CN102109999A - 继电保护液晶界面实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继电保护液晶界面实现方法，包括以下步骤：液晶界面设计；生成液晶参数文件，并将液晶参数文件传送至继电保护装置中；继电保护装置解析液晶参数文件，构造内部数据结构；管理系统消息，生成消息队列；消息传递阶段；消息处理阶段，执行各种消息相应的消息处理函数。本发明液晶界面实现方法支持GUI模型中的窗口、控件、堆栈结构，并对字符串和字库进行转义编码，占用资源少、响应速度快，适合于资源受限且CPU负荷高的继电保护系统。

Description

继电保护液晶界面实现方法

技术领域

本发明涉及一种液晶界面实现方法，尤其是继电保护液晶界面实现方法。

背景技术

随着电力系统继电保护的快速发展，功能越来越多，操作也越来越复杂。为了便于用户操作，不仅需要大尺寸和高点阵的液晶，而且需要灵活、方便的的操作方式。传统液晶界面程序实现方法因受限于硬件资源，将液晶绘制、按键处理、中文字库、继电保护等功能混杂一谈，实现复杂、操作灵活度差且响应慢。

计算机行业的发展已证明，使用GUI可简化界面编程和用户操作。GUI是图形用户界面的简称，其核心思想是通过抽象窗口、控件等概念模型，以简化用户操作。传统的GUI一般是基于台式机实现的，支持复杂的窗口、控件管理和裁剪算法，需要占用较多硬件资源和CPU负荷。为了节约成本，继电保护装置的硬件资源非常有限；而且为了满足继保动作的强实时性要求，CPU负荷较重，因此常规的GUI很难适用于继电保护装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可用于继电保护装置的液晶界面实现方法，占用资源少、响应速度快，简化了继电保护装置的液晶界面实现，且方便了用户操作。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

继电保护液晶界面实现方法，包括以下步骤：

S1.液晶界面设计，采用液晶界面设计软件绘制窗口界面及控件布局，构建窗口之间的关联关系，提炼继电保护使用到的字符串、字库信息；

S2.生成液晶参数文件，并将液晶参数文件传送至继电保护装置中；

S3.继电保护装置解析液晶参数文件，构造内部数据结构，所述内部数据结构包括执行堆栈、窗口和控件、字符串；

S4.管理系统消息，生成消息队列；

S5.消息传递阶段，采用三级消息传递的传递方式；

S6.消息处理阶段，执行各种消息相应的消息处理函数。

进一步作为优选的实施方式，所述液晶参数文件包括：

1）文件头，用于描述窗口、控件、字符串、字库的个数；

2）重新编码后的字库信息；

3）重新编码后的字符串信息；

4）设备相关位图信息；

5）窗口、控件信息；

6）文件crc校验，用于文件合法检测。

进一步作为优选的实施方式，所述液晶参数文件的字符串和字库编码流程如下：

S21.由液晶界面设计软件提取继电保护装置用到的字符串和汉字信息；

S22.添加ASCII编码；

S23.汉字重新编码；

S24.依据转义后的汉字编码调整字符串信息；

S25.字符串编码；

S26.依据汉字编码顺序，生成汉字字库位图信息。

进一步作为优选的实施方式，所述液晶参数文件的字符串和字库编码流程还包括添加用户自定义汉字的流程，具体步骤如下：

S21.由液晶界面设计软件提取继电保护装置用到的字符串和汉字信息；

S22.添加ASCII编码；

S27.判断是否添加用户自定义汉字，若是则执行步骤S28,若否则执行步骤S23；

S28.提取原有字库中未包含的汉字信息，并从指定位置开始依次编码，然后执行步骤S23；

S23.汉字重新编码，按系统默认的汉字编码方式编码；

S24.依据转义后的汉字编码调整字符串信息；

S25.字符串编码；

S26.依据汉字编码顺序，生成汉字字库位图信息。

进一步作为优选的实施方式，所述为自定义汉字编码起始指定位置是0xf000。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3中的窗口和控件采用执行堆栈的结构。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5中三级消息传递的结构包括：控件级、窗口级和系统级，从消息队列中读取一个消息后，首先交给当前控件处理，未被处理时交给当前窗口处理，仍未被处理时由系统统一处理。

