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[开源]基于野火指南者开发板，轻松构建图形化系统！_哔哩哔哩_bilibili
记录手写stm32相关操作系统, 主要使野火指南者开发板, 参考30天自制操作系统以及FreeRTOS, 文件使用固件库开发
操作体统为图形化操作系统, 使用汇编以及C语言进行开发, 持续更新中,之后会优化任务切换,图层显示等,并开发板上外设的使用
使用软件, keil5
项目地址XuSenfeng/jiaoOS: 一个基于stm32f103的图形化操作系统 (github.com)
作者: XvSenfeng, 1458612070@qq.com, 首都师范大学23级菜狗👀
- jiaoConfig.h 配置文件
- jiao_daktop.c文件, 保存有桌面相关的绘制函数, 以及将桌面信息存储到flash等的函数
- jiao_os.c 系统先关函数, 主要进行系统的初始化
- jiao_FIFO.c, 数据类型FIFO, 主要用于存储各种标志位
- jiao_sheet.c, 图层实现相关函数, 默认最高为五层, 可在头文件进行更改
- jiao_list.c, 数列相关的函数
- jiao_task.c, 任务切换相关的函数
- jiao_time.c, 时钟相关函数, 时钟主要用于触摸屏软件延时, 以及任务切换等的实现, 定时时钟最多默认申请5个
通过配置文件更改可以使用任务模式以及桌面模式
-
任务模式默认情况下将桌面的运行设置为其中一个任务, 但是会占用大量的运算, 实时性较高的时候建议将桌面相关的代码删除, 这个是默认的模式, 初始化的任务里面添加三个图层事件检测, 进行窗口的控制以及关机的选择
-
桌面模式, 可以适用于用户化界面开发, 减小任务切换的时候的负担
函数的具体使用方法参照实际工程里面的注释, 此文件不再进行具体介绍
模式的选择参照文件jiaoConfig.h
参见jiao_task.c的Task_main函数
首先初始化任务切换的列表, 这时候会返回一个函数结构体指针, 指针用于之后的控制, 最少要有一个函数在运行, 之后初始化任务, 开启任务运行, 运行的函数可以使用函数关闭运行状态, 用于节省CPU的性能, 初始化任务之后调用函数实现第一个函数的开启, 如果更改默认函数TCB的名字, 需要在调用函数中更改默认的第一个默认函数
任务申请的函数使用的FreeRTOS的函数格式
void Task_main(void)
{
task1 = task_init();
task2 = task_alloc();
task1->tss = xTaskCreateStatic(Task1_Entry,
"Task1",
TASK1_STACK_SIZE,
NULL,
Task1Stack,
&Task1TCB);
task2->tss = xTaskCreateStatic(Task2_Entry,
"Task2",
TASK2_STACK_SIZE,
NULL,
Task2Stack,
&Task2TCB);
//申请另一个任务
task_run(task1);
task_run(task2);
vTaskStartScheduler();
}使用结构体TASKCTL进行任务的控制, 这里面保存有所有运行中的任务, 默认设置最多为5个任务(TASK结构体), 可以修改宏定义进行增加, 还有一个TASKLEVEL数组, 这一个数组是用来进行任务优先级设置的, 数组里面包含一个任务指针数组, 用来控制任务的优先级
任务控制块为结构体TASK, 里面使用tskTaskControlBlock进行控制任务的状态, 这里面记录有任务的栈指针以及任务的名字, 目前支持使用函数xTaskCreateStatic进行任务的状态初始化, 函数的参数以及具体实现在jiao_task.c文件中, TASK结构体里面还保存有任务的优先级, 以及任务每一次切换的时候间隔的时间, 在进行任务的添加的时候进行设置
任务的栈设置需要用户根据实际的使用进行初始化, 使用一个数组作为栈
使用的是taskYIELD();函数触发PendSV中断, 这个中断设置为最低优先级, 在中断中会进行任务状态的保存,在处理完其他的中断以后会进行切换, 目前使用的是时钟中断进行任务的切换, 任务的在初始化的时候与任务切换时钟进行挂载, 时钟定时到达的时候会进行切换, 切换时候自动设置时间为下一个任务的时间设置
