CN104282289A

CN104282289A - 一种单片机的显示方法和显示装置

Info

Publication number: CN104282289A
Application number: CN201310286792.9A
Authority: CN
Inventors: 李智敏
Original assignee: INNOINSTRUMENT (WEIHAI) CO Ltd; Inno Instrument Inc
Current assignee: INNOINSTRUMENT (WEIHAI) CO Ltd; DH Infotech Weihai Inc; Inno Instrument Inc
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: CN104282289B

Abstract

本发明公开了一种单片机的显示方法和显示装置，包括：对图像数据进行分段，形成显示任务段；对显示任务段进行缓冲处理；对经缓冲处理的显示任务段进行显示。所述缓冲处理包括：调取帧缓冲中对应数量的地址序列到行缓冲中；将显示任务段写入到行缓冲；将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。本发明利用单片机外接显示模块，可对低成本的单片机实现高质量的图形显示。实用新型公开了一种带有3G功能的光时域反射仪，包括智能控制模块、脉冲产生模块、耦合模块、脉冲检测模块，还包括与智能控制模块相连接的3G功能模块。本光时域反射仪集成度高，方便检测人员及时向外界求助及将检测结果及时送至外界，实现检测现场与外界的信息实时共享，使检测更方便，工作方式灵活。

Description

一种单片机的显示方法和显示装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种单片机的显示方法和显示装置。

背景技术

MCU（Micro Control Unit即微控制单元或单片机）在各种场合得到了长足发展，随着ARM平台(即Advanced RISC Microprocessor即高级单片机）的快速发展，MCU的运行速度得到了飞速发展，同时也对用户操作界面提出了更高要求，图形化操作界面将成为趋势。出于降低成本、简化接口的目的，MCU通常采用SPI（Serial Peripheral Interface即串行外设接口）接口显示模块作为显示输出设备，如光纤熔接机等手持式仪表。

现有技术中，单片机出于低成本考虑，其内存相对较小，不能直接对显示任务作帧缓冲处理，其GUI(Graphical User Interface即图形用户接口)实现图形化界面时通常由应用程序直接控制显示细节，这导致一方面需增加内存，从而与单片机低成本的特性相矛盾；另一方面导致应用程序开发困难，从而妨碍单片机应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本但又有高质量图形显示画面的单片机的显示方法和显示装置。

本发明的另一目的是提供一种系统效率高的显示方法和显示装置。

实现本发明的显示方法包括：步骤A、对图像数据进行分段，形成显示任务段；步骤B、对显示任务段进行缓冲处理；步骤C、对经缓冲处理的显示任务段进行显示。

所述步骤B进一步包括：调取帧缓冲中对应数量的地址序列到行缓冲中；将显示任务段写入到行缓冲；将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。

优选地，在步骤A与步骤B之间还包括：对显示任务段进行排序，并按照排序对显示任务段进行缓冲处理。

所述对显示任务段进行排序的步骤还可包括：统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量；根据统计的数量对显示任务段进行降序排列。

实现本发明的显示装置包括：分段模块，用于对图像数据进行分段，形成显示任务段；缓冲处理模块，用于对显示任务段进行缓冲处理；执行显示模块，用于对经缓冲处理的显示任务段进行显示。

进一步地，所述缓冲处理模块包括：调取模块，用于调取帧缓冲中对应数量的地址序列到行缓冲中；写入模块，用于将显示任务段写入到行缓冲；更新模块，用于将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。

优选地，在分段模块与缓冲处理模块之间还包括排序模块，用于对显示任务段进行排序，并按照排序对显示任务段进行缓冲处理。

所述对显示任务段进行排序的排序模块还可包括：统计模块，用于统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量；降序排列模块，用于根据统计的数量对显示任务段进行降序排列。

实现本发明的一种电子设备包括：MCU、存储模块、显示控制芯片和显示屏，所述存储模块、显示控制芯片和显示屏均与MCU电路连接。

进一步地，所述显示控制芯片与MCU之间通过SPI接口相连接。

本发明的有益效果是：节约GUI系统设计成本，实现步骤简单，在RAM不足情况下同样可以实现高质量的图形显示，有利于低成本的单片机在图形用户界面市场取得新的应用前景。

通过对图像数据分段，将多行归并形成显示任务段；及通过降序排列，优先处理包含显示任务最多的显示任务段，这都可避免过于频繁的调取帧缓冲中的地址序列，降低SPI总线的负载，从而相应的提高系统效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明系统结构图；

