[发明专利]一种基于CPU及DSP协同机制的GUI系统实现方法

说明书

技术领域

本发明用于实现基于DSP软件解码的图形用户接口，应用于工业控制和消费类电子产品中，如手机、PDA、车载系统、智能家电等领域。

背景技术

嵌入式图形用户接口(GUI)系统是嵌入式实时操作系统的一个重要组成部分，随着嵌入式系统硬件设备可获得性的提高和价格的不断降低以及嵌入式系统应用范围的不断扩大，嵌入式GUI系统的重要性越来越突出。

图形用户接口系统是系统级的支撑软件，它可以和文件系统、操作系统内核等一起构成一个完整的操作系统，GUI为用户提供与应用系统交互的可视化通道，即GUI负责系统的可视化界面生成，管理系统与用户之间的交互信息。

与通用的GUI系统相比，嵌入式系统下对GUI基本要求包括：轻型、占用资源少、高性能、高可靠性和可配置等。

现阶段，GUI的实现都是大多采用单处理器的方式，如单片机、ARM、DSP。对于不是很复杂的GUI来说，单处理器足以应对。但随着工业控制产品和消费类电子产品的发展，人们对消费类或工业控制类产品的图形用户接口的功能要求越来越多，性能要求也越来越高。单处理器并不能完全满足这类产品的要求。比如现在很多产品采用ARM来做GUI，虽然ARM的控制能力很强，但是对于JPEG图片的解码、图像渲染等运算比较复杂的部分却并不擅长，这就带来了GUI运行速度的降低；也有一些产品采用DSP实现GUI，DSP芯片具有高速的信息处理能力，对图片解码和图像渲染等耗时运算的处理能力很好，但是DSP的控制能力相对较弱，这是GUI性能提升的一个瓶颈。

除此之外，自从1999年，NVIDIA公司首次提出图形处理单元(GPU)的概念以后，GPU受到了人们的关注。由于GPU具有高性能的图形处理能力，很多嵌入式系统在实现图形用户接口的时候采用GPU来进行图形处理。虽然GPU的性能比通用处理器高，但GPU也存在一定的缺陷，首先，GPU不能自主地进行运算处理，需要CPU提供指令来运行；再者，GPU的功耗也比较高，这对一些手持设备来说是一个致命的弱点。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于CPU-DSP架构的嵌入式系统中GUI系统的设计方法，将CPU的控制能力和DSP的并行处理能力相结合，提高图形用户接口系统的美观度、灵活性和性能。

技术方案：图形用户接口(GUI)用于用户与系统的交互以及图形的显示。一套完整的GUI系统的组成模块包括：消息管理模块、窗口和控件管理模块、图形设备接口(GDI)模块、图形库模块和设备抽象层模块。采用本发明方法实现的图形用户接口采用图1所示的结构。

每个模块的功能如下：

(1)消息处理模块：

整个GUI编程架构是建立在消息分发、消息循环以及消息处理之上的，系统自身的运行以及GUI应用程序的运行都是依赖于消息处理模块。该模块主要负责消息的接收、传递和分发。GUI的消息可以分为两类：底层系统消息和内部消息。底层系统消息，包括中断(触摸屏、鼠标等)和定时器，系统将根据消息的类型，将事件分发到对应的窗口或者应用程序上。内部消息，如CPU与DSP之间消息的传递，系统则通过总线或者共享内存传递消息。

(2)窗口和控件管理模块：

该模块为上层应用程序提供了创建主窗口和控件的基本接口，并负责维护控件类。该模块实现了多窗口管理，允许用户把内容显示在不同的、可以重叠的屏幕区域内。多窗口系统能够显示更丰富的信息，而且之间可以方便、快速地切换。控件的底层是初级绘图层，控件是初级绘图层的一种封装实现，常用的有静态框、按钮、编辑框、列表框、下拉框等。

(3)图形设备接口模块：

该模块是连接上层应用和下层硬件抽象层的图形设备通信的媒介。它一方面建立在硬件抽象层之上，另一方面又对应用程序提供了一些与设备无关的接口。通过图形设备接口，GUI应用程序就可以在图形显示设备上进行图形输出，包括基本的绘图和文本输出。

(4)图形库模块：

该模块包含一些比较独立的绘图子模块，如字体字符集支持、图像支持、图形渲染支持以及视频支持。

(5)设备抽象层模块：

该模块抽象出两类设备：基于图形显示设备(如LCD)的图形抽象层(GAL)；基于输入设备(如键盘、触摸屏等)的输入抽象层(IAL)。GAL层完成系统对具体的显示硬件设备的操作，隐藏了硬件的技术实现细节，为上层提供了统一的图形编程接口；IAL层则需要实现对于不同输入设备的控制操作，提供统一的调用接口。