数码相册——设置时间间隔界面的显存管理、页面规划、输入控制

硬件平台：韦东山嵌入式Linxu开发板（S3C2440.v3）
软件平台：运行于VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系统
参考资料：《嵌入式Linux应用开发手册》、《嵌入式Linux应用开发手册第2版》
开发环境：Linux 3.4.2内核、arm-linux-gcc 4.3.2工具链
源码仓库：https://gitee.com/d_1254436976/Embedded-Linux-Phase-3

数码相册——设置时间间隔界面的显存管理、页面规划、输入控制
- 一、前言
- 二、interval_page页面的实现
- - 1、关键的结构体
  - 2、显存管理
  - - 2.1 思想
    - 2.2 具体的实现
  - 3、页面规划与显示
  - - 3.1 思想
    - 3.2 具体的实现
  - 4、触摸输入的设置
  - - 4.1 思想
    - 4.2 具体实现
  - 5、页面的切换
- 三、编译与运行
- - 1、编译
  - 2、运行

一、前言

在【1.10 数码相册—main_page主界面的显存管理、页面规划、输入控制】中，实现了main_page主界面的显示与按键控制，在这篇博文中，实现setting_page设置界面的测试，实现如下目的：

有效的管理内存，实现页面的快速刷新；
合理的规划页面空间，达到较好的显示效果；
有效的输入区域，实现触控的效果。

二、interval_page页面的实现

由于需要程序改动的地方过多，所以这篇博文会比较侧重于描述思想与方法。

1、关键的结构体

/* 描述图片信息 */
typedef struct PixelDatas{int bpp;                   //图片的bppint width;                 //图片的宽度int height;                 //图片的高度int linebytes;              //图片每行占据的字节数int TotalBytes;                //图片总大小unsigned char *PixelDatas;   //存储图片具体像素数据的首地址
}T_PixelDatas, *PT_PixelDatas;/* 页面内存数据是否被使用 */
typedef enum {VMS_FREE = 0,               //空闲VMS_USED_FOR_PREPARE,     //子线程占用VMS_USED_FOR_CURMAIN,      //当前主线程占用
}E_VideoMemState;/* 页面内存数据是否已准备好 */
typedef enum {PS_BLANK = 0,               //数据空白PS_GENERATING,              //数据生成中PS_GENERATED,              //数据完毕
}E_PicState;/* 图标布局信息 */
typedef struct Layout {char *strIconName;            //图标的名字int TopLeftX;               //图标左上角x坐标int TopLeftY;                //图标左上角y坐标int BotRightX;               //图标右下角x坐标int BotRightY;               //图标右下角x坐标
}T_Layout, *PT_Layout;/* 页面图标信息 */
typedef struct PageLayout {int bpp;                  //显示页面的bppint MaxTotalBytes;           //最大图标的大小PT_Layout ptLayout;          //指向描述该页面图标数组的指针
}T_PageLayout, *PT_PageLayout;/* 描述页面内存块 */
typedef struct VideoMem {int id;                         //页面内存的idint isDevFB;                   //当前描述的内存是否为Framebuffer:1-是，2-否E_VideoMemState eVideoMemState; //描述该页面内存数据的使用状态E_PicState ePicState;         //描述该页面内存数据是否已准备好T_PixelDatas tPixelDatas;        //描述图片信息struct VideoMem *ptNext;       //指向下一结点的指针
}T_VideoMem, *PT_VideoMem;/* 描述页面行为 */
typedef struct PageAction {char *name;int (*Run)(void);int (*GetInputEvent)(PT_PageLayout ptPageLayout, PT_InputEvent ptInputEvent);int (*Prepare)(void);struct PageAction *ptNext;
}T_PageAction, *PT_PageAction;

2、显存管理

2.1 思想

对于页面的显示，LCD与Framebuffer之间通过LCD控制器来进行像素信息的传递，当我们需要显示图片时，只需要在Framebuffer中写入颜色信息就可以在LCD上显示出来。
当应用程序过大，会导致显示的很慢，此时需要优化措施：

在内存中开辟一个与Framebuffer大小相同的内存空间；
提前把需要显示的内容写到新开辟的内存空间中；（3、页面规划与显示中介绍）
需要显示时，直接把新开辟的内存空间memcpy到Framebuffer中。（3、页面规划与显示中介绍）