图2为本发明的一个实施例；

图3为本发明的另一实施例。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的范围。

如图1所示，为控制成本，所选用的单片机内部包括：微控制器MCU、较少的RAM(random access memory即随机存储器)和适量的ROM（Read-OnlyMemory即只读存储器），并外接SPI接口的显示模块，显示模块包括显示控制芯片和显示屏，它们之间都电连接。在SPI接口的显示模块中，具有完全的帧缓冲器，液晶显示电路根据帧缓冲器决定显示内容。

由于单片机内RAM容量较少，不足以构建完全的帧缓冲，单片机内的GUI系统采用行缓冲方式实现图形的显示输出。因此，GUI系统接收应用程序的绘制请求后，需要对其按行输出。为了提高效率，减少对同一行内容的重复访问，GUI系统会先累积一定的绘制请求，对其按行归并即形成显示任务段后，再对显示任务段进行缓冲处理，然后对经缓冲处理的显示任务段进行显示。此处缓冲处理包括：通过SPI总线调取显示模块中帧缓冲中对应数量的地址序列到单片机内的行缓冲中，将显示任务段叠加到行缓冲；将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。

MCU还会统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量，并对统计数量作降序排列，也就是说绘制内容最多的那段显示任务会首先输出。优先处理包含显示任务最多的显示任务段，可避免过于频繁的调取帧缓冲中的地址序列，降低SPI总线的负载，从而相应的提高系统效率。

具体实施例1

以绘制一条30个像素长的竖线举例，将其转化为三十次显示输出请求，每个显示输出请求中都列出了要显示输出的坐标位置及颜色值，然后将这些显示输出请求提交至输出请求队列，并由调度线程对其进行排序，最终由显示线程负责处理这些请求。调度线程监测到输出请求队列的变化，首先对显示输出请求进行分段，即是根据行缓冲的大小，将若干个操作同一行缓冲区域的显示输出请求进行归并即形成显示任务段。如当前LCD为320x240，行缓冲大小为320x16，从LCD上点x=20、y=13画竖线到点x=20、y=42，其图像处理过程如下：

第一步：调度线程根据行缓冲大小将直线分段并生成显示任务段，可分为y=13～y=28和y=29～y=42两段；

第二步：通过SPI总线，显示线程读取帧缓冲器中的line13～line28的数据至行缓冲，并将同一段的显示任务段写入行缓冲中；

第三步：通过SPI总线，显示线程将行缓冲中的内容更新至帧缓冲器中；

第四步：通过SPI总线，显示线程读取帧缓冲器中的line29～line44的数据至行缓冲，并将y=29～y=42的显示输出请求写入行缓冲中；

第五步：通过SPI总线，显示线程将行缓冲中的内容更新至帧缓冲器中。

具体实施例2

行缓冲大小如同实施例1。

输出图像数据请求队列1，如图2所示，队列中共有3幅图：

①点斜线点30个点(x=25,y=20～x=15,y=49)

②画矩形(20x25:x=30,y=25～x=49,y=49)

③输出字符(2个5x8的大小:x=60,y=18～x=69y=25)

他们在LCD上对应的像素纵坐标：y_min=18～y_max=49

图像显示输出处理步骤如下：

第一步：调度线程基于像素纵坐标根据行缓冲大小来对输出请求队列1分段并生成显示任务段，如下分二段：

1)SegA=18～33(①y=20～y=33;②y=25～y=33;③y=18～y=25)

2)SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49)

第二步：统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量,并根据统计数量对显示任务段进行降序排列，则排列顺序为显示任务段1）SegA、显示任务段2）SegB。

第三步：显示线程从显示模块内的帧缓冲中调取LIN18～33序列至行缓冲，然后将显示任务段SegA=18～33(1.y=20～y=33;2.y=25～y=33;3.y=18～y=25)写入行缓冲，再将行缓冲的内容更新至帧缓冲;

第四步：显示线程从帧缓冲器中调取LIN33～49序列至行缓冲，然后将显示任务SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49)写入行缓冲，再将行缓冲内容更新至帧缓冲器;

第五步：对经帧缓冲处理的显示任务显示至显示器，即如图2所示。

实施例三

输出图像数据请求队列2，如图3所示，队列中共有3幅图：

④点斜线点30个点(x=25,y=20～x=15,y=49)

⑤画矩形(20x25:x=30,y=25～x=49,y=49)

⑥输出字符(2个5x8的大小:x=60,y=42～x=69,y=49)

他们在LCD上的像素纵坐标：y_min=20～y_max=49

行缓冲大小如同实施例1。

第一步：调度线程根据行缓冲大小基于像素纵坐标来对输出请求队列2分段并生成显示任务段，如下分二段：

1)SegA=18～33(①y=20～y=33;②y=25～y=33)

2)SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49;③y=42～y=49)

