1、嵌入式課程設計 課題：基于ucos/ucgui的模擬計算器實現 報告：張昌世 自動化091 109031027小組成員：劉鋒 自動化091 109031023陳奇英 自動化091 109031001彭桂賢 自動化091 109031002指導老師：陳才摘要：計算器這一小小的程序機器實際上是從計算機中割裂出來的衍生品，但因其方便快捷的操作模式，已經被廣泛應用于工程、學習、商業等日常生活中，極大的方便了人們對于數字的整合運算。 現今的計算器已經不僅僅停留在傳統的硬件上，而是越來越軟件化，它可以在手機里，在電腦上，在許許多的的電子產品上。所以有必要在自己平時學習的開發板上做個帶界面顯示的計算器來證明

2、下自己的能力。引言：簡單的計算器包括09的數字輸入鍵，小數點輸入鍵，+、-*、/、=運算鍵等，還可以加入其他運算：如三角運算（sin,cos,tan,cot等），一些當木運算（平方，開方，階乘等）。由于條件和能力有限，所以就做個能實現四則運算的簡易計算器。計算器的程序設計實際上富有一定的難度，雖然乍一想很簡單，只要實現下加減乘除運算，然后顯示出來就可以了，但實際上運算結果跟圖像界面的數據交換，還有浮點數的處理等都很折騰人。通過本次設計，體會到了學習的不易，還有自己能力上的不足！1、 課題描述：在stm32開發板上實現簡易的計算器。計算器界面顯示在tft彩屏上，采用觸摸屏上模擬按鈕來實現數據及運

3、算符的輸入。最后把運算的結果顯示在彩屏。最基本要求：有加減乘除運算，有帶小數點的運算。2、 課題分析a) 、硬件要求：處理器選擇：stm32f103ze,這款處理器具有512k的flash,64k的ram，足夠大的空間，可以讓程序員的可以有更大的發揮空間，而不用為節省空間而上腦筋。tft彩屏：帶觸摸的tft彩屏，3.2寸，分辨為240*320的真彩彩屏。jlink仿真器：使用jlink v8仿真器，仿真器能夠下載程序、在線仿真，便于程序編寫與錯誤檢查。b)、軟件要求：操作系統：使用uc/os嵌入式實時操作系統。由于觸屏要實時響應，所以需要使用操作系統，并給觸屏專門建立一個任務。cpu其他的操作

4、組成一個任務。程序在兩個任務中相互切換。圖形軟件：使用ucgui嵌入式圖形界面軟件。ucgui是個小型的圖形軟件，包括有基本的圖形顯示，還有許多圖形控件，如：按鈕，編輯框，窗口，滾動條等等，而我們的計算器的制作就要用到其中的按鈕、編輯框和窗口3個控件。固件庫：stm32編程，可以使用固件庫，st公司提供stm32處理器的固件庫，以方便程序員編程，縮短了項目的編程周期。c)、設計方案：界面布局：1個編輯框：位于彩屏左上角，占整屏的1/5左右，用于數據輸入顯示，運算符的輸入顯示。編輯框內最大輸入和顯示的長度為10，這就限制了數據的范圍。11個數子按鈕：位于左下角開始向上向右的按鈕隊列，分別為：1，

5、2，3，4，5，6，7，8，9，0，.。可以輸入操作者任意想要的數據，進行運算。6個運算符按鈕：位于屏幕偏右的數來第一列和第二列的位子上。實現加減乘除倒數平方6個運算，對應的按鈕分別為：+，-，*，/，1/x,x2。2個操作按鈕：位于屏幕右側數來第一列的位子上。功能分別為等號和清楚。對應著=和clear兩個按鈕。等號得到計算得到的結果，清除鍵清楚編輯框上的數字和取消當前運算操作的功能1個說明按鈕：位于屏幕的右上角。對應about按鈕，點擊該按鈕，就會跳出一個對話框，上面顯示本課程設計的小組成員們名字。1個對話框：當點擊about按鈕時，就會跳出來，對話框上顯示四個課程設計小組成員的姓名，還有一