进一步作为优选的实施方式，所述消息处理阶段允许用户自定义消息处理函数。

进一步作为优选的实施方式，所述消息处理阶段“窗口打开”消息处理的具体流程如下：

S61.记录当前窗口和当前激活控件，并将其作为父窗口；

S62.依据窗口ID,获取窗口参数；

S63.依据窗口参数信息构建窗口对象；

S64.依据窗口参数，获取其子控件参数，并构建子控件对象；

S65.设置用户定义消息处理函数；

S66.判断用户是否自定义窗口创建消息处理函数，若是则执行步骤S67，若否则执行步骤S68；

S67.执行用户自定义窗口创建消息处理函数，然后执行步骤S68；

S68.设置当前窗口和默认控件；

S69.判断是否需要用户绘制信息，若是则执行步骤S6A,若否则执行步骤S6B;

S6A.用户自定义绘制消息，然后执行步骤S6C；

S6B.默认窗口绘制, 然后执行步骤S6C；

S6C.默认子控件绘制；

S6D.绘制硬件输出。

本发明的有益效果是：本发明在继电保护装置硬件资源有限，实时性要求高的条件下，通过液晶界面参数衔接液晶界面设计软件和继电保护装置的显示程序，所述液晶界面参数的字符串和字库只提炼继电保护装置所采用的汉字并经过转义后重新编码，占用内存小，并且支持用户自定义汉字，显示方式灵活多变，界面丰富；本发明中的窗口和控件采用执行堆栈的结构，节省了系统的内存资源；本发明中消息传递采用三级传递的传递方式，从消息队列中读取一个消息后，首先交给当前控件处理，未被处理时交给当前窗口处理，仍未被处理时由系统统一处理，便于管理，同时提高了系统的显示速度，满足了继电保护领域强实时性的要求；本发明中的消息处理函数可以被用户自定义创建，支持系统的扩展性和显示界面的多样性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明继电保护液晶界面显示软件的整体体系结构图；

图2是本发明继电保护液晶界面显示方法的主流程图；

图3是本发明方法字符串和字库的编码流程图；

图4是本发明方法自定义字符串和字库编码流程图；

图5是本发明方法消息处理阶段“窗口打开”消息处理的具体流程；

图6是本发明方法中按键状态处理机的状态流程图；

图7是本发明方法中窗口执行堆栈的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明液晶界面显示软件包括液晶界面设计软件和执行软件，所述执行软件包括GUI模块和应用层，所述GUI模块包括驱动抽象层、基本支撑环境、窗口管理系统。通过液晶界面设计软件设计窗口界面、控件布局、字符串等信息，生成界面参数文件。然后由执行软件解析界面参数文件，并在液晶上绘制并管理窗口、控件、字符串等信息。所述执行软件是整个系统的核心模块，以层次体系结构组织，包括GUI模块和应用层。GUI模块用于实现GUI所具有的基本特性。驱动抽象层提炼与液晶相关的各种硬件特性，并抽象接口，包括液晶、按键、触摸屏、背光控制等。基本支撑环境位于驱动抽象层上，实现与绘图相关的功能，包括：颜色管理、绘制接口、位图绘制、字库管理等。窗口管理系统用于实现窗口、控件等概念模型，并构建窗口执行框架、控件和窗口结构。应用层基于GUI模型，实现具体的继保功能。

下面对软件体系中各模块进行具体描述：

1．液晶界面设计软件

液晶界面设计软件用于管理继电保护所需要的窗口和字符串信息，是一个典型的windows软件，类似于工业组态软件。液晶界面设计软件主要功能包括：

1）组织管理所有窗口信息；

2）布局各个窗口的控件信息；

3）组织继保各功能所需要的字符串信息；

4）组织字体和字库信息；

5）组织位图信息；

6）生成液晶界面参数文件。

2．驱动抽象层

驱动抽象层提炼与液晶相关的各种硬件特性，并抽象统一的接口，包括液晶、按键、触摸屏、背光控制等。

常规GUI实现方式中，液晶驱动对应了大量绘制函数，例如绘点、绘线、绘矩阵、绘圆等。这种实现方法不仅算法复杂，对液晶硬件要求高，而且绘制过程很容易造成叠影和闪烁。为了消除闪烁等问题，在驱动层引入“设备内存”概念，分配一块内存映射液晶点阵，直接在映射内存上绘制，最终将映射内存整体绘制到液晶。液晶驱动接口如下：

