16BIT_BGRA 16
•   GX_COLOR_FORMAT_16BIT_BGR 17
•   GX_COLOR_FORMAT_24BIT_RGB 18
•   GX_COLOR_FORMAT_24BIT_BGR 19
•   GX_COLOR_FORMAT_24BIT_XRGB 20
•   GX_COLOR_FORMAT_24BIT_BGRX 21
•   GX_COLOR_FORMAT_32BIT_ARGB 22
•   GX_COLOR_FORMAT_32BIT_RGBA 23
•   GX_COLOR_FORMAT_32BIT_ABGR 24
•   GX_COLOR_FORMAT_32BIT_BGRA 25

 

而觸摸方面，電阻屏，電容屏和實體按鍵全都支持。

3.3.11        GUIX模擬器

GUIX提供了VS2019模擬器版本，位於GUIX Studio安裝目錄的如下路徑（路徑里面的6.01是版本號，隨着以后的升級，版本號會遞增）：

 

使用VS2019打開這些例子，就可以直接編譯運行。

 

注意：GUIX Studio V6.00版本里面案例可以直接打開運行，V6.01版本要注意此貼的問題：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=98923 。

 

 

3.3.12        支持的硬件平台

GUIX手冊中羅列了一批GUIX支持的硬件平台，實際上，凡是裸機能夠驅動的LCD，都可以移植GUIX（滿足GUIX最小RAM和最小Flash需求即可）。

3.4   GUIX Studio簡介

使用GUIX Studio，完全可以讓美工前期做好各種界面效果，后期工程師添加操作流程和觸發事件。的確是做的非常成熟，可以添加設置各種主題，各種界面效果，各種字體展示，各種圖片格式設置，使用GUIX Studio，基本可以實現GUI設計一條龍。

  GUIX Studio生成的文件

•   自動生成ANSI C文件。
•   讓用戶應用設計與界面設計隔離開。
•   包含設計所需的字體和圖像。
•   生成的代碼可以和用戶應用代碼一起編譯。
•   界面更新不影響用戶應用邏輯。
•   資源ID保證創建的語言和主題獨立性。
•   用戶可以提供自定義繪圖和事件處理能力。

下面這些效果，都是在GUIX上設計完成的：

GUIX提供了應用案例界面效果展示：

智能家居：

 

醫療類：

 

家電：

 

汽車電子：

 

工業控制：

 

3.5   GUIX性能測試

ThreadX GUIX在STM32上的刷屏流暢度展示，效果頂呱呱：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=98185 。

3.6   GUIX論壇

針對ThreadX GUIX，專門建立了論壇版塊：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=forumdisplay&fid=12。

當然，大家也可以上GUIX的官方Github開源地址提交問題：

https://github.com/azure-rtos 。

3.7   總結

關於ThreadX GUIX就跟大家介紹這么多，更詳細的可以上我們的論壇進一步討論。