黃 波，周美嬌，周 陽，劉金利

(上海理工大學(xué) 光電信息與計算機工程學(xué)院，上海 200093)

本次研究的大型彩色無紙記錄儀，是SR2000/SR3000 記錄儀的升級與擴展［1］，其能最多支持48 路輸入工業(yè)信號和24 路繼電器報警輸出及RS－232/RS－485 遠(yuǎn)程通信等功能，而且配備良好的觸摸屏人機交互界面，擴展了SD 卡、USB2.0 和以太網(wǎng)［2－3］。本記錄儀具有良好的穩(wěn)定性、可靠性，然而人機界面相對復(fù)雜。如果借助編程語言來實現(xiàn)，就需要編寫大量的代碼。因此本文利用DGUS 軟件開發(fā)設(shè)計無紙記錄儀人機交互界面。采用直接變量驅(qū)動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預(yù)先設(shè)置好的變量配置文件來工作的，解決了借助編程語言來編寫人機界面的問題，對于快速開發(fā)復(fù)雜人機界面是行之有效的。

1 DGUS 概述

DGUS(DWIN Graphic Utilized Software)是基于K600+內(nèi)核DGUS 屏所設(shè)計的智慧型、圖形界面、人機系統(tǒng)軟件。其屏幕采用直接變量驅(qū)動顯示方式，所有的顯示和操作均是基于預(yù)先設(shè)置好的變量配置文件來工作的。本記錄儀將采用12.1 寸彩色TFT DGUS 屏。該屏具有以下特點:能夠?qū)UI 分解成控件并按頁面配置，所有的控件顯示均能直接由變量來控制;每頁可設(shè)置多達(dá)128 個顯示控件和任意多的觸控控件?？煽康挠布脚_、迪文自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件設(shè)計，這些使得DGUS 屏不僅性能優(yōu)越，而且運行穩(wěn)定可靠［4］。以上優(yōu)點，使得利用DGUS 軟件快速開發(fā)人機交互界面高效、可行。

2 DGUS 軟件的開發(fā)

2.1 DGUS 開發(fā)較傳統(tǒng)開發(fā)優(yōu)勢

可免費使用的GUI 工具有多種，比如Java、VS Express、Turbo Delphi、Lazarus 等，但大多需要編寫一行行的代碼，且對于一個稍微復(fù)雜的界面，就需要編寫大量的代碼［5－7］。然而基于DGUS 軟件來開發(fā)，其采用直接變量來驅(qū)動顯示界面，則無需編寫代碼。其不要求語言功底，只需要有一定的計算機使用能力就能較好地完成。因此，可大幅縮短開發(fā)周期。

對于一個簡單的觸控屏溫控儀只涉及溫度和點擊切換頁面的簡單GUI，兩種不同開發(fā)方式下的軟件流程如圖1 所示。

圖1 LCM 與DGUS 開發(fā)流程圖

2.2 人機交互界面的開發(fā)設(shè)計

在設(shè)計的過程中，首先規(guī)劃工程中所需要的變量元素、顯示控件和觸控控件，然后利用繪圖軟件進(jìn)行界面、顏色的設(shè)計，且完全由開發(fā)者自行決定，DGUS 屏都能顯示出你需要畫出的任意界面。DGUS 軟件開發(fā)人機界面的流程包括變量規(guī)劃、界面設(shè)計、界面配置、測試修改，定版歸檔。

3 實時曲線顯示界面開發(fā)

3.1 無紙記錄儀中的曲線顯示界面設(shè)計

曲線顯示界面是利用PS/Ai 等繪圖軟件進(jìn)行界面及界面相關(guān)元素的設(shè)計，在設(shè)計過程中，選擇調(diào)色板系統(tǒng)為65 k 色，以確保最終在DGUS 屏上的顯示效果和設(shè)計效果相一致。

曲線界面顯示名稱為實時曲線顯示，設(shè)計顯示在左上角。變量的規(guī)劃，具體包括CH1～CH8、當(dāng)前時間、記錄時間間隔、信號輸入類型、信號輸入單位和信號的實時百分比值［8］。計劃設(shè)計左邊顯示可選變量CH1～CH8，右上角顯示為當(dāng)前日期時間，下面一排從左到右依次顯示通道號、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)單位、數(shù)據(jù)值、記錄時間間隔、翻頁和退出。中間用一個橫軸表示時間，縱軸表示數(shù)據(jù)所占百分比的直角坐標(biāo)系來顯示實時曲線。至此，實時曲線顯示的主要信息基本規(guī)劃完畢，此部分主要利用PC 的繪圖軟件完成。規(guī)劃設(shè)計后顯示的界面如圖2 所示。