1）初始化；

2）整屏液晶绘制，将整个液晶映射内存绘制到液晶；

3）带状液晶绘制，将部分液晶映射内存绘制到液晶带状区域；

4）块状液晶绘制，将部分液晶映射内存绘制到液晶块状区域。

按键处理不同于常规键盘，继电保护装置的按键个数比较少，对应的按键操作可归纳为：单击单个按键并抬起、单击按键不放、单击某个按键不放并按下另一个按键。结合继电保护装置的特点，仅考虑键盘抬起事件，忽略键盘按下事件，按键处理采用状态机。

参照图6，按键处理共有三个状态，默认为IDLE状态1，表示空闲状态。当接收到一个按键信息2后，进入HaveKey状态3，在该状态中，如果释放按键4，则返回IDLE状态1，并发送按键事件；如果接收到其它按键5，表明有组合键，更新按键信息；如果达到第一超时时间6，进入ContinueKey状态7，同时发送按键事件。在ContinueKey状态7下，如果达到第二超时事件8，发送按键事件；如果释放按键4，则返回IDLE状态1。

触摸屏的处理方式类同上述按键的处理方式。

3．基本支撑环境

基本支撑环境实现在液晶上绘图的功能，包括颜色管理、绘制接口、位图绘制、字库管理、字符串管理、矢量绘图等。

传统GUI经常使用黄绿红三原色来表示颜色，每个点阵需要一个32位数描述，不仅占用内存资源、而且运算量大。继电保护装置液晶一般为单色或有限的几种颜色，为了简化计算，使用颜色索引值表示颜色，例如一款液晶仅支持8种颜色，则用0-7来表示8种颜色。为了方便上层应用，需要提供颜色索引值到黄绿红三原色之间的转换。

传统GUI位图一般为设备无关位图，需要“调色板”支持，比较灵活但运算量大。因继电保护装置使用的位图由液晶工具软件组织，使用设备相关位图，位图存储内容为液晶颜色索引，而不需要“调色板”支持。位图绘制时可直接进行内存拷贝，计算效率远高于设备无关位图。

为了方便用户操作，继保装置需要中文化支持。汉字字库体积比较庞大，例如24点阵的中文字库有1.5M，继保装置程序空间难以存储。为了节约程序存储空间，采取的策略是：提炼所有需要的汉字并重新编码，并依据调整后的编码调整字符串信息。依据该策略，常规继保装置对应的字库信息可压缩到40k左右。

基本支撑环境还支持许多绘制函数和绘制模式，统称为绘图接口。绘制函数包括：绘点、绘线、绘矩阵、绘圆等。绘制模式指绘制内容和背景结合方式,包括：常规绘制、异或绘制、透明绘制、翻转绘制等。

4．窗口管理系统

窗口管理系统用于实现窗口、控件等概念模型，并构建窗口执行框架。常规GUI一般支持多窗口系统，但为了同时支持多窗口，需要计算窗口重叠区域并进行裁剪绘制，计算量很大。为了适应继电保护装置，同时考虑继电保护装置液晶尺寸有限，采用堆栈式窗口管理方式，即：任何时刻仅允许一个窗口有效，新窗口叠加在原有窗口上，为其子窗口。

控件分为静态控件和动态控件。静态控件不响应用户请求，也不发送消息，包括：静态文本，线条，圆，填充圆，弧，椭圆，填充椭圆，矩阵，填充矩阵，位图等。动态控件响应用户请求，并发送消息，包括动态文本、按钮、编辑框、表格、列表、选择框等。