当存在高优先级任务的时候会对低优先级的任务进行屏蔽, 所以在高优先级的任务执行完毕以后使用task_sleep(task1);进行任务的休眠, 目前使用场景是使用鼠标的时候可以有更快的反应速度, 以及在不使用鼠标的时候其他任务可以有更高的速率
实际的实现的时候使用一个FIFO作为事件的信号标志位, 当FIFO里面存储有数据的时候会进行任务1的处理, 没有的时候会进行休眠, FIFO结构体里面记录有任务的信息结构体指针, 当两者挂载的时候, FIFO写入时会进行检测判断对应的任务是否在运行, 没有的话会进行唤醒
初始化两个任务
- 任务1: 进行各种标志位的判断, 判别是否有触摸事件和是否有按键事件以及时钟事件, 在处理结束之后会进行任务休眠处理, 之后唤醒通过FIFO写入数据, 在这里需要设置第一次切换任务的时间
- 任务2: 主要是用来测试切换任务, 会在这里进行LED灯的翻转以及打印一条信息
图层使用结构体SHTCTL进行管理, 每一个涂层的信息保存在SHEET结构体里面, 保存有图层的位置, 图层的颜色信息buf以及图层的事件event等, 默认使用最多的图层为5层, 可以修改宏定义进行修改
上电以后首先绘制图形, 之后将桌面的的图像保存在Flash里面(芯片本身内部SRAM的大小的限制), 在保存之后会用于其他图层的绘制, 其他的图层保存在数组中, 使用画板的方式, 用8bit的画板在绘制的时候转化为16位的数据, 从而减少空间的使用, 之后更新图层的buf之后刷新图层即可完成画面的显示, 之后在申请的时候申请一个图层大小为0设置为最底层进行图层的任务检测
图层可以使用透明色col_inv, 之后的绘制的时候会显示下面的图层, 具体使用为鼠标的部分位置显示下面的图层, 在进行绘制某一块区域的时候会从下到上获取所有图层, 如果上层的图层有颜色, 会更新保存有这一块颜色的临时数组
图层的相关操作有图层的上下移动, 图层的位置移动等, 使用sheet_slide函数, 实现鼠标的移动使用的就是这一个函数
其他还设置了从屏幕获取颜色信息, 从Flash获取颜色信息的函数, 具体的介绍参照工程中的注释
在打印的时候支持中文, 现在完成窗口make_textbox8, 文本框的数组初始化工作putfonts8_asc, 字模使用Flash里面存储的字模(野火烧录的字模程序)
/**
* @brief 这个是操作系统初始化时候调用的函数
* @param None
* @retval None
*/
void sheet_init(void)
{
//初始化管理的结构体
shtctl_init(ILI9341_MORE_PIXEL, ILI9341_LESS_PIXEL);
//申请鼠标和一个桌面结构体, 桌面结构体实际上没有进行实际的初始化,只是用来在之后的时间检测的时候使用
Dasktop_sht = sheet_alloc(&ctl);
Mouse_sht = sheet_alloc(&ctl);
//设置鼠标图层
sheet_setbuf(Mouse_sht, Mouse_def.mouse, Mouse_def.Width, Mouse_def.High, 0x9999);
//初始化鼠标的图层
sheet_setbuf(Dasktop_sht, NULL, 0, 0, 0);
//初始化鼠标的颜色
Mouse_sht->vx0 = 120;
Mouse_sht->vy0 = 160;
//申请一个窗口图层
Windoes_sht = sheet_alloc(&ctl);
if(Windoes_sht==0)
{
printf("窗口图层申请失败");
}
sheet_setbuf(Windoes_sht, buf_win, 120, 60, 0x9999);
//设置窗口的位置
Windoes_sht->vx0 = 20;
Windoes_sht->vy0 = 20;
//绘制文本框
make_textbox8(buf_win, 120, 8, 28, 104, 16, COL8_FFFFFF);
//在文本框里面设置文字进行
putfonts8_asc(buf_win, 120, 8, 28, COL8_008484, "测试");
//在这时候没有桌面
//设置这个图层比较低
sheet_updown(&ctl, Dasktop_sht, 0);
sheet_updown(&ctl, Windoes_sht, 1);
//设置鼠标为最高层的图层
sheet_updown(&ctl, Mouse_sht, MAX_SHEETS);
/*********************/
/******创建事件*******/
/*********************/
