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文末有豪礼，IoT Board等你来
作者：邵乐峰
做电子硬件开发，常常要为设计一个良好的用户界面(UI)伤透脑筋。因为界面开发是个细致活，设计一个界面，往往是写很多代码，对控件进行多次调试，效果仍然不能尽如人意。而且，随着智能手机的普及，传统键盘/鼠标式的PC操作体验和仿Win95/Win98风格的嵌入式图形用户界面(GUI)已经不能满足用户需求，以轻触、滑动、拖拽、缩放等为代表的触控方式、通过“语音/面部识别+屏幕”方式产生拟人化效果等都正在成为人们的新宠。与之对应，嵌入式GUI技术也出现了翻天覆地的变化。
狭路相逢勇者胜
“坦率的说，3-4年前，嵌入式市场对于GUI的需求远不如现在旺盛，低端的串口屏、点阵屏完全能够满足应用需求。但目前在以洗衣机、微波炉、油烟机、净水器、空气净化器、空调为代表的智能家电领域，和以仪器仪表、工业设备为代表的工业领域，对人机交互系统极为看重，这给GUI产品提供了广阔的市场。”睿赛德电子科技首席运营官邹诚说。
旋转木马特效
而在目前主流的嵌入式GUI开发技术中，RT-Thread/Persimmon、TouchGFX和emWin是最受人瞩目的。
RT-Thread/ Persimmon是国内主导开发的实时线程操作系统RT-Thread中的图形用户界面，是一款面向嵌入式系统的，具备多窗口，多线程的，类似Android界面效果的C++ GUI，构建于RT-Thread物联网操作系统之上。目前也已经发展到了RT-Thread/Persimmon 2.0，支持设计器及脚本方式开发。
尽管稍逊于安卓系统显示效果，但其资源占用率相比Linux方案低一个数量级，比安卓系统更是低几个数量级，成本也不高，适用于基于arm Cortex-M7/M4内核MCU、基于arm 9/arm 11/Cortex-A7内核的应用处理器/AI芯片之上。目前在NXP、全志等芯片上均有采用RT-Thread/Persimmon产品，在智能家居、楼宇自动化系统/设备以及音视频系统中得到了广泛应用。
emWin是由德国Segger公司针对嵌入式平台开发的稳定、高效的图形软件库，属于老牌的嵌入式GUI，有着十几年的历史，软件架构和功能比较成熟。通过调用emWin提供的函数接口，开发嵌入式图形界面应用变得简单而快捷，但显示效果偏Win95/Win98风格。
TouchGFX是一个采用C++语言编写的软件框架，可为嵌入式GUI提供出色的图形和流畅的动画，资源和功耗需求也很低，是RT-Thread/Persimmon的主要竞争对手。美中不足的是TouchGFX开发易用性较差，开发周期性长，而且其供应商Draupner Graphics已于今年7月被意法半导体(ST)所收购。
RT-Thread创始人兼睿赛德电子科技总经理熊谱翔在接受《电子工程专辑》独家专访时表示，RT-Thread原有的以C语言模拟面向对象技术进行开发的RTGUI在代码简洁性、可读性和实用性上难以满足需求——简单来说，由触控GUI带来的面向对象需求，虽然使用C语言能够实现，但太过繁琐、复杂，和公司一直以来追求的简洁之美背道而驰。思考再三，他们决定依照现代化GUI风格重写GUI组件，即以C++为基础，支持多点触摸，提供类似signal/slot信号槽的使用方式，包括各种动画特效等。而这一支持界面动画效果的全新GUI，RT-Thread将其称之为柿饼(Persimmon) UI。
不一样的柿饼
考虑到GUI已经成为人与机器沟通的桥梁，且嵌入式系统对GUI的需求越来越高，而这一切均要求有一个轻型、占用资源少、高性能、高可靠、可配置及美观的GUI支持。