5．应用层

应用层实现具体的继保界面功能。采用GUI模块后，应用层是基于控件和窗口编程，不在需要关注液晶的绘制细节。应用程序结构分为三部分：

1）窗口列表，包含各个窗口的索引，对应的消息列表。

2）各窗口消息列表，包含当前窗口各控件的索引，消息类型以及相应的消息处理程序列表。

3）消息处理函数。

参照图2，继电保护液晶界面实现方法，包括以下步骤：

S1.液晶界面设计，采用液晶界面设计软件绘制窗口界面及控件布局，构建窗口之间的关联关系，提炼继电保护使用到的字符串、字库信息；

S2.生成液晶参数文件，并将液晶参数文件传送至继电保护装置中；

S3.继电保护装置解析液晶参数文件，构造内部数据结构，所述内部数据结构包括执行堆栈、窗口和控件、字符串；

S4.管理系统消息，生成消息队列；

S5.消息传递阶段，采用三级消息传递的传递方式；

S6.消息处理阶段，执行各种消息相应的消息处理函数。

进一步作为优选的实施方式，所述液晶参数文件包括：

1）文件头，用于描述窗口、控件、字符串、字库的个数；

2）重新编码后的字库信息；

3）重新编码后的字符串信息；

4）设备相关位图信息；

5）窗口、控件信息；

6）文件crc校验，用于文件合法检测。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述液晶参数文件的字符串和字库编码流程如下：

S21.由液晶界面设计软件提取继电保护装置用到的字符串和汉字信息；

S23.汉字重新编码；

S24.依据转义后的汉字编码调整字符串信息；

S25.字符串编码；

S26.依据汉字编码顺序，生成汉字字库位图信息。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述液晶参数文件的字符串和字库编码流程还包括添加用户自定义汉字的流程，具体步骤如下：

S21.由液晶界面设计软件提取继电保护装置用到的字符串和汉字信息；

S22.添加ASCII编码；

S27.判断是否添加用户自定义汉字，若是则执行步骤S28,若否则执行步骤S23；

S28.提取原有字库中未包含的汉字信息，并从指定位置开始依次编码，然后执行步骤S23；

S23.汉字重新编码，按系统默认的汉字编码方式编码；

S24.依据转义后的汉字编码调整字符串信息；

S25.字符串编码；

S26.依据汉字编码顺序，生成汉字字库位图信息。

进一步作为优选的实施方式，所述为自定义汉字编码起始指定位置是0xf000。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3中的窗口和控件采用执行堆栈的结构，所述窗口的结构描述信息如下：

1）窗口ID，用于唯一索引当前窗口；

2）父窗口ID；

3）窗口位置和大小；

4）边框类型，支持无边框、矩形边框、圆角矩形边框、阴影边框等；

5）标题栏和状态栏字符串信息；

6）当前窗口包含的各种控件信息；

7）窗口控件TAB表顺序；

8）对应的动态字符串堆栈地址。

所述控件结构描述信息如下：

1）控件ID，用于唯一索引当前窗口；

2）控件对应窗口ID；

3）控件位置和大小；

4）边框类型，支持无边框、矩形边框、圆角矩形边框、阴影边框等；

5）控件当前状态，包括：可视状态、焦点状态等；

6）各种默认消息处理程序，包括：绘制消息、按键消息、定时消息函数等；

7）控件参数描述信息，各控件存在差异。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5中三级消息传递的结构包括：控件级、窗口级和系统级，从消息队列中读取一个消息后，首先交给当前控件处理，未被处理时交给当前窗口处理，仍未被处理时由系统统一处理。

参照图7，对窗口和控件的执行堆栈具体描述如下：

执行堆栈包括根节点、窗口1~2、控件1~4、额外数据信息和未分配内存78，箭头71表示当前窗口，即窗口2；箭头72表示当前控件，即控件4；箭头73表示当前窗口窗口2指向父窗口窗口1；箭头74表示按TAB顺序组织的控件1和控件2；箭头75表示当前窗口窗口71包含的控件3；箭头76表示窗口1指向的系统，即根节点；箭头77表示当前控件控件4执行的额外数据信息。

进一步作为优选的实施方式，所述消息处理阶段允许用户自定义消息处理函数。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述消息处理阶段“窗口打开”消息处理的具体流程如下：

