[2] SEGGER Embedded Studio + ekosystem – z myślą o STM32

W drugiej części artykułu pokażemy jak używając Segger Embedded Studio podczas budowy programowego GUI obsłużyć touch-panel bazując na bibliotekach emWin firmy Segger.

W poprzedniej wersji projektu obsługa panelu dotykowego była realizowana przez napisany do tego celu moduł mtouch, który cyklicznie pobierał dane z kontrolera panelu dotykowego i umieszczał je w kolejce przetwarzanej następnie przez jedno z zadań interfejsu graficznego. Tym razem użyjemy jednego z komponentów biblioteki emWin, integrującego zdarzenia z panelu dotykowego z interfejsem użytkownika.

Obsługa touch-panela z emWin w Segger Embedded Studio

W bibliotece emWin dostępne są dwa sposoby obsługi paneli dotykowych. Pierwszy z nich – Pointer Input Device, pozwala na implementację interfejsu na bazie prostego wskaźnika, w którym użytkownik może klikać na poszczególne elementy, takie jak przyciski lub suwaki. Ze względu na swoją specyfikę, metoda ta może być także wykorzystana do podłączenia myszy lub joysticka do systemu.

Druga z metod, nazwana MultiTouch support, jest dedykowana wyłącznie dla paneli dotykowych i oferuje m. in. rozpoznawanie gestów, za pomocą których użytkownik jest w stanie przesuwać, powiększać, pomniejszać i obracać elementy wyświetlane na ekranie. W przykładzie użyjemy tej właśnie metody, wspomagając się dodanym wcześniej sterownikiem panelu dotykowego z biblioteki STM32Cube.

Konfiguracja biblioteki emWin zawiera domyślnie inicjalizację modułu PID (Pointer Input Device), który jest uruchamiany w funkcji LCD_X_DisplayDriver w pliku ./GUI/Setup/STM32F746_ST_STM32F746G_Discovery/LCDConf.c. Możemy go wyłączyć usuwając z niej wywołanie PID_X_Init. W zamian za to musimy dodać kod do obsługi interfejsu MultiTouch, składający się z kilku warstw.

Pierwszą warstwę obsługi panelu dotykowego stanowi przerwanie generowane przez kontroler FT5336. Jest ono wywoływane za każdym razem, kiedy wykryty zostanie kontakt z panelem dotykowym. Do konfiguracji kontrolera i wspomnianego przerwania na pinie GPIOI 13 służą funkcje BSP_TS_Init i BSP_TS_ITConfig, wywoływane wewnątrz funkcji guiTask po skonfigurowaniu wszystkich komponentów interfejsu graficznego.

Obsługa przerwań

Za obsługę przerwania GPIO jest odpowiedzialna funkcja EXTI15_10_IRQHandler. Znajdują się w niej wspomniane wcześniej wywołania informujące system embOS o aktywnym przerwaniu oraz funkcja biblioteki STM32Cube – HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler, odpowiedzialna za wyczyszczenie flagi przerwania pochodzącego od odpowiedniego pinu i wywołująca zdefiniowaną w pliku main.c funkcję zwrotną HAL_GPIO_EXTI_Callback. Jej jedynym zadaniem jest powiadomienie zadania tsTask o dostępności nowych danych wygenerowanych przez kontroler panelu dotykowego. Zadanie tsTask jest drugą z warstw przetwarzania danych, jednak zanim przejdziemy do jego omówienia warto zrozumieć ogólną zasadę działania modułu MultiTouch biblioteki emWin.

Biblioteka emWin jest w stanie wykryć kilka podstawowych gestów wykonywanych na panelu dotykowym. Są to: przesuwanie (panning), przybliżanie i oddalanie (zooming) oraz obracanie (rotating). Gesty te są wykywane na podstawie dostarczanych do biblioteki danych opisujących sekwencję ruchu na panelu dotykowym. Do przekazywania danych do biblioteki służy funkcja GUI_MTOUCH_StoreEvent, przyjmująca dwa argumenty – wskaźniki na struktury GUI_MTOUCH_EVENT oraz GUI_MTOUCH_INPUT. Obie struktury zostały przedstawione na listingu 2.

 

List. 2. Typy danych reprezentujące zdarzenia na panelu dotykowym

Pierwszy z argumentów zawiera między innymi liczbę punktów w tablicy (NumPoints), będącej drugim argumentem wywołania oraz warstwę interfejsu (LayerIndex). Wspomniana tablica zawiera z kolei listę punktów, w których został dotknięty panel. Punkty o jednakowym polu Id dotyczą tego samego zdarzenia, dzięki czemu biblioteka może rozpoznać gesty składające się z więcej niż jednego punktu. Oprócz tego struktura zawiera także pole Flags przyjmujące wartości:

  • GUI_MTOUCH_FLAG_DOWN – początek ruchu,
  • GUI_MTOUCH_FLAG_UP – koniec ruchu,
  • GUI_MTOUCH_FLAG_MOVE – ruch.