6、個“ok“按鈕，點擊“ok”按鈕就會結束當前的對話框，關閉對話框。功能說明：1、 數字鍵被按下去時，在編輯框內顯示輸入的數，這里需要注意的是，編輯框內的內容時字符串的形式，例如按下12時，并不是表示數字12，而是字符串“12”，先是按下1鍵，再按下2鍵，按下第二個鍵的時候不能將編輯框的第一個數覆蓋掉，而是要接到第一個數后面。2、當運算符按鈕被按下時，把按下去之前的編輯框的字符串轉化成負浮點數形式保存在var中，然后將編輯框顯示+,如果運算符被按下了兩次，表示之前已經有兩個變量要進行了計算，直接顯示結算結果。3、當按下"1/x"，和"x2"時，并不增加變量

7、的個數，只是將原先變量運算后的結果覆蓋原先變量，參加后續的計算。4、按下"about"鍵是，會跳出一個對話框，該對話框支持移動，故可以將其拖到屏幕任意位子，點下對話框上的"ok"鍵，就會關閉對話框。之后再點下"about"鍵后對話框優惠彈出來。3、 相關介紹說明a) 、stm32f103zt6e介紹：arm 32位cortex-m3 微處理器，72mhz頻率, 512kb flash, 64kb sram,靈活的靜態存儲器控制器存儲器：sram, psram, nor 和nand flash,pll, 內置的rc正當頻率為8mhz 和

8、32khz, 實時時鐘,嵌套中斷控制器, 節電模式, jtag 和swd兩種模式,4個同步16位計時器與輸入捕獲, 輸出比較和pwm波,2個16位的高級定時器, 2個16位的基本定時器, 2 個16位的看門狗定時器,系統時鐘定時器, 3個spi/i2s模塊, 2個i2c模塊, 5個usart模塊, 一個usb 2.0 全速接口,一個can 2.0b active, 3個112位16通道a/d 控制器, 2個12位的d/a 控制器, 1個sdio接口, 快速的i/o 口。b)、ucos介紹：c/os-ii是一種可移植的，可植入rom的，可裁剪的，搶占式的，實時多任務操作系統內核。它被廣泛應用于微

9、處理器、微控制器和數字信號處理器。c/os-ii的前身是c/os，最早出自于1992 年美國嵌入式系統專家jean j.labrosse 在嵌入式系統編程雜志的5 月和6 月刊上刊登的文章連載，并把c/os的源碼發布在該雜志的b b s 上。c/os 和c/os-ii 是專門為計算機的嵌入式應用設計的，絕大部分代碼是用c語言編寫的。cpu 硬件相關部分是用匯編語言編寫的、總量約200行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的cpu上。用戶只要有標準的ansi 的c交叉編譯器，有匯編器、連接器等軟件工具，就可以將c/os-ii嵌入到開發的產品中。c/os-ii 具有執行效率

10、高、占用空間小、實時性能優良和可擴展性強等特點， 最小內核可編譯至 2kb 。c/os-ii 已經移植到了幾乎所有知名的cpu 上。嚴格地說uc/os-ii只是一個實時操作系統內核，它僅僅包含了任務調度，任務管理，時間管理，內存管理和任務間的通信和同步等基本功能。沒有提供輸入輸出管理，文件系統，網絡等額外的服務。但由于uc/os-ii良好的可擴展性和源碼開放，這些非必須的功能完全可以由用戶自己根據需要分別實現。uc/os-ii目標是實現一個基于優先級調度的搶占式的實時內核，并在這個內核之上提供最基本的系統服務，如信號量，郵箱，消息隊列，內存管理，中斷管理等。uc/os-ii以源代碼的形式發布，