第二步：统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量,并根据统计数量对显示任务段进行降序排列，则排列顺序为显示任务段2）SegB、显示任务段1）SegA。

第三步：显示线程从帧缓冲器中调取LIN33～49序列至行缓冲，然后将显示任务SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49;③y=42～y=49)写入行缓冲，再将行缓冲内容更新至帧缓冲器;

第四步：显示线程从帧缓冲器中调取LIN18～33序列至行缓冲，然后将显示任务SegA=18～33(①y=20～y=33;②y=25～y=33)写入行缓冲，再将行缓冲内容更新至帧缓冲器;

第五步：帧缓冲器中的内容显示至显示器，即如图3所示。

实施例二与实施例三的区别是：针对不同的应用程序绘制请求，按显示任务中所包含的显示输出请求数量多少，对分段后的数据进行显示输出，对于请求队列1，优先处理SegA；对于请求队列2，优先处理SegB。即显示输出请求多的显示任务段优先处理。

如图1所示的一种单片机的显示装置，单片机内部包括：微控制器MCU、较少的RAM(random access memory即随机存储器)和适量的ROM（Read-OnlyMemory即只读存储器），并外接SPI接口的显示模块，显示模块包括显示控制芯片和显示屏，它们之间都电连接。在SPI接口的显示模块中，具有完全的帧缓冲器，液晶显示电路根据帧缓冲器决定显示内容。

由于单片机内RAM容量较少，不足以构建完全的帧缓冲，单片机内的GUI系统采用行缓冲方式实现图形的显示输出。因此，GUI系统接收应用程序的绘制请求后，需要对其按行输出。为了提高效率，减少对同一行内容的重复访问，MCU内的分段模块会首先对图像数据进行分段即形成显示任务段，然后缓冲处理模块会先累积一定的绘制请求并对绘制请求缓冲处理，执行显示模块会对经缓冲处理的显示任务段进行显示。缓冲处理模块包括：调取模块，用于调取帧缓冲中对应数量的地址序列到行缓冲中；写入模块，用于将显示任务段写入到行缓冲；更新模块，用于将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。

在分段模块与缓冲处理模块之间还包括排序模块，用于对显示任务段进行排序，并按照排序对显示任务段进行缓冲处理。排序模块进一步又可包括：统计模块，用于统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量；降序排列模块，用于根据统计的数量对显示任务段进行降序排列，也就是说绘制内容最多的那段显示任务会首先输出。优先处理包含显示任务最多的显示任务段，可避免过于频繁的调取帧缓冲中的地址序列，降低SPI总线的负载，从而相应的提高系统效率。

具体实施例四

以绘制一条30个像素长的竖线举例，将其转化为三十次显示输出请求，每个显示输出请求中都列出了要显示输出的坐标位置及颜色值，然后将这些显示输出请求提交至输出请求队列，并由分段模块对其进行分段，最终由缓冲处理模块负责处理这些请求。分段模块监测到输出请求队列的变化，首先对显示输出请求进行分段，即是根据行缓冲的大小，将若干个操作同一行缓冲区域的显示输出请求进行归并即形成显示任务段。如当前LCD为320x240，行缓冲大小为320x16，从LCD上点x=20、y=13画竖线到点x=20、y=42，其图像处理过程如下：

第一步：分段模块根据行缓冲大小将直线分段并生成显示任务段，可分为y=13～y=28和y=29～y=42两段；

第二步：通过SPI总线，调取模块读取帧缓冲器中的line13～line28的数据至行缓冲，并通过写入模块将同一段的显示输出请求写入行缓冲中；

第三步：通过SPI总线，更新模块将行缓冲中的内容更新至帧缓冲器中；

第四步：通过SPI总线，调取模块读取帧缓冲器中的line29～line44的数据至行缓冲，并通过写入模块将y=29～y=42的显示输出请求写入行缓冲中；

第五步：通过SPI总线，更新模块将行缓冲中的内容更新至帧缓冲器中；

第六步：执行缓冲模块对帧缓冲器中的内容显示到LCD屏幕上。

具体实施例五

行缓冲大小如同实施例1。

输出图像数据请求队列1，如图2所示，队列中共有3幅图：

①点斜线点30个点(x=25,y=20～x=15,y=49)

②画矩形(20x25:x=30,y=25～x=49,y=49)

③输出字符(2个5x8的大小:x=60,y=18～x=69y=25)

他们在LCD上对应的像素纵坐标：y_min=18～y_max=49

图像显示输出处理步骤如下：

第一步：分段模块基于像素纵坐标根据行缓冲大小来对输出请求队列1分段并生成显示任务段，如下分二段：

1)SegA=18～33(①y=20～y=33;②y=25～y=33;③y=18～y=25)

