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相當復(fù)雜的領(lǐng)域，人們不可能在一夜之間將其添加到技能中。
幸運的是，在過去的十年中，硅供應(yīng)商在簡化嵌入式開發(fā)方面投入了大量的精力，特別是對于在該領(lǐng)域經(jīng)驗很少甚至沒有經(jīng)驗的人。但根據(jù)我的經(jīng)驗，至少有一個領(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)動程序，這些代碼和驅(qū)動程序?qū)⑹鼓辽倌軌蝻@示某些內(nèi)容。但是GUI不僅僅是一個屏幕，因為界面也是由輸入組成的，對嗎?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)上運行時，正確處理簡單的硬件輸入(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)雜的定時或中斷管理問題。由于這些通常涉及低級編程，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，除了低級的引導(dǎo)代碼外，嵌入式代碼在理論上是相當可移植的。然而，編寫可移植GUI代碼是一個完全不同的故事，除非您在現(xiàn)有框架(如LVGL或Azure
RTOS GUI)的基礎(chǔ)上進行構(gòu)建，否則需要花費大量精力來抽象所有硬件依賴項，在嘗試保持最佳狀態(tài)時更是如此。
當然，并非總是有必要(或可能)擁有100%可移植的GUI代碼。然而，在這個全球芯片短缺的時代，它可以被證明是非常方便的，不需要對特定類型的微控制器或LCD顯示器有嚴格的依賴。
內(nèi)存管理
簡而言之：您的圖形用戶界面可能會占用大量內(nèi)存，您需要更加聰明，為實際應(yīng)用程序留出足夠的空間。例如，節(jié)省圖形內(nèi)存的一個快速方法是仔細檢查是否可以用矢量等價物替換某些光柵圖形(例如圖標)：當然，直接在屏幕上繪制一個簡單的32x32px紅方塊需要更少的代碼和RAM，而不是將其存儲為內(nèi)存中的位圖。
資源管理
正確管理組成GUI項目的各種資源可能很棘手。更具體地說，您的GUI實體模型都可能由各種圖像文件、圖標、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語言仍然是最常用的嵌入式編程語言，它并不完全是面向?qū)ο蟮摹Ｒ虼?，即使完全有可能以上面所示的高級API為目標，也很有可能在向某個UI元素添加/更新事件處理程序時使用容易出錯的函數(shù)指針。
假設(shè)您確實找到了一種優(yōu)雅的方式將事件處理程序與UI的各個部分關(guān)聯(lián)起來，那么您仍然需要實現(xiàn)某種類型的事件循環(huán)。事實上，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?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循環(huán)來實現(xiàn)：程序運行無限循環(huán)，無限次地調(diào)用系統(tǒng)需要執(zhí)行的每個任務(wù)。
這種方法的一個好處是，執(zhí)行流保持了相當?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，任何運行時間過長(或崩潰!)的事件處理程序都會影響主應(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)的實時操作系統(tǒng)越來越流行，一種更現(xiàn)代的方法是讓UI事件循環(huán)在專用的后臺任務(wù)中運行。因此，操作系統(tǒng)可以確保此任務(wù)(優(yōu)先級較低)不會影響主應(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為是一種良好的實踐。確保您的GUI和應(yīng)用程序代碼的性能盡可能合理，這可能會為您節(jié)省大量資金，因為這意味著您可以堅持使用盡可能最小的MCU來完成任務(wù)。