3.2 觸控配置和變量配置

圖2 實時曲線顯示界面

利用DGUS 軟件進(jìn)行界面的觸控配置和變量配置。首先右上角方形中顯示當(dāng)前時間，使用的DGUS軟件中的RTC 設(shè)置進(jìn)行時間的設(shè)定與調(diào)整，欲修改時間，可點擊該時間顯示區(qū)域，將會彈出的數(shù)字鍵盤，也可重新錄入、調(diào)整時間。右邊CH1～CH8是通道1 ～8的選擇［9］，采用DGUS 軟件中的按鍵值返回和變量圖標(biāo)顯示配置，DGUS 軟件中有專用于圖標(biāo)制作的配置工具，點擊對應(yīng)的通道，會在左下角第一個框中顯示對應(yīng)的通道號。第二個框顯示數(shù)據(jù)類型，采用彈出菜單和變量圖標(biāo)顯示配置，在通道設(shè)置界面配置，設(shè)置好后會自動將數(shù)據(jù)類型返回給該地址，并在該區(qū)域顯示。還有第三個框顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)百分比，根據(jù)當(dāng)前曲線顯示值來讀取。T 值是記錄時間間隔，采用的是彈出菜單和變量圖標(biāo)顯示，彈出菜單里有多個記錄時間間隔的選擇，在系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置欄里配置設(shè)定。兩個三角形，分別表示上一頁和下一頁，退出按鈕是退出當(dāng)前界面，跳到自己想要顯示的界面。這3 個按鍵都是基礎(chǔ)按鍵。最后是曲線顯示部分，坐標(biāo)區(qū)域顯示的實時曲線。在DGUS 曲線緩沖區(qū)中，最多可以顯示8 條曲線。許多功能都能按照自己的需要來配置實現(xiàn)，數(shù)據(jù)源通道確定顯示的數(shù)據(jù)來自哪個通道，曲線顯示位置可以通過軟件中的Y_Central 及VD_Central 來確定，粗細(xì)、顏色等可以指定。DGUS 軟件配置頁面如圖3 所示。

圖3 DGUS 軟件配置頁面

3.3 測試修改與結(jié)果

配置完成后，利用SD 卡下載到迪文屏上面就會顯示相應(yīng)要顯示的界面。查看是否與自身所規(guī)劃的界面相同，如不同需要查看自己設(shè)置的屏幕大小及分辨率等。如顯示效果良好，可進(jìn)一步點擊之前配置設(shè)置，查看顯示的內(nèi)容與所設(shè)置的是否一致，若有差異，可在DGUS 軟件中進(jìn)行合理的顯示位置調(diào)整、大小修改等，然后再測試，直至達(dá)到預(yù)期效果。由于文中主要研究的是人機界面的開發(fā)，就不涉及到具體的數(shù)值，在曲線顯示時，利用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，就是選擇隨意發(fā)送數(shù)據(jù)到屏上，就可以顯示出曲線的形狀、曲線的類型以及輸入的單位［10］。DGUS 屏采用變量驅(qū)動模式工作，屏的工作模式和GUI 狀態(tài)完全由數(shù)據(jù)變量來控制。相應(yīng)的，串口指令也需要對變量進(jìn)行讀、寫即可，指令集共5 條指令。0x80、0x81 用于訪問寄存器，0x82、0x83用于訪問變量存儲器，0x84 用于寫曲線緩沖區(qū)。DGUS 屏有一個8 kB，可用于存儲8 條曲線趨勢圖的曲線緩沖區(qū)，用于用戶簡單、快速顯示曲線。打開串口，設(shè)置好串口的參數(shù)及發(fā)送的指令和內(nèi)容后便可進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。發(fā)送的串口數(shù)據(jù)如圖4 所示。

圖4 串口數(shù)據(jù)

設(shè)計的曲線顯示屏結(jié)果如圖5 所示。

圖5 曲線顯示結(jié)果

3.4 定版歸檔

達(dá)到滿意的測試效果后，便可定版。將配置文件、圖片、圖標(biāo)、字庫等，DGUS 屏涉及的文件保存在SD 卡即可。若不希望最終客戶通過SD 卡接口改變或者導(dǎo)出內(nèi)部數(shù)據(jù)，可對SD 卡接口加密鎖死。一個完整的曲線顯示人機交互界面設(shè)計完成。

4 結(jié)束語

介紹一種快速開發(fā)無紙北京迪文科技有限公司記錄儀的全圖形人機界面設(shè)計方法。案例中只是以曲線顯示為例，DGUS 相對于傳統(tǒng)的PC 編程實現(xiàn)界面開發(fā)具有簡潔、快速、高效、周期短、實用等優(yōu)點。利用DGUS 軟件能夠?qū)崿F(xiàn)無紙記錄儀全圖形人機界面快速開發(fā)，并可推廣至其他儀器儀表的界面開發(fā)，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

［1］ 上海自動化儀器儀表股份有限公司.SR2000 無紙記錄儀操作手冊［M］.上海:上海自動化儀器儀表股份有限公司，2011.

［2］ 朱滔.基于ARM－Linux 的無紙記錄儀人機交互系統(tǒng)開發(fā)［D］.杭州:杭州電子科技大學(xué)，2010.

［3］ 余峰.基于嵌入式的多功能無紙記錄儀［D］.上海:上海交通大學(xué)，2009.

［4］ 北京迪文科技有限公司.DGUS 屏開發(fā)指南ver4.0［M］.北京:北京迪文科技有限公司，2013.

［5］ 楊兆昂，王俊鋒，應(yīng)忍冬，等.基于ARM 的無紙記錄儀系統(tǒng)設(shè)計［J］.微計算機信息，2005，21(2):97－98.

［6］ 程龍興.基于J2ME 平臺的無紙記錄儀人機界面［D］.杭州:浙江大學(xué)，2004.

［7］ 王悅.彩色無紙記錄儀的設(shè)計［J］.石油化工自動化，2006，4(1):84－85.

［8］ 上海自動化儀器儀表股份有限公司.SR5000 無紙記錄儀畫面說明書［M］.上海:上海自動化儀器儀表股份有限公司，2014.

［9］ 張超.基于S3C6410 的多通道多功能無紙記錄儀的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.威海:山東大學(xué)，2014.

［10］王海文，楊志奇，李世濤.微機原理與接口技術(shù)［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2014.