2)SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49)

第二步：统计模块统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量，降序排列模块根据统计数量对显示任务段进行降序排列，则排列顺序为显示任务段1）SegA、显示任务段2）SegB。

第三步：调取模块从显示模块内的帧缓冲中调取LIN18～33序列至行缓冲，写入模块将显示任务段SegA=18～33(1.y=20～y=33;2.y=25～y=33;3.y=18～y=25)写入行缓冲，更新模块将行缓冲的内容更新至帧缓冲;

第四步：调取模块从帧缓冲器中调取LIN33～49序列至行缓冲，然后写入将显示任务SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49)写入行缓冲，更新模块再将行缓冲内容更新至帧缓冲器;

第五步：执行显示模块对经帧缓冲处理的显示任务显示至显示器，即如图2所示。

具体实施例六

输出图像数据请求队列2，如图3所示，队列中共有3幅图：

④点斜线点30个点(x=25,y=20～x=15,y=49)

⑤画矩形(20x25:x=30,y=25～x=49,y=49)

⑥输出字符(2个5x8的大小:x=60,y=42～x=69,y=49)

他们在LCD上的像素纵坐标：y_min=20～y_max=49

行缓冲大小如同实施例1。

第一步：分段模块根据行缓冲大小基于像素纵坐标来对输出请求队列2分段并生成显示任务段，如下分二段：

1)SegA=18～33(①y=20～y=33;②y=25～y=33)

2)SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49;③y=42～y=49)

第二步：统计模块统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量，降序排列模块根据统计数量对显示任务段进行降序排列，则排列顺序为显示任务段2）SegB、显示任务段1）SegA。

第三步：调取模块从帧缓冲器中调取LIN33～49序列至行缓冲，然后写入模块将显示任务SegB=33～49(①y=33～y=49;②y=33～y=49;③y=42～y=49)写入行缓冲，更新模块再将行缓冲内容更新至帧缓冲器;

第四步：调取模块从帧缓冲器中调取LIN18～33序列至行缓冲，然后写入模块将显示任务SegA=18～33(①y=20～y=33;②y=25～y=33)写入行缓冲，更新模块再将行缓冲内容更新至帧缓冲器;

第五步：执行显示模块将帧缓冲器中的内容显示至显示器，即如图3所示。

实施例五与实施例六的区别是：针对不同的应用程序绘制请求，按显示任务中所包含的显示输出请求数量多少，对分段后的数据进行显示输出，对于请求队列1，优先处理SegA；对于请求队列2，优先处理SegB。即显示输出请求多的显示任务段优先处理。

Claims

1.一种单片机的显示方法，其特征在于，包括：

步骤A、对图像数据进行分段，形成显示任务段；

步骤B、对显示任务段进行缓冲处理；

步骤C、对经缓冲处理的显示任务段进行显示。

2.如权利要求1所述的显示方法，其特征在于：在步骤A与步骤B之间还包括：对显示任务段进行排序，并按照排序对显示任务段进行缓冲处理。

3.如权利要求2所述的显示方法，其特征在于，所述对显示任务段进行排序的步骤包括：

统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量；

根据统计的数量对显示任务段进行降序排列。

4.如权利要求1至3任一项所述的显示方法，其特征在于，所述缓冲处理包括：

B-1、调取帧缓冲中对应数量的地址序列到行缓冲中；

B-2、将显示任务段写入到行缓冲；

B-3、将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。

5.一种单片机的显示装置，其特征在于，包括：

分段模块，用于对图像数据进行分段，形成显示任务段；

缓冲处理模块，用于对显示任务段进行缓冲处理；

执行显示模块，用于对经缓冲处理的显示任务段进行显示。

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于：在分段模块与缓冲处理模块之间还包括排序模块，用于对显示任务段进行排序，并按照排序对显示任务段进行缓冲处理。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述对显示任务段进行排序的排序模块包括：

统计模块，用于统计每个显示任务段所包含的显示任务的数量；

降序排列模块，用于根据统计的数量对显示任务段进行降序排列。

8.如权利要求5至7任一项所述的显示装置，其特征在于，所述缓冲处理模块包括：

调取模块，用于调取帧缓冲中对应数量的地址序列到行缓冲中；

写入模块，用于将显示任务段写入到行缓冲；

更新模块，用于将行缓冲中的显示任务段更新至帧缓冲。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

MCU、存储模块、显示控制芯片和显示屏，所述存储模块、显示控制芯片和显示屏均与MCU电路连接。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述显示控制芯片与MCU之间通过SPI接口相连接。