11、但并不意味著它是開源軟件。你可以將其用于教學和私下研究（peaceful research）；但是如果你將其用于商業用途，那么你必須通過micrium獲得商用許可。 c)、ucgui簡介ucgui是一種嵌入式應用中的圖形支持系統。它設計用于為任何使用lcd圖形顯示的應用提供高效的獨立于處理器及lcd控制器的圖形用戶接口，它適用單任務或是多任務系統環境, 并適用于任意lcd控制器和cpu下任何尺寸的真實顯示或虛擬顯示。它的設計架構是模塊化的，由不同的模塊中的不同層組成，由一個lcd驅動層來包含所有對lcd的具體圖形操作。 ucgui可以在任何的cpu上運行，因為它是100%的標準c代碼編寫的。u

12、cgui能夠適應大多數的使用黑白或彩色lcd的應用，它提供非常好的允許處理灰度的顏色管理。還提供一個可擴展的2d圖形庫及占用極少ram的窗口管理體系。 ucgui的設計目標是為使用lcd作為圖形顯示裝置的應用提供高效的/與lcd控制器獨立及處理器獨立的圖形用戶接口。它適合于單任務環境及多任務環境，如私用的操作系統或是商業的rtos(實時操做系統。ucgui以c源碼形式提供， 并適用于任意lcd控制器和cpu下任何尺寸的真實顯示或虛擬顯示。它包含以下特性：1 適用任何8/16/32位cpu, 只要有相對應的標準c編譯器.2 任何的控制器的lcd顯示器(單色,灰度,顏色), 只要有適合的lcd驅動

13、可用.3 在小模式顯示時無須lcd控制器.4 所有接口支持使用宏進行配制.5 顯示尺寸可定制.6 字符和位圖可在lcd顯示器上的任意起點顯示,并不僅局限于偶數對齊的地址起點.7 程序在大小和速度上都進行了優化.8 編譯時允許進行不同的優化.、9 對于緩慢一些的lcd控制器, lcd顯存可以映射到內存當中, 從而減少訪問次數到最小并達到更高的顯示速度.10清晰的設計架構.11支持虛擬顯示, 虛擬顯示可以比實際尺寸大(即放大). 四、代碼分析a）、ucos部分代碼建立兩個任務/*os兩個任務堆棧區*/os_stk maintask1stkmaxstksize;os_stk task1stkmaxs

14、tksize;/*兩個任務函數*/void maintask1(void *pdata);void task1(void *pdata);/*主函數，建立兩個任務*/int main()osinit(); /os初始化ostaskcreate(maintask1,(void *)0,&maintask1stkmaxstksize-1,1); /建立任務ostaskcreate(task1,(void *)0,&task1stkmaxstksize-1,2);osstart();/*任務一：初始化板子，初始化液晶，建立計算器圖像界面*/void maintask1(void *p

15、data)pdata=pdata;bsp_init();/硬件初始化gui_init();/gui初始化gui_setbkcolor(gui_black); /設置彩屏背景顏色為黑色gui_clear();gui_touch_calibrate(0,0,320,296,3854);gui_touch_calibrate(1,0,240,249,3906);/屏幕校準/gui_cursor_show(); /顯示光標widgetcreate();/建立控件gui_exec();/顯示控件for(;)keycallback(edit);/響應控件/*任務二：專門為觸屏和控件的更新而建立的任務*/v

16、oid task1(void *pdata)pdata=pdata;for(;) wm_exec(); /更新窗口gui_touch_exec(); /更新觸屏ostimedly(10);b)、計算器圖形界面的相關代碼/*gui相關變量*/edit_handle edit;button_handle num0,num1,num2,num3,num4,num5,num6,num7,num8,num9;/數字09，button_handle numpoint,numplus,numsub,nummul,numdiv;/小數點，加號，減號，除號，乘號button_handle clear,inver

17、se,square,equal,about; /清除，倒數，平方，等于/*圖形界面函數*/void widgetcreate(void)/*畫計算器邊框*/gui_setpensize(3); /設置之前寬度為3個像素gui_setcolor(gui_red); /設置邊框顏色為紅色gui_drawline(7,0,7,239); /畫邊框gui_drawline(311,0,311,239);gui_drawline(7,238,311,238);gui_drawline(7,1,311,1);edit=edit_create(15,5,225,50,'e',10,wm_cf