2.2 具体的实现

步骤描述：

/*---------------------------显存管理----------------------------------------*/
页面管理内存 = 页面描述信息 + 显存int AllocVideoMem(int num)函数：1. 获得LCD显示设备的分辨率以及bpp，计算得到需要开辟内存空间的大小（单位：byte）以及行宽（单位：byte）2. 先把设备本身的Framebuffer放入链表2.1 开辟一个大小为sizeof(T_VideoMem)内存，用来存放页面描述信息，地址放在ptNew结构体指针中2.2 根据1中获取的信息设置该内存的描述信息，以及把Framebuffer的地址放入结构体变量中2.3 强制设置其eVideoMemState状态位为占用状态2.4 采用头插法插入链表3. 后根据num分配用于页面管理的内存并设置结构体3.1 开辟一个大小为sizeof(T_VideoMem) + VMSize内存，用来存放页面描述信息与显存，地址放在ptNew结构体指针中3.2 根据1获得的信息，设置该内存的描述信息与显存的地址3.3 采用头插法插入链表

代码实现：

int AllocVideoMem(int num)
{int i;int bpp;int linebytes;int xres, yres;int VMSize;PT_VideoMem ptNew;PT_VideoMem ptTmp;bpp = yres = xres = 0;GetDispResolution(&xres, &yres, &bpp);VMSize    = xres * yres * bpp / 8;linebytes = xres * bpp / 8;/* 1、先把设备本身的Framebuffer放入链表 */ptNew = (PT_VideoMem)malloc(sizeof(T_VideoMem));if (ptNew == NULL) {DebugPrint(APP_ERR"Framebuffer set fail!\n");goto fail;}/* 设置该内存所描述页面的信息 */ptNew->id                       = 0;ptNew->isDevFB                  = 1;ptNew->eVideoMemState         = VMS_FREE;ptNew->ePicState              = PS_BLANK;ptNew->tPixelDatas.bpp        = bpp;ptNew->tPixelDatas.height     = yres;ptNew->tPixelDatas.width      = xres;ptNew->tPixelDatas.linebytes  = linebytes;       ptNew->tPixelDatas.PixelDatas = s_ptDefaultDispOpr->pDispMem;ptNew->tPixelDatas.TotalBytes = VMSize;/* 强制设置设备本身的Framebuffer状态为被占用 */if (num != 0)ptNew->eVideoMemState = VMS_USED_FOR_CURMAIN;/* 头插法插入链表 */ptNew->ptNext = s_ptVieoMemHead;s_ptVieoMemHead = ptNew;/* 2、后分配用于页面管理的内存并设置结构体，组成：页面描述 + 显存 */for (i = 0; i < num; i++) {ptNew = (PT_VideoMem)malloc(sizeof(T_VideoMem) + VMSize);if (ptNew == NULL) {DebugPrint(APP_ERR"ptNew malloc fail，already malloc num: %d!\n", i);goto fail;}/* 设置该内存所描述页面的信息 */ptNew->id                    = 0;ptNew->isDevFB                  = 0;ptNew->eVideoMemState         = VMS_FREE;ptNew->ePicState              = PS_BLANK;ptNew->tPixelDatas.bpp        = bpp;ptNew->tPixelDatas.height     = yres;ptNew->tPixelDatas.width      = xres;ptNew->tPixelDatas.linebytes  = linebytes;       ptNew->tPixelDatas.PixelDatas = (unsigned char *)(ptNew + 1);ptNew->tPixelDatas.TotalBytes = VMSize;/* 头插法插入链表 */ptNew->ptNext = s_ptVieoMemHead;s_ptVieoMemHead = ptNew;}return 0;fail:while (s_ptVieoMemHead) {ptTmp = s_ptVieoMemHead->ptNext;free(s_ptVieoMemHead);s_ptVieoMemHead = ptTmp;}return -1;
}

3、页面规划与显示

3.1 思想

页面规划：
为了适应多种尺寸的LCD设备以及良好的视觉感受，所以图标的显示如下，尺寸计算可以适当：（不通用于其他页面，每个页面都需要制定不同的方案）
注意：由于该页面的特殊性：需要在图标中的指定区域进行数字变换与长按实现快速加减，所以会使用Freetype库的字符编码和timval结构体记录时间。
显示：
对于多个页面的显示与切换，需要大致做到以下步骤：
1、获得该页面的显存；
2、描画该页面内存的显示数据；
3、刷新到显示设备的Framebuffer中。