如前文所述，Persimmon是以C++编写的，因为GUI上的一系列控件以C++面向对象的方式来描述会更合理，例如一个button，一个label，一个image，每个对象有他们自己的属性、方法等。当然C++也会带来一些问题，比如调试困难，开发周期长。为了某一效果，代码反复迭代不说，做出来的UI效果还不像安卓、iOS那样炫丽，千篇一律等。
Persimmon GUI结构框图
熊谱翔说，在这类传统GUI开发过程中，他们发现开发人员面临的痛点除了调试困难外，学习成本高，上手难度大，各种绘图API让人头大。更要命的是，UI一旦确定，后期维护困难，无法升级。
为了最大程度地降低上手难度，柿饼UI对原来的Persimmon 1.0版本进行了升级，变成了2.0版本，并把复杂的UI效果都封装成一个个的控件，同时对控件的配置要求降到最低。设计人员只需通过拖 - 摆 - 轻配，就能完成整个UI效果的设计，所见即所得。目前，柿饼UI设计器支持21个控件，不仅覆盖了开发者日常基本的需求，还有“旋转木马”这样具备炫酷特效的控件。
飞机大战Demo
同时，柿饼UI也强调快捷的开发方式，采用了美工+“前端”模式的设计理念，类似前端的小程序编程，使用JavaScript脚本语言来编写用户业务逻辑。也就是说，在美工准备好素材的前提下，设计人员只需通过柿饼UI设计器设计好UI框架，再通过JavaScript脚本语言，只需几行代码就可以实现控件间复杂的事件传递，行为响应等。这种做法，可将调试时间从之前的2-3个月大幅缩短至1周左右，开发者只需把精力集中在逻辑控制上即可，极大提升了开发效率。同时，柿饼UI设计器支持板级效果仿真，在PC端仿真的同时就能体验到真机运行的效果。效果满意后，开发人员可以在设计器内通过USB一键下载到设备，非常方便。
传统GUI和柿饼GUI对比图
作为中国人自己开发的GUI，尊重国人的开发体验是RT-Thread的头等大事。邹诚说，希望不管是控件的配置细节，还是软件的使用体验，都能够最大程度迎合用户的使用习惯，让大家一看就会，一用就能出成品，最大程度的降低开发难度和成本。
柿饼GUI支持对底层硬件的C/C++拓展。用户可以通过native C/C++ SDK生成动态链接库.so文件，加载到柿饼GUI内，然后就可以通过JS代码直接调用该动态库控制底层硬件了。而在设备联网的情况下，还可以通过OTA远程升级维护固件、UI应用等，摆脱了此前设计一旦定稿量产后，很难再对UI进行升级或者改动的尴尬。
针对有用户质疑柿饼UI并未开放出全部代码的做法，邹诚解释称，RT-Thread操作系统的推广与生态系统搭建仍然是公司的核心战略，开源免费是前提，这是毋庸置疑的。因此，工程师可以从官网上下载90%以上的相关资源。但是，考虑到公司的研发投入和代码使用维护的难度，确实有少数组件没有实现开源，需要与相关企业展开授权合作。
“相关企业自主开发GUI，或是寻找第三方替代方案目前来看都是不现实的，因为GUI控件的开发难度非常高。所以用户对于收费模式其实并不反感，但前提是我们必须要能够提供易开发、效果好、资源占用率低的高品质产品。”熊谱翔补充说。“我们正在计划推出高性价比的标准硬件模块，中小型客户可以直接内置于他们的终端当中，通过我们提供的UI设计器等工具，快速开发出带有酷炫GUI图形显示的产品”。
柿饼Demo资料下载：请在公众号后台，回复“柿饼”即可获得下载链接。
01/ IoT Board 开发板*1
02/ 数字变化时钟套件*2
03/《RT-Thread内核实现与应用开发实战指南》*3
RT-Thread
让物联网终端的开发变得简单、快速，芯片的价值得到最大化发挥。GPLv2+协议，可免费在商业产品中使用。