18、_show);/創建編輯框edit_setfont(edit,&gui_font32b_ascii);/設置編輯框內容字體大小num7=button_create(15,60,50,35,'7',wm_cf_show);/創建數字7的按鈕button_setfont(num7,&gui_font24_ascii);/設置字體24號button_settext(num7,"7");/按鈕上顯示7button_settextcolor(num7,0,gui_white);/設置字體顏色button_setbkcolor(num7,0,gui_da

19、rkblue);/設置按鈕背景顏色num4=button_create(15,105,50,35,'4',wm_cf_show);/創建數字4的按鈕button_setfont(num4,&gui_font24_ascii);button_settext(num4,"4");button_settextcolor(num4,0,gui_white);button_setbkcolor(num4,0,gui_darkblue);num1=button_create(15,150,50,35,'1',wm_cf_show); /創建數字1

20、的按鈕button_setfont(num1,&gui_font24_ascii);button_settext(num1,"1");button_settextcolor(num1,0,gui_white);button_setbkcolor(num1,0,gui_darkblue);num0=button_create(15,195,110,35,'0',wm_cf_show);/創建數字0的按鈕button_setfont(num0,&gui_font24_ascii);button_settext(num0,"0"

21、);button_settextcolor(num0,0,gui_white);button_setbkcolor(num0,0,gui_darkblue);num8=button_create(74,60,50,35,'8',wm_cf_show); /創建數字8的按鈕button_setfont(num8,&gui_font24_ascii);button_settext(num8,"8");button_settextcolor(num8,0,gui_white);button_setbkcolor(num8,0,gui_darkblue);n

22、um5=button_create(74,105,50,35,'5',wm_cf_show); /創建數字5的按鈕button_setfont(num5,&gui_font24_ascii);button_settext(num5,"5");button_settextcolor(num5,0,gui_white);button_setbkcolor(num5,0,gui_darkblue);num2=button_create(74,150,50,35,'2',wm_cf_show); /創建數字2的按鈕button_setfont

23、(num2,&gui_font24_ascii);button_settext(num2,"2");button_settextcolor(num2,0,gui_white);button_setbkcolor(num2,0,gui_darkblue);num9=button_create(133,60,50,35,'9',wm_cf_show); /創建數字9的按鈕button_setfont(num9,&gui_font24_ascii);button_settext(num9,"9");button_settextc

24、olor(num9,0,gui_white);button_setbkcolor(num9,0,gui_darkblue);num6=button_create(133,105,50,35,'6',wm_cf_show);/創建數字6的按鈕button_setfont(num6,&gui_font24_ascii);button_settext(num6,"6");button_settextcolor(num6,0,gui_white);button_setbkcolor(num6,0,gui_darkblue);num3=button_creat

25、e(133,150,50,35,'3',wm_cf_show); /創建數字3的按鈕button_setfont(num3,&gui_font24_ascii);button_settext(num3,"3");button_settextcolor(num3,0,gui_white);button_setbkcolor(num3,0,gui_darkblue);numpoint=button_create(133,195,50,35,'.',wm_cf_show);/創建小數點.的按鈕button_setfont(numpoint,

26、&gui_font24_ascii);button_settext(numpoint,".");button_settextcolor(numpoint,0,gui_white);button_setbkcolor(numpoint,0,gui_darkblue);numdiv=button_create(192,60,50,35,'/',wm_cf_show);/創建除號/的按鈕button_setfont(numdiv,&gui_font24_ascii);button_settext(numdiv,"/");numm

27、ul=button_create(192,105,50,35,'*',wm_cf_show);/創建乘號*的按鈕button_setfont(nummul,&gui_font24_ascii);button_settext(nummul,"*");numsub=button_create(192,150,50,35,'-',wm_cf_show);/創建減號-的按鈕button_setfont(numsub,&gui_font24_ascii);button_settext(numsub,"-");nump

