【emWin实战教程V2.0】第19章 PNG图片显示

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本期主要讲emWin支持的PNG图片显示，官方支持的主要有两种显示方法，一种方法是直接从外部存储器读取数据并显示，这种方法的好处就是不需要大的RAM，每次读取一些数据显示一次，缺点就是显示速度稍慢。另一种是从外部存储器读取整个图片到RAM（比如内部SRAM，外部SRAM或者外部SDRAM），然后再显示图片，这种方法的显示速度要稍快些。一般情况下，PNG图片主要是用来做图标使用，图标都比较小，所以两种方法区别不大，后者稍快些。
19.1 初学者重要提示
19.2 PNG图片基础知识
19.3 PNG图片的API函数及其显示方法
19.4 实验例程说明（RTOS）
19.5 实验例程说明（裸机）
19.6总结

lee_st · 2017-1-19 11:32:08

19.1 初学者重要提示

1、emWin库中是不包含PNG的，需要用户自己添加PNG库，对于初学者来说，这点要特别注意。

2、PNG图片显示的所有API函数在emWin手册中都有讲解，下图是中文版手册里面API函数的位置

lee_st · 2017-1-19 11:32:26

下图是英文版手册里面API函数的位置：

3、本章教程使用的外部存储器是SD卡，实际项目中使用任何其它类型的存储器都可以的，支不支持文件系统都没有关系的，使用方法与本章教程一样，用户要做的就是把图片从外部存储器读出即可。

lee_st · 2017-1-19 11:32:43

19.2 PNG图片基础知识

关于PNG图片格式方面的知识，推荐大家看wiki百科上面的介绍：
1、https://en.wikipedia.org/wiki/Portable_Network_Graphics讲解非常详细。
2、如果觉得英文版读起来比较吃力些，可以看wiki中文版，只是资料没有英文的详细：https://zh.wikipedia.org/wiki/PNG。
3、更多PNG图片的知识可以google或者百度进行了解。
推荐初学者了解一下PNG图片的格式，如果没有了解也是没有任何关系的，直接调用emWin的API函数就可以显示PNG图片了。

lee_st · 2017-1-19 11:32:55

下面这点小知识还是要知道的：
便携式网络图形（Portable Network Graphics，PNG）是一种无损压缩的位图图形格式，支持索引、灰度、RGB三种颜色方案以及Alpha通道等特性。PNG的开发目标是改善并替换GIF作为适合网络传输的格式而且不需专利许可，所以被广泛应用于互联网及其它方面上。PNG另一个非正式的名称来源为递归缩写：“PNG is Not GIF”。
PNG图片的特性：
1、支持256色调色板技术以产生小体积文件。
2、最高支持48位真彩色图像以及16位灰度图像。
3、支持Alpha通道的透明/半透明特性。
4、支持图像亮度的Gamma校准信息。
5、支持存储附加文本信息，以保留图像名称、作者、版权、创作时间、注释等信息。
6、使用无损压缩。
7、渐近显示和流式读写，适合在网络传输中快速显示预览效果后再展示全貌。
8、使用CRC防止文件出错。
9、最新的PNG标准允许在一个文件内存储多幅图像。
emWin对PNG的支持来自GlennRanders-Pehrson、Guy Eric Schalnat和Andreas Dilger的libpng库，该库可在www.libpng.org下免费获得。emWin对该库的使用符合GUIPNGpng.h中的版权通知，通知中允许使用该库，而没有任何限制。

lee_st · 2017-1-19 11:33:41

19.3 PNG图片的API函数及其显示方法

当前emWin支持的API函数有如下6个：

从上面的表格中可以看出，emWin支持PNG文件显示主要有两种类型的函数，一类是以Ex结尾的函数，这种函数显示PNG图片是一边从外部存储器加载数据一边显示，显示速度相对较慢，适用于内存较小的场合。另一类是不以Ex结尾的函数，这种函数直接从指定的地址读取数据进行显示（注意，这里的地址需是总线式地址，比如外部SDRAM，外部SRAM，内部Flash和内部SRAM都可以），显示速度相对稍快。

lee_st · 2017-1-19 11:33:54

本章教程会对这两种方式都进行说明：
（1）intGUI_PNG_Draw(const void * pFileData, int FileSize, int x0, int y0);
此函数直接从地址pFileData,读取PNG图片的数据，将图片显示到用户设置的位置（x0, y0）。
（2）intGUI_PNG_GetXSizeEx(GUI_GET_DATA_FUNC * pfGetData, void * p);
此函数通过其回调函数pfGetData读取PNG图片的数据，从而实现边读取图片数据边显示的功能，将图片显示到用户设置的位置(x0, y0)。
另外还有一个知识点需要初学者了解，emWin解码一张PNG图片需要多少RAM？这主要有两部分组成，PNG解码本身需要大约21KB的RAM，外加图片的长度和宽度对RAM需求的影响，具体公式如下：
大约RAM要求= (xSize +1)* ySize* 4 + 21Kbytes。 xSize代表长度，ySize代表宽度。