3.2 具体的实现

步骤描述：

1.1 获得显存1.2 描画数据需要判断该页面的图标坐标信息是否已经计算完毕：若是则表示数据已经准备好，则直接进行步骤1.3否则进行计算各图标坐标信息如下措施：1.2.2 获得LCD显示设备的分辨率以及bpp1.2.3 根据事先约定的LCD上的页面规划，进行图标的尺寸计算1.2.4 绘制图标中的数字1.2.5 清空屏幕1.2.6 根据TotalBytes的数据来malloc分配存储LCD显示的图片数据的内存，把内存的首地址存储到页面内存的PixelDatas1.2.7 描绘该页面的需要显示的图标源bmp信息   1.2.7.1 调用GetPixelDatasForIcon(),获取每个图标的bmp像素信息1.2.7.2 调用PicZoom()，根据1.2.3中获得的LCD显示的图标信息与1.2.7.1获得的源bmp文件信息，采用近邻取样插值，对LCD显示的图标的像素信息进设置1.2.7.3 调用PicMerge()，根据1.2.7.2获得的LCD显示的图标信息，把数据整合到1.2.6中的页面内存的PixelDatas所指向的内存中1.2.7.4 调用FreePixelDatasForIcon(),释放1.2.7.1中所开辟的内存移动到下一个图标的在LCD中显示的位置1.2.8 释放1.2.6中所开辟的内存，并更新该页面的ePicState页面数据状态位为数据完毕位1.3 刷新设备并解放显存

改进：
1、在结构体内部定义另一结构体指针，方便管理该页面图标的信息
2、对于每个页面需要使用到的公共部分定义为函数
3、做了信息的判断，防止每个页面界面进行切换时重复计算该页面图标的坐标

/* 定义结构体数组存储该页面的每个图标 */
static T_Layout s_tIntervalPageIconLayout[] = {{"inc.bmp",    0, 0, 0, 0},{"time.bmp",   0, 0, 0, 0},{"dec.bmp",    0, 0, 0, 0},{"ok.bmp",     0, 0, 0, 0},{"cancel.bmp", 0, 0, 0, 0},{NULL,          0, 0, 0, 0},  //结尾标志
};/* 定义一个新的结构体存储，成员变量指向该页面所有图标信息的结构体地址 */
static T_PageLayout s_tIntervalPageLayout = {.MaxTotalBytes = 0,.ptLayout       = s_tIntervalPageIconLayout,
};

函数的实现：

static void ShowIntervalPage(PT_PageLayout ptPageLayout)
{int error;PT_VideoMem  ptVideoMem;PT_Layout    ptLayout;ptLayout = ptPageLayout->ptLayout;/* 获得显存 */ptVideoMem = GetVideoMem(ID("Interval"), 1);if (ptVideoMem == NULL) {DebugPrint(APP_ERR"Can not get video mem for Interval_page!\n");return ;}/* 描画数据 *//* 如果还没有计算过各图标的坐标 */if (ptLayout[0].TopLeftX == 0)CalcIntervalPageLayout(ptPageLayout);/* 绘制图标中的数字 */error = GenerateIntervalPageSpecialIcon(s_IntervalSecond, ptVideoMem);if (error)DBG_PRINTF(APP_ERR"GenerateIntervalPageSpecialIcon error!\n");/* 页面数据的描绘 */error = GeneratePage(ptPageLayout, ptVideoMem);   /* 刷新/加载到设备 */FlushVideoMemToDev(ptVideoMem);/* 设置页面内存为空闲状态 */PutVideoMem(ptVideoMem);
}

4、触摸输入的设置

4.1 思想

对于页面中需要显示的图标，每个图标都有对应的有效触摸区域。当用户触摸到对应的区域时，进入不同的页面（未实现，下篇博客实现）且该图标的颜色变化。
由于这里使用到输入系统，即【1.7 数码相册—电子书（5）—多线程支持多输入】中介绍的，会使用到触摸屏子线程与tslib库。

4.2 具体实现

步骤描述：

2.1 IntervalPageGetInputEvent()，获得该页面的输入事件与对应图标的索引，由于调用到之前的输入事件子线程，所以在这里程序会处于休眠，有输入事件才唤醒2.2 若输入事件得到的压力值为0（松开） 且 pressured==1曾经按下，则调用ReleaseButton(),根据indexPressured,把图标颜色取反2.2.1 根据按键的索引进入不同的页面2.2.1.1 indexPressured == 0，inc按钮，对应计数值加1，把该数值显示在LCD对应图标上2.2.1.2 indexPressured == 2，dec按钮，对应计数值减1，把该数值显示在LCD对应图标上2.2.1.3 indexPressured == 3，ok按钮2.2.1.4 indexPressured == 4，cancel按钮2.2.1.5 其他则不操作2.3 若输入事件得到的压力值为1（按下） 且 已经获得了按键的index索引 且 pressured==0未按下，则表示按键按下未松开2.3.1 记录该事件的时间值到tInputEventPrePress.timeval结构体中，设置标志位并图标颜色取反2.3.2 比较tInputEventPrePress与tInputEvent两次事件中的timeval结构体的时间差，小于50ms则判断为长按，数值持续加或减并不断刷新该数值显示在LCD对应图标上