28、lus=button_create(192,195,50,35,'+',wm_cf_show); /創建加好+的按鈕button_setfont(numplus,&gui_font24_ascii);button_settext(numplus,"+");clear=button_create(251,60,50,35,'c',wm_cf_show); /創建清除鍵clear的按鈕button_setfont(clear,&gui_font24_ascii);button_settext(clear,"clear&q

29、uot;);button_setbkcolor(clear,0,gui_yellow);inverse=button_create(251,105,50,35,'i',wm_cf_show); /創建倒數1/x的按鈕button_setfont(inverse,&gui_font24_ascii);button_settext(inverse,"1/x");square=button_create(251,150,50,35,'s',wm_cf_show);/創建平方x2的按鈕button_setfont(square,&gu

30、i_font24_ascii);button_settext(square,"x2");equal=button_create(251,195,50,35,'=',wm_cf_show);/創建等號=的按鈕button_setfont(equal,&gui_font24_ascii);button_settext(equal,"=");button_setbkcolor(equal,0,gui_yellow);about=button_create(249,20,57,30,'a',wm_cf_show); /創建

31、說明信息about的按鈕button_setfont(about,&gui_font24_ascii);button_settext(about,"about");button_setbkcolor(about,0,gui_lightgray);c)、按鍵響應代碼/*按鈕響應函數*/void keycallback(edit_handle obj)/*重畫邊框，因為控件在最上層，會把下層的圖案覆蓋掉*/gui_setpensize(3);gui_setcolor(gui_red);gui_drawline(7,0,7,239);gui_drawline(311,0,

32、311,239);gui_drawline(7,238,311,238);gui_drawline(7,1,311,1);switch (gui_waitkey()case '0':if(operaflag=1)/如果是剛操作完運算符號后的數，先把編輯框清掉edit_settext(obj,null);operaflag=0; edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf!='0')/保證不會出現001這樣的情況edit_addkey(obj,'0'); break;case '1':if(op

33、eraflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')/保證不會出現.123這樣的情況edit_settext(obj,null); edit_addkey(obj,'1');break;case '2':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbu

34、f,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'2');break;case '3':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,n

35、ull);edit_addkey(obj,'3');break;case '4':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'4');break;case '5':if(operaflag=1)edit_settext(

36、obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'5');break;case '6':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&

37、(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'6');break;case '7':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'7');break;

38、case '8':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'8');break;case '9':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,e

39、ditbuf,10);if(*editbuf='0')&&(*(editbuf+1)!='.')edit_settext(obj,null);edit_addkey(obj,'9');break;case '.':if(operaflag=1)edit_settext(obj,null);operaflag=0;edit_gettext(obj,editbuf,10);if(*editbuf!=null) /保證不會出現.123情況edit_addkey(obj,'.');break;case &#

40、39;i': /倒數operaflag=1;varvarcnt=stof();varvarcnt=1/varvarcnt;result=varvarcnt;ftos();edit_settext(obj,editbuf);break;case 's': /平方operaflag=1;varvarcnt=stof();varvarcnt=varvarcnt*varvarcnt;result=varvarcnt;ftos();edit_settext(obj,editbuf);break;case '+':/加法typeflag='+'var

41、varcnt+=stof(); /把輸入到編輯框內的內容，轉化成浮點數，保存在var中edit_settext(obj,"+"); /編輯框顯示運算符operaflag=1;if(varcnt=2) /varcnt=2,表示var已經被填滿，可以做運算操作了result=var0+var1;ftos();edit_settext(obj,editbuf);if(numdir=0) /判斷結果正負edit_setcursoratchar(obj,0);/如果是符號edit_addkey(obj,'-');/在編輯框數值最前面加'-'號varcn

42、t=0;break;case '-':/減法typeflag='-'operaflag=1;varvarcnt+=stof();edit_settext(obj,"-");if(varcnt=2)result=var0-var1;ftos();edit_settext(edit,editbuf);if(numdir=0)edit_setcursoratchar(obj,0);edit_addkey(obj,'-');varcnt=0;break;case '*':/乘法typeflag='*'o

