基於ST STM32 Cortex-M4(STM32F4 or L4) 的碼錶方案

在單片機系統上實現圖形界面，最簡單的方法是使用串口屏，但是在體積有限的手持機應用中，串口屏顯得有點笨重了，而且板子往往不能適應需求，訂做串口屏成本又太高。這就需要使用GUI框架來完成圖形界面。在單片機領域的GUI框架有：ucgui（STemWin/emwin）、TouchGFX、GuiLite、LittlevGL等。

emwin提供的更多是一些較底層的函數（如：畫線、畫圓），而且不能拖控制項，做出來的界面更接近像素時代的產物。在emwin的開發中，要想顯示圖片，需要把圖片轉成bmp格式，再用BmpCvt轉成數組，最後才用emwin的函數去調用這個數組，這是比較麻煩的。

TouchGFX都可以很好的解決這些問題，但是只能用於STM32的單片機上。這是因為TouchGFX是ST全資子公司，目前TouchGFX 僅被授權使用在ST晶片上。

2018年7月10日,全球半導體領導者意法半導體（ST）宣布收購TouchGFX軟體的開發商和供應商Draupner Graphics，標示著TouchGFX翻開了新的篇章。ST此次收購TouchGFX，旨在為嵌入式應用提供高度先進的GUI解決方案來擴展STM32生態系統。對於雙方而言，無疑是雙贏的結果。本文章將通過一個成熟的應用，向你展示TouchGFX 強大的魅力，以及STM32做為GUI 設計平台的優勢與便利。


工欲善其事，必先利其器。
首先給出開發工具下載地址：
TouchGFX:
https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/touchgfxdesigner.html

STM32CubeIDE:
https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-ides/stm32cubeide.html

STM32CubeProgrammer:
https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-programmers/stm32cubeprog.html

STM32CubeMX:
https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html

 其次，介紹相關工具及其作用：
TouchGFX:

TouchGFX是為STM32微控制器優化的高級免費圖形軟體框架。利用STM32的圖形功能和架構，TouchGFX通過創建令人驚嘆的類似智慧型手機的圖形用戶界面，加速了事物的人機界面革命。
TouchGFX框架包括TouchGFX Designer（TouchGFXDesigner），一個易於使用、基於拖放的圖形構建PC工具，以及一個強大和優化的圖形核心TouchGFX引擎。TouchGFX結合了所見即所得模擬器和自動代碼生成，使GUI開發變得簡單。它涵蓋了從早期設計草圖到獨家最終產品的所有步驟，通過對成品原型的快速疊代。
TouchGFX Designer是一個獨立的軟體工具，允許簡單和快速的圖形評估和概念證明。TouchGFX框架，包括TouchGFX設計器，分布在STM32Cube MCU包中。它與STM32CubeMX初始化和代碼生成工具完全兼容，可以在統一的項目環境中無縫地協同開發圖形和主應用程序。


STM32CubeIDE:

STM32CubeIDE是一個多操作系統集成開發工具，是STM32Cube軟體生態系統的一部分。
STM32 CuBeIDE是一種先進的C/C++開發平台，具有STM32微控制器和微處理器的外圍配置、代碼生成、代碼編譯和調試功能。它基於Eclipse®/CDT框架和GCC工具鏈進行開發，GDB用於調試。它允許集成數百個現有插件，這些插件完成了Eclipse®IDE的功能。
STM32CubeIDE集成了STM32CubeMX的STM32配置和項目創建功能，提供了一體式工具體驗，並節省了安裝和開發時間。在選擇一個空的STM32 MCU或MPU之後，或者從預裝配的微控制器或微處理器中選擇一個單板或一個實例，創建項目並生成初始化代碼。在開發過程中，用戶可以隨時返回到外圍設備或中間件的初始化和配置，重新生成初始化代碼，而不會對用戶代碼產生影響。
STM32CubeIDE包括構建和堆棧分析器，它們為用戶提供有關項目狀態和內存需求的有用信息。
STM32CubeIDE還包括標準和高級調試功能，包括CPU核心寄存器、存儲器和外圍寄存器的視圖，以及實時變量監視、串行線查看器接口或故障分析器。

主要特點

• 來自STM32CubeMX的服務集成：
  • STM32單片機、微處理器、開發平台及實例方案選擇
  • 引腳、時鐘、外圍設備和中間件配置
  • 項目創建和初始化代碼的生成
  • 軟體和中間件由增強的STM32Cube擴展包完成
  • 基於Eclipse®/CDT，支持Eclipse®加載項、GNU C/C++用於ARM®工具鏈和GDB調試器
• 其他高級調試功能包括：
  • CPU核心、外圍寄存器和內存視圖
  • 實時變量監視視圖
  • 系統分析和實時跟蹤（SWV）
  • CPU故障分析工具
  • 支持ST-LINK（STMicroelectronics）和J-LINK（SEGGER）調試探頭
  • 從Atolonic®TrueSTUDIO®和AC6 System Workbench for STM32（SW4SM32）導入項目
  • 多操作系統支持：僅限64位版本的Windows®、Linux®和macOS®