lee_st · 2017-1-19 11:35:39

19.3.1 PNG库的移植方法

emWin的库中是不含有PNG库的，需要用户自行添加，添加也比较简单，只需用户把源码文件添加到工程里面就可以使用了。
PNG库的下载地址：www.segger.com/link/emwin_png.zip。下载软件包后，解压出来的是如下四个版本（如果官方升级了，移植方法是一样的）：

lee_st · 2017-1-19 11:35:55

第1步：打开emWin_5.26文件夹，将PNG文件夹及其里面的源码文件全部复制到emWin工程的emWin文件夹里面（其它任意文件夹都是可以的，不限制）。

lee_st · 2017-1-19 11:36:16

第2步：以MDK为例，将PNG的源码文件添加到MDK工程里面（IAR同样的设置），下面是部分源码文件的截图。

lee_st · 2017-1-19 11:36:35

第3步：以MDK为例，添加PNG头文件的路径（IAR类似的设置），添加完毕后别忘了点击OK。

lee_st · 2017-1-19 11:36:50

第4步：添加完毕后，验证是否已经添加成功，可以进行一次全编译，全编译后看到有100多个警告，这个是正常的，而使用IAR时警告很少。

至此，PNG的库就添加成功了。剩下就可以调用PNG的API函数了。

lee_st · 2017-1-19 11:37:05

19.3.2 绘制已经加载到存储器的PNG图片

绘制加载到存储器的PNG图片主要是通过函数GUI_PNG_Draw来实现，下面我们分2步来说明如何将SD卡中的PNG图片显示到LCD上面。
第1步：将PNG图片复制到SD卡的根目录下，然后通过emWin的动态内存管理函数申请动态内存并将PNG文件加载进来, 这里我们用的是外部SDRAM做emWin的动态内存。
复制代码
char *_acBuffer;
GUI_HMEM hMem;
/* 打开文件 */
result = f_open(&file, sFilename, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS);
if (result != FR_OK)
{
return;
}

/* 申请一块内存空间并且将其清零 */
hMem = GUI_ALLOC_AllocZero(file.fsize);

/* 将申请到内存的句柄转换成指针类型 */
_acBuffer = GUI_ALLOC_h2p(hMem);
/* 读取文件到动态内存 */
result = f_read(&file, _acBuffer, file.fsize, &bw);
if (result != FR_OK)
{
return;
}

lee_st · 2017-1-19 11:37:22

第2步：将加载到emWin动态内存的PNG图片直接显示即可，然后结合第1步，完整的代码如下：
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: _ShowPNG2
* 功能说明: 显示PNG图片，使用函数GUI_PNG_Draw
* 形参: sFilename 要读取的文件名
* x 要显示的x轴坐标位置
* y 要显示的y轴坐标位置
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void _ShowPNG2(const char *sFilename, int x, int y)
{
char *_acBuffer;
GUI_HMEM hMem;

/* 打开文件 */
result = f_open(&file, sFilename, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS);
if (result != FR_OK)
{
return;
}

/* 申请一块内存空间并且将其清零 */
hMem = GUI_ALLOC_AllocZero(file.fsize);

/* 将申请到内存的句柄转换成指针类型 */
_acBuffer = GUI_ALLOC_h2p(hMem);
/* 读取文件到动态内存 */
result = f_read(&file, _acBuffer, file.fsize, &bw);
if (result != FR_OK)
{
return;
}

/* 显示PNG图片 */
GUI_PNG_Draw(_acBuffer, file.fsize, x, y);
/* 释放动态内存hMem */
GUI_ALLOC_Free(hMem);