Przygotowanie danych

Za odpowiednie przygotowanie danych odpowiadają wspomniane wcześniej zadanie tsTask. Po otrzymaniu notyfikacji z przerwania od pinu GPIOI 13, pobiera ono dane z kontrolera za pomocą funkcji BSP_TS_GetState. W otrzymanej strukturze znajdują się współrzędne wszystkich wykrytych punktów, które są następnie tłumaczone na struktury danych wymaganych przez bibliotekę emWin, według następującego schematu, jeżeli:

  • wcześniej nie był wykonywany ruch, generowane jest zdarzenie GUI_MTOUCH_FLAG_DOWN,
  • wykryte jest kolejne przerwanie w serii, generowane jest zdarzenie GUI_MTOUCH_FLAG_MOVE,
  • wykonywany był ruch, a kolejne przerwanie nie przyszło w określonym czasie, generowane jest zdarzenie GUI_MTOUCH_FLAG_UP,
  • liczba wykrytych punktów jest różna od liczby punktów z poprzedniego przerwania, generowane są zdarzenia GUI_MTOUCH_FLAG_UP. Następnie GUI_MTOUCH_FLAG_DOWN, kończące analizę poprzedniego gestu i rozpoczynające nową sekwencję.

Opisany algorytm jest zaimplementowany w kodzie zadania, przedstawionym na listingu 3. Na końcu jego głównej pętli znajduje się dodatkowe opóźnienie 10 ms (funkcja OS_Delay). Ogranicza ono częstotliwość odbierania danych z kontrolera, ponieważ kolejne wykrywane przez niego informacje nadpisują poprzednie.

 

List. 3. Zadanie przetwarzające dane z kontrolera panelu dotykowego

Konwersja danych

Za konwersję danych pomiędzy sterownikiem kontrolera panelu dotykowego, a biblioteką emWin, odpowiada funkcja storeMtouchEvent przedstawiona na listingu 4. Po przekazaniu danych do biblioteki graficznej, przechodzimy do trzeciej warstwy – obsługi gestów wykonanych na poszczególnych elementach interfejsu.

 

List. 4. Konwersja danych z panelu dotykowego na format wymagany przez bibliotekę emWin

Konfiguracja emWin

Przyjrzyjmy się teraz konfiguracji samej biblioteki emWin na potrzeby obsługi panelu dotykowego oraz konfiguracji komponentów graficznych reagujących na wykryte gesty. Po pierwsze, musimy dodać inicjalizację modułu MultiTouch oraz włączyć wykrywanie gestów. Odpowiadają za to dwie funkcje: GUI_MTOUCH_Enable oraz WM_GESTURE_Enable, wywoływane zaraz po inicjalizacji biblioteki emWin funkcją GUI_Init. Dodatkowo, komponenty interfejsu mające reagować na gesty musimy utworzyć razem z flagą WM_CF_GESTURE. W przykładzie została ona dodana do domyślnych flag menadżera okien ustawianych przez funkcję WM_SetCreateFlags. Dzięki temu wszystkie tworzone okna będą w stanie odbierać gesty wykonywane na panelu dotykowym. Wykryte gesty można odebrać za pomocą wywołania zwrotnego rejestrowanego za pomocą funkcji WM_SetCallback. Przyjmuje ona uchwyt na wybrane okno oraz wspomniane wywołanie.

W przykładzie oba okna zawierające wykresy są obsługiwane przez funkcję graphCallback. Opisaną konfigurację wykonujemy na początku funkcji implementującej zadanie guiTask. Informacje dotyczące wykrytych gestów pojawiają się w funkcji zwrotnej graphCallback jako argument WM_MESSAGE *pMsg, podobnie jak wszystkie pozostałe wiadomości związane z oknem. W związku z tym, konieczne jest filtrowanie otrzymanych wiadomości po wartości pola pMsg→MsgId, które dla gestów ma wartość WM_GESTURE. Wszystkie inne zdarzenia są przekazywane do domyślnej obsługi realizowanej przez funkcję biblioteczną GRAPH_Callback. Obsługa wykrytych gestów, podobnie jak w oryginalnym przykładzie, sprowadza się do wygenerowania powiadomień dla zadań signalTask oraz fftTask. Są one odpowiedzialne za przesuwanie i skalowanie wykresów.

Obsługa gestów

Fragment funkcji graphCallback przetwarzający gesty znajduje się na listingu 5. O ile gesty związanie z przesuwaniem nie wymagają dalszego komentarza, to warto wyjaśnić zachowanie funkcji w przypadku przybliżania i oddalania. Struktura danych WM_GESTURE_INFO znajdująca się wewnątrz WM_MESSAGE zawiera pole współczynnika skali (Factor). Jest on ustawiany na arbitralną wartość wynoszącą 100 na początku gestu, o którym świadczy flaga WM_GF_BEGIN. Wartość tę modyfikujemy przez bibliotekę odpowiednio do szybkości wykonywania gestu przez użytkownika. Używamy jej w funkcji graphCallback do generacji opóźnienia, bez niego skalowanie odbywa się zbyt szybko. Za wielkość opóźnienia odpowiadają odpowiednio dobrane progi. Dzięki nim możliwe jest wysłanie powiadomienia dopiero po zmianie współczynnika o żądaną wartość.

List. 5. Przetwarzanie wykrytych gestów w funkcji zwrotnej

 

Na obsłudze panelu dotykowego kończy się opis migracji projektu prostego oscyloskopu dla zestawu STM32F746G-DISCO na środowisko Segger Embedded Studio oraz biblioteki firmy SEGGER.

W stosunku do środowiska SW4STM32 obsługa Segger Embedded Studio jest intuicyjna. Po krótkim zaznajomieniu się z jego możliwościami, konfiguracja projektu nie stanowi problemu.

Podobnie wygląda kwestia bibliotek embOS i emWin, które stanową cenną pomoc w budowaniu aplikacji ze złożonym graficznym interfejsem użytkownika.

Krzysztof Chojnowski

Autor: STM32eu