STM32CubeProgrammer:


STM32CubeProgrammer（STM32CubeProgrammer，STM32CubeProgrammer）是一個多操作系統軟體工具，用於STM32產品的編程。
它為通過調試接口（JTAG和SWD）和引導加載程序接口（UART、USB DFU、I2C、SPI和CAN）讀取、寫入和驗證設備內存提供了一個易於使用和高效的環境。
STM32CubeProgrammer提供多種功能來編程STM32內部存儲器（如Flash、RAM和OTP）以及外部存儲器。
STM32CubeProgrammer還允許選項編程和上載、編程內容驗證和通過腳本編程實現編程自動化。
STM32CubeProgrammer提供GUI（圖形用戶界面）和CLI（命令行界面）版本。


STM32CubeMX:

STM32CubeMX是一種圖形化工具，它允許對STM32微控制器和微處理器進行非常簡單的配置，還可以通過一步一步的過程為Arm®Cortex®-M內核或Arm®Cortex®-a core生成部分Linux®設備樹。

第一步包括選擇：一個stmicroelectronics STM32微控制器、微處理器或與所需外圍設備相匹配的開發平台，或是在特定開發平台上運行的示例。
對於微處理器，第二步允許為整個系統配置GPIO和時鐘設置，並以交互方式將外圍設備分配給Arm®Cortex®-M或Cortex®A world。特定的實用程序（如DDR配置和調整）使STM32微處理器的入門變得容易。對於Cortex®-M core，配置包括與微控制器描述的步驟完全相似的附加步驟。

對於微控制器和微處理器Arm®Cortex®-M，第二步包括配置每個所需的嵌入式軟體，這要歸功於pinout衝突解決程序、時鐘樹設置助手、功耗計算器以及配置外圍設備（如GPIO或USART）和中間件堆棧（如USB或TCP/IP）的實用程序。
軟體棧和軟體棧可以擴展到stm32擴展包。stmicroelectronics或stmicroelectronics的合作夥伴軟體包可以直接從STM32CubeMX中提供的專用軟體包管理器下載，而其他軟體包則可以從本地驅動器安裝。
此外，STM32CubeMX交付中的一個獨特實用程序STM32PackCreator將幫助開發人員構建自己的增強STM32Cube擴展包。

最終，用戶將啟動與所選配置選項匹配的生成。此步驟提供了Arm®Cortex®-M的初始化C代碼，可以在多個開發環境中使用，或者為Arm®Cortex®-a提供部分Linux®設備樹。STM32CubeMX在STM32Cube中交付。

主要特點

• 直觀的STM32微控制器和微處理器選擇
• 豐富易用的圖形用戶界面，允許配置：
• 帶自動衝突解決的引腳輸出
• Arm®Cortex®-M core的外設和中間件功能模式以及參數約束的動態驗證
• 具有動態配置驗證的時鐘樹
• 具有估計消耗結果的功率序列
• 生成符合IAR的初始化C代碼項目™，用於Arm®Cortex®-M core的Keil®和STM32CubeIDE（GCC編譯器）
• 為Arm®Cortex®-a核心（STM32微處理器）生成部分Linux®設備樹
• 藉助STM32PackCreator開發增強型STM32Cube擴展包
• 將STM32Cube擴展包集成到項目中
• 作為獨立軟體運行在Windows®、Linux®和macOS®（macOS®是Apple Inc.在美國和其他國家/地區註冊的商標）操作系統和64位Java運行時環境上的可用性

關此Cortex-M4 系列，ST官方的開發板做的Demo示例非常炫酷，如下測試視頻，大家參考借鑑。

下面通過一個簡單的例子，展示TouchGFX的強大魅力，藉此，你可以很容易的開發對應碼錶的GUI，我們的客戶也是這樣做的。

-1.啟動界面，工程與參數配置


-2.模板選擇


-3.模板信息


-4.工程配置完成界面


-5.設計界面


-6.控制項與參數等窗口預覽



-7.控制項加載與對應關係


-8.字體控制項預覽


-9.字體控制項參數修改


-10.圖片窗口參數配置與修改


-11.模擬運行

-11-1.模擬動態運行效果:


-12.下載到目標板運行


-13.運行動態效果，由於視頻比較大，大家可以自行測試驗證。

-14.代碼與調試
源碼工程文件在，TouchGFX工程目錄下


打開後效果，STM32CubeIDE 是STM32CubeMx+STM32TrueStudio的合成版,如下截圖

工程窗口與源代碼：


至此一個簡單的示例介紹完畢。

STM32CubeMx已經集成在STM32CubeIDE中，就不再詳細介紹使用。

下面STM32CubeProgrammer，就是一個上位機燒錄軟體，可以單獨燒錄bin or Hex文件到目標板，如下截圖：