代码实现：

    while (1) {index = IntervalPageGetInputEvent(&s_tIntervalPageLayout, &tInputEvent);/* 松开和按下不在同一个图标范围内 */if (tInputEvent.pressure == 0) {/* 曾经有按键按下 */if (pressured) {ReleaseButton(&s_tIntervalPageIconLayout[indexPressured]);pressured = 0;/* 松开与按下的按键为同一个 */if (indexPressured == index) {switch (indexPressured) {case 0: /* inc按钮 */intervalSecond++;if (intervalSecond == 60)intervalSecond = 0;/* 在指定区域显示数字 */GenerateIntervalPageSpecialIcon(intervalSecond, ptDevVideoMem);break;case 2: /* dec按钮 */intervalSecond--;if (intervalSecond == -1)intervalSecond = 59;/* 在指定区域显示数字 */GenerateIntervalPageSpecialIcon(intervalSecond, ptDevVideoMem);break;case 3: /* ok按钮 */return 0;break;case 4: /* cancel按钮 */return 0;break;default:break;}}indexPressured = -1;}} else {/* 松开和按下都在同一个图标范围内 *//* 按下 */if (index != -1) {/* 之前未按下 */if (!pressured && index != -1) {pressured = 1;indexPressured = index;tInputEventPrePress = tInputEvent;  /* 记录下来 */PressButton(&s_tIntervalPageIconLayout[indexPressured]);}/* 如果按下的是"inc.bmp"或"dec.bmp" * 连按2秒后, 飞快的递增或减小: 每50ms变化一次*/if ((indexPressured == 0) || (indexPressured == 2)) {if (fast && (TimeMSBetween(tInputEventPrePress.time, tInputEvent.time) > 50)){intervalSecond = indexPressured ? (intervalSecond - 1) : (intervalSecond + 1);if (intervalSecond == 60)intervalSecond = 0;else if (intervalSecond == -1)intervalSecond = 59;/* 在指定区域显示数字 */GenerateIntervalPageSpecialIcon(intervalSecond, ptDevVideoMem);tInputEventPrePress = tInputEvent;}if (TimeMSBetween(tInputEventPrePress.time, tInputEvent.time) > 2000) {fast = 1;tInputEventPrePress = tInputEvent;}}}}}

5、页面的切换

对于main_page主页面、setting_page设置页面与interval_page设置时间间隔界面的切换，三者通过在对应页面的GetInputEvent()函数，获取当前按下图标的索引值，根据索引值执行Page("xxx")->Run();进入到不同页面。

main_page主页面：

    switch (indexPressured) {case 2:        /* setting_page *//* 设置页面 */Page("setting")->Run();/* 返回主页面 */ShowMainPage(&s_tMainPageLayout);break;default:break;}

setting_page设置页面：

    switch (indexPressured) {case 1: /* interval按钮 *//* 设置时间间隔页面 */Page("interval")->Run();/* 返回设置页面 */ShowSettingPage(&s_tSettingPageLayout);break;case 2:     /* 返回按键 */   return 0;default:break;}

interval_page设置时间间隔界面：

    switch (indexPressured) {case 0: /* inc按钮 */intervalSecond++;if (intervalSecond == 60)intervalSecond = 0;/* 在指定区域显示数字 */GenerateIntervalPageSpecialIcon(intervalSecond, ptDevVideoMem);break;case 2: /* dec按钮 */intervalSecond--;if (intervalSecond == -1)intervalSecond = 59;/* 在指定区域显示数字 */GenerateIntervalPageSpecialIcon(intervalSecond, ptDevVideoMem);break;case 3: /* ok按钮 */   return 0;break;case 4: /* cancel按钮 */  return 0;break;   default:break;}

三、编译与运行

1、编译

执行make生成可执行文件digitpic文件

2、运行

可执行文件digitpic放入到根文件系统
icon目录下的图标文件放入到根文件系统的/etc/digitpic/icons（程序打开图标文件时需要用到）
执行./digitpic MSTH.TTF，得到以下的效果：
1、程序一开始进入main_page主界面，按下与松开3个图标的位置，图标的颜色会反转

当按下设置按钮时，进入setting_main设置界面

按下返回按键后可以返回main_page主页面。

2、在设置页面的时候按下与松开3个图标的位置，图标的颜色会反转
当按下设置时间间隔按钮时，进入interval_main设置界面，点击⬆或⬇按钮实现数字加减，长按实现快速加减。

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