S61.记录当前窗口和当前激活控件，并将其作为父窗口；

S62.依据窗口ID,获取窗口参数；

S63.依据窗口参数信息构建窗口对象；

S64.依据窗口参数，获取其子控件参数，并构建子控件对象；

S65.设置用户定义消息处理函数；

S66.判断用户是否提供窗口创建消息函数，若是则执行步骤S67，若否则执行步骤S68；

S67.执行用户自定义窗口创建消息处理函数，然后执行步骤S68；

S68.设置当前窗口和默认控件；

S69.判断是否需要用户绘制信息，若是则执行步骤S6A,若否则执行步骤S6B;

S6A.用户自定义绘制消息，然后执行步骤S6C；

S6B.默认窗口绘制,然后执行步骤S6C；

S6C.默认子控件绘制；

S6D.绘制硬件输出。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.液晶界面设计，采用液晶界面设计软件绘制窗口界面及控件布局，构建窗口之间的关联关系，提炼继电保护使用到的字符串、字库信息；

S2.生成液晶参数文件，并将液晶参数文件传送至继电保护装置中；

S3.继电保护装置解析液晶参数文件，构造内部数据结构，所述内部数据结构包括执行堆栈、窗口和控件、字符串；

S4.管理系统消息，生成消息队列；

S5.消息传递阶段，采用三级消息传递的传递方式；

S6.消息处理阶段，执行各种消息相应的消息处理函数。

2.根据权利要求1所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：

所述液晶参数文件包括：

1）文件头，用于描述窗口、控件、字符串、字库的个数；

2）重新编码后的字库信息；

3）重新编码后的字符串信息；

4）设备相关位图信息；

5）窗口、控件信息；

6）文件crc校验，用于文件合法检测。

3.根据权利要求2所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述液晶参数文件的字符串和字库编码流程如下：

S21.由液晶界面设计软件提取继电保护装置用到的字符串和汉字信息；

S22.添加ASCII编码；

S23.汉字重新编码；

S24.依据转义后的汉字编码调整字符串信息；

S25.字符串编码；

S26.依据汉字编码顺序，生成汉字字库位图信息。

4.根据权利要求3所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述液晶参数文件的字符串和字库编码流程还包括添加用户自定义汉字的流程，具体步骤如下：

S21.由液晶界面设计软件提取继电保护装置用到的字符串和汉字信息；

S22.添加ASCII编码；

S27.判断是否添加用户自定义汉字，若是则执行步骤S28,若否则执行步骤S23；

S28.提取原有字库中未包含的汉字信息，并从指定位置开始依次编码，然后执行步骤S23；

S23.汉字重新编码；

S24.依据转义后的汉字编码调整字符串信息；

S25.字符串编码；

S26.依据汉字编码顺序，生成汉字字库位图信息。

5.根据权利要求4所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述为自定义汉字编码起始指定位置是0xf000。

6.根据权利要求1所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述步骤S3中的窗口和控件采用执行堆栈的结构。

7.根据权利要求1所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述步骤S5中三级消息传递的结构包括：控件级、窗口级和系统级，从消息队列中读取一个消息后，首先交给当前控件处理，未被处理时交给当前窗口处理，仍未被处理时由系统统一处理。

8.根据权利要求1所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述消息处理阶段允许用户自定义消息处理函数。

9.根据权利要求1所述的继电保护液晶界面实现方法，其特征在于：所述消息处理阶段“窗口打开”消息处理的具体流程如下：

S61.记录当前窗口和当前激活控件，并将其作为父窗口；

S62.依据窗口ID,获取窗口参数；

S63.依据窗口参数信息构建窗口对象；

S64.依据窗口参数，获取其子控件参数，并构建子控件对象；

S65.设置用户定义消息处理函数；

S66.判断用户是否提供窗口创建消息函数，若是则执行步骤S67，若否则执行步骤S68；

S67.执行用户自定义窗口创建消息处理函数，然后执行步骤S68；

S68.设置当前窗口和默认控件；

S69.判断是否需要用户绘制信息，若是则执行步骤S6A,若否则执行步骤S6B;

S6A.用户自定义绘制消息，然后执行步骤S6C；

S6B.默认窗口绘制, 然后执行步骤S6C；

S6C.默认子控件绘制；

S6D.绘制硬件输出。

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