43、peraflag=1;varvarcnt+=stof();edit_settext(obj,"*");if(varcnt=2)result=var0*var1;ftos();edit_settext(edit,editbuf);if(numdir=0)edit_setcursoratchar(obj,0);edit_addkey(obj,'-');varcnt=0;break;case '/':/除法typeflag='/'operaflag=1;varvarcnt+=stof();edit_settext(obj,"

44、;/");if(varcnt=2)result=var0/var1;ftos();edit_settext(edit,editbuf);if(numdir=0)edit_setcursoratchar(obj,0);edit_addkey(obj,'-');varcnt=0;break;case '=': /等于operaflag=1;varvarcnt+=stof();switch(typeflag)case '+':result=var0+var1;break;case '-':result=var0-var1;br

45、eak;case '*':result=var0*var1;break;case '/':result=var0/var1;break;default:break;typeflag=0;ftos();edit_settext(edit,editbuf);if(numdir=0)edit_setcursoratchar(obj,0);edit_addkey(obj,'-');varcnt=0;break;case 'c': /清除operaflag=1;edit_settext(obj,null);break;case 'a

46、': /關于execdialog();/執行對話框default:break;d)、函數從編輯框讀取字符串或把字符串寫入到編輯框的，浮點數到字符串，和字符串到浮點數的相關代碼：/*字符串轉浮點數*/float stof(void)float tranf=0.0,a=0.0;int i,p=0;for(i=0;i<10;i+)editbufi=0;i=0;edit_gettext(edit,editbuf,11);tranf=editbufi-'0'if(strstr(editbuf,".")!=null)while(editbuf+i!=

47、9;.')&&i<10)tranf*=10;tranf=tranf+(editbufi-'0'); elsewhile(editbuf+i!='0')&&i<10)tranf*=10;tranf=tranf+(editbufi-'0');for(i=0;i<10;i+)if(editbufi='.')p=i;break;if(p>0)for(i=9;i>p;i-)if(editbufi!=0)a+=(editbufi-'0');a/=10;tra

48、nf=tranf+a;return tranf; /*浮點數轉字符串*/int ftos(void)int s1=0,sum=0,p=0,i=1;float s2;for(i=0;i<10;i+)editbufi=0;i=1;if(result<0)result=-result;numdir=0;elsenumdir=1;s1=(int)result;s2=(float)(int)(result*10000-s1*10000)/10000;while(s1)s1/=10;sum+;if(s1>10)edit_settext(edit,"overflow")

49、;return 0;s1=(int)result;if(s2!=0)/說明有小數if(sum=0)editbufsum='0'sum+=1;editbufsum='.'while(s2!=0)/小數部分if(sum+i<10)s2*=10;p=(int)s2;/取整editbufsum+i=p+'0's2=(s2*10000-p*10000)/10000;/取小數部分i+;else break;else /沒有小數editbufsum+1=0;editbufsum+2=0;editbufsum+3=0;while(sum-!=0)/整數部分

50、editbufsum=s1%10+'0's1=s1/10;return 1;e)、關于dialog對話框的顯示代碼/*建立一個對話框dialog,存放組員信息*/static const gui_widget_create_info dialoglist=framewin_createindirect,"group member:",'f',60,60,190,120,framewin_cf_moveable,0,button_createindirect,"ok",gui_id_ok,68,60,60,20,0,0,te

51、xt_createindirect,"張昌世",'1',40,10,75,25,text_cf_left,0,text_createindirect,"劉鋒",'2',100,10,75,25,text_cf_left,0,text_createindirect,"陳奇英",'3',40,40,75,25,text_cf_left,0,text_createindirect,"彭桂賢",'4',100,40,75,25,text_cf_left,0,;/*執行對話框*/void execdialog(void)wm_setdesktopcolor(gui_black);/設置