sheet_add_event(Dasktop_sht, &event1, 0, 210, 60, 240, event1_function);
sheet_add_event(Windoes_sht, &event2, 0, 0, 120, 90, event2_function);
sheet_add_event(Windoes_sht, &event3, 100, 0, 120, 20, event3_function);
}目前直接把事件监测集成在图层里面, 使用结构体SHEET_Event进行控制图层的事件, 图层的结构体里面使用指针记录事件结构体的起始位置, 其他事件采用链表的方式进行连接, 理论上每一个图层可以连接的适量没有上限
事件的检测目前使用sheet_event_check_run函数, 具体调用的场景是在按键1按下的时候, 会根据当前鼠标的位置首先获取最上层的图层结构体, 之后遍历涂层的事件,如果有适配的事件的话就会调用事件的处理函数, 处理函数的格式是void (*EventFunction_t)(void);
默认的任务有三个事件, 事件1在桌面图层上面, 对应位置是左下角的按钮图标, 实际的作用是选中之后再按压Key1会关机, 再次按压Key1会重新启动, 事件二是测试鼠标在窗口上的时候会选中窗口而不是桌面, 这时候会使用串口打印event2, 事件三对应窗口的关闭按钮
事件的函数初始化在jiao_os.c文件中
/*********************/
/******创建事件*******/
/*********************/
sheet_add_event(Dasktop_sht, &event1, 0, 210, 60, 240, event1_function);
sheet_add_event(Windoes_sht, &event2, 0, 0, 120, 90, event2_function);
sheet_add_event(Windoes_sht, &event3, 100, 0, 120, 20, event3_function);事件的注册
可以设置是否上电以后强制校准, 使用Flash里面的一个标志位判断是否已经进行校准, 屏幕使用320*240的分辨率, 电阻触摸屏, 触摸发生之后会发生中断, 使用中断进行事件处理
使用软件消抖, 采用两个中断, 第一个EXTI中断获取触摸, 之后开启时钟, 时钟在一定时期后发生中断, 中断会设置标志位, 之后系统通过标志位进行判断, 并进行相应的处理, 标志位的定义在jiao_os.h, 升级版本使用FIFO进行控制, 根据FIFO的不同的数值进行判断触发的事件以及需要的处理, 处理的实现在jiao_task.c文件中的task1处理函数
对应事件的编号在jiao_os.h文件里面进行定义, 下面的事件检测相同, 使用函数XPT2046_TouchEvenHandler
硬件消抖, 直接通过中断进行读取, 之后将标志位传入FIFO里面, 在主函数(或惹任务1)中进行判断, 使用的函数是Key_TouchEventHandler, 目前设置Key1会进行事件检测, Key2按下的时候会进行涂层的移动, 可以将事件检测放在触摸事件里达到触控的效果
使用PendSV进行切换, 设置中断优先级为最低, 在处理其他中断之后会进行切换, 现在可以设置每一个任务执行的时间, 建议设置10~20左右
除了默认的任务以外还设置一个哨兵任务, 其他任务可以直接休眠, 不会发生异常
这里采用的方式是使用定时器7作为系统的定时器, 定时器使用结构体TIMERCTL进行控制, 目前支持的时钟数量为5个, 通过宏定义进行实现, 使用其中一个时钟作为任务时钟, 控制任务的切换
时钟使用TIMER记录每一个时钟的数据, 其中的fifo为发生时钟事件的时候向写入data, timeout记录这一个时钟下一次的出发时间
时钟控制模块会在每一个插入一个时钟或者一个时钟结束的时候对时钟链表进行更新, 并且记录下一次事件距离最近时钟时间, 从而减少在中断中的任务处理所需要的时间, count记录当前的时间
每一个时钟在设置时间的时候会根据当前的时间加上触发的时间间隔获取时钟事件写入的时间, 并且把时钟插入到列表当中
主要使用FIFO和链表
FIFO: jiao_FIFO.c主要用于事件的信息传递, 进行任务的唤醒以及休眠, 有两种长度可供选择
链表: 用于时钟、图层事件、图层关系等方面的处理, 独立出来一个单独的结构体记录子在jiao_list.c里面, 但是为了简化使用, 更快处理各种切换以及减少空间使用, 优化过程中没有使用标准的链表