/* 关闭文件 */
f_close(&file);
}

通过上面两步就完成了PNG图片的动态显示，用户要显示哪个图片，调用函数_ShowPNG2()即可，比如要显示1.png图片，可以调用_ShowPNG2("1.png")，这种方式显示PNG图片相对稍快些。实际显示效果参看本章节配套的实验例程说明。

lee_st · 2017-1-19 11:37:37

19.3.3 绘制无需加载到存储器的PNG图片

绘制无需加载到存储器的PNG图片主要是通过函数GUI_PNG_DrawEx来实现，这种方式的优点是需要的内存小，但是显示速度稍慢。下面我们分2步来说明如何将SD卡中的PNG图片显示到LCD上面。
第1步：将PNG图片复制到SD卡的根目录下，然后直接调用函数GUI_GIF_DrawSubEx就可以显示。（注意，这里的_GetData函数是与前面BMP，JPEG和GIF图片的_GetData是不同的）
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: _GetData
* 功能说明: 被函数GUI_PNG_DrawEx调用
* 形参: p FIL类型数据
* NumBytesReq 请求读取的字节数
* ppData 数据指针
* Off 如果Off = 1，那么将重新从其实位置读取
* 返回值: 返回读取的字节数
*********************************************************************************************************
*/
static int _GetData(void * p, const U8 ** ppData, unsigned NumBytesReq, U32 Off)
{
static int FileAddress = 0;
FIL *file;
UINT NumBytesRead;
U8 * pData;
pData = (U8 *)*ppData;
file = (FIL *)p;

//
// 设置数据读取位置
//
if(Off == 1) FileAddress = 0;
else FileAddress = Off;
result =f_lseek(file, FileAddress);

//
// 读取数据到缓存
//
result = f_read(file, pData, NumBytesReq, &NumBytesRead);
//
// 返回读取大小
//
return NumBytesRead;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: _ShowPNG1
* 功能说明: 显示PNG图片，使用函数GUI_PNG_DrawEx
* 形参: sFilename 要显示的图片名字
* x 要显示的x轴坐标位置
* y 要显示的y轴坐标位置
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void _ShowPNG1(const char * sFilename, int x, int y)
{
/* 打开文件 */
result = f_open(&file, sFilename, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS);
if (result != FR_OK)
{
return;
}

/* 显示PNG图片 */
GUI_PNG_DrawEx(_GetData, &file, x, y);
/* 关闭文件 */
f_close(&file);
}

lee_st · 2017-1-19 11:38:04

第2步：用户要显示指定的文件1.png，调用函数_ShowPNG1("1.png")即可显示。
通过上面2步就完成了PNG图片的动态显示，这种方式显示PNG图片速度稍慢，实际显示效果参看本章节配套的实验例程说明。

lee_st · 2017-1-19 11:38:20

19.3.4 将PNG格式的图片转换成C文件

将PNG图片转换成C文件需要用到Bin2C.exe小软件，这个软件的下载和使用方法已经在第17章17.3.3小节讲解了，这里不再赘述。比如，我们将1.png图片（此图片在本章教程配套例子的V6-524_STemWin实验_PNG图片显示（RTOS）的Doc文件夹里面）转换成C文件，生成的代码如下：
复制代码
static const unsigned char _ac1[12721UL + 1] = {
0x89, 0x50, 0x4E, 0x47, 0x0D, 0x0A, 0x1A, 0x0A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0D, 0x49, 0x48, 0x44, 0x52, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x08, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE2, 0x98, 0x77, 0x38, 0x00, 0x00, 0x20, 0x00, 0x49, 0x44, 0x41,
0x54, 0x78, 0x9C, 0xDD, 0xBD, 0x79, 0x94, 0x5C, 0xD7, 0x7D, 0xDF, 0xF9, 0xB9, 0xF7, 0x2D, 0xB5, 0x74, 0xF5, 0xDE, 0x68, 0x00, 0x8D, 0x46, 0x03, 0xC4, 0x4A, 0x82, 0x20, 0x08, 0x82, 0x20, 0x09, 0xAE, 0xA2, 0x25, 0x93, 0x12, 0x29, 0x5B, 0x92,
0x65, 0x91, 0x11, 0x6D, 0x29, 0x56, 0x9C, 0x4C, 0x1
/* 其余数据省略 */
}

用户显示时调用函数GUI_PNG_Draw(_ac1, sizeof(_ac1), 0,0)即可。

lee_st · 2017-1-19 11:38:42

9.4 实验例程说明（RTOS）

实验目的：
1. 学习emWin的PNG图片显示。
2. emWin功能的实现在MainTask.c文件里面。
实验内容：
1. K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
2. K2按键按下，实现截图功能，将图片以BMP格式保存到SD卡中。
3. 各个任务实现的功能如下：
App Task Start 任务：实现按键和触摸扫描。
App Task MspPro任务：实现截图功能，将图片以BMP格式保存到SD卡中。
App Task UserIF 任务：按键消息处理。
App Task COM 任务：暂未使用。
App Task GUI 任务：GUI任务。
实验注意：
1. 本实验主要学习emWin的PNG图片显示功能，实验所需的图片文件1.png，2.png，3.png，4.png已经存储到本工程的Doc文件夹下，使用此例子前，请务必将这些文件存储到SD卡根目录中，并将SD卡插到开发板上面。