【报名阶段需要填写的内容】

1. 参赛者姓名（必填项）：

李工

2. 单位或学校名称（选填项）：

北京艾博智电子科技有限公司

3. 当前职务或职称（选填项）：

总工

4. 参赛作品的名字（必填项）：

可用C代码快速开发的液晶屏人机控制器

5. 简要陈述您的idea和作品（必填项）：

    随着物联网大趋势的推进，很多电器都升级为智能电器，而智能电器就需要一块屏幕，能显示更复杂的信息和控制，这就出现了一个特殊的行业，也就是UI体系；但是目前的UI体系要么成本非常高，要么开发起来非常费劲，为此我们着手解决这个问题；大家可以理解为把以前的486电脑整合成一个非常小型化的设备，有良好的开发体系和非常便宜的价格，这样才能切入产业链量产；

   这个产品的核心是需要找一个脚本解释器，同一块屏幕，用户上传不同的脚本，即可展现不同的应用；配合相对应的量产程序，即可迅速制作复杂界面的产品；   

   开始以为做这么一个产品不难，毕竟有lua、miniPython等脚本语言，如果我们定位使用类似stm32f429系列的芯片，可以很容易实现，但是那没有商用价值，顶多算科研研发项目，因为这样这款屏幕量产后生产成本导致的最后售价也会将近200元；因此，我们的目标是在10元以内的MCU上完成这样的功能；（若压缩掉SDIO驱动TF卡，文件读写类，可以压缩到5元左右的芯片上跑）

  我们的产品定位于工控，也就是说，必须解决MCU内存不停分配回收导致的碎片问题，否则不可能长期工作；其次，对内存（RAM)的苛刻要求，也就造就了没有先例，我们主要的一个要求，就是不管你写的程序如何复杂，代码如何长，或者说有一个界面，还是有100个界面，要求的RAM内存必须是一定的，不能说界面数量大，就要求RAM需求大，为此我们费了前面的4个版本，历时4年的开发，才有了现有的内核版本，在这中间我们深刻的理解“没有核心技术”就没有产品 这个道理；

   好了，我们来说说产品：首先整个模块对外，有2个串口和6个IO口，带一块3.5寸480*320的触摸屏（也可以有其他尺寸的屏），其中一个串口连用户的单片机或PLC，可以进行输入输出数据的传递和对各种协议进行脚本解析；另一个串口接ESP8266或NBiot；6个IO可以自行设置输出，输入，AD输入，可由代码控制；

  在软件书写上，我们提供上位机开发，可以直接基于上位机开发，代码非常简单，比如：

    class b1=loadcom(button);     //加载按钮的控件

    void b1.onclick()   //按钮被按下的事件

    {  gpio(1,1);     //1号GPIO 开，输出高电平

    } 

   start();    //界面启动，开始运行

  在开始，我们提供了大量的，包括按钮，图标，菜单，动态GIF ，选择项，等大量的UI组件，可以供用户使用，更关键的是，所有的UI组件也是由脚本直接开发而来的，并支持编译后非源码交付使用，这样可以在整个生态上大家迅速制作出大量的控件，也就是说任何有不满足的需求，就可以自行设计控件，控件的开发也很简单，基本就是使用GD语句完成静态显示和数据的动态显示，以及处理鼠标事件的显示而已，非常方便；

  软件开发上，用户只需要将所需的控件拖拽到屏幕上，设置相应的属性，然后写相应操作后事件的处理代码，既可；对外的串口协议进行了封装，也变成可某个控件的事件；对于需要扩展IO控制的，只需上传数据包即可，界面通过数据绑定逻辑会自动刷新显示，无需写代码；

  这个项目在设计上，考虑了所有的商业因素，比如量产、代码编译加密、防拷贝等因素，而且成本控制的比较好，大约3.5寸的屏最终成品模块可能100元（最新的测算，如果找到资金，进行SIP级别的封装，10K级别的产量，就可以做到销售价70元左右）出头，非常适合应用到各种产品的产业链条中；真正做到“开发板的方便，核心板的价格“；

6. 拟用到的立创商城在售物料（必填项）：

https://item.szlcsc.com/142738.html  GD32f303rct6

https://item.szlcsc.com/175500.html 25Q64

https://item.szlcsc.com/19779.html xpt2046

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充（必填项）：

一块3.5寸液晶屏

8. 拟用到的EDA工具软件名称（必填项）：

绘制PCB 力创EDA

【作品正式发表（报名成功后进入设计阶段）需要填写的内容】

一、作品简介

例如，可以包括但不局限于以下内容：

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片；

 

 

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景； 

        见立项陈述；

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面，有哪些亮点可体现？

       立项陈述中已经讲了，这里再强调一下，我们主要的创新点在于在生态上的技术创新，也就是说，软硬件设备的普及难度很大主要因为要求用户起点水平较高，如果能大幅度降低使用用户的门槛，那将是一个不朽的产品，比如 Micro:Bit 开发板，拥有海量的用户基础，但是他的缺点也很暴露，就是价格太贵，定义市场为教学市场，在实际产品设计中没有人会采用micro:bit；而我们的方法不同，首先使用产业链整合降低成本，3.5寸70元的售价，可以迅速切入用户的产品产业链中，同时把用户分为两种，写控件的和用控件的，这样可以覆盖更多的不同层次的用户，如果我们加大投入，再设计出不少与之匹配的模块，比如AD，电压电流表、电机、温湿度、PM2.5、WIFI、NBIOT、LORA.....那将对教学用户产生根本性质的影响，相信将来，不再有学生在写什么“万年历”程序，因为，用此系统可以在数分钟之内搭建一套；

    在语言上，我们丢弃了C语言中比较难理解的指针概念（这是很多单片机开发者学习C语言的拦路虎），相比我们引入了直接的str变量，可以直接操作字符串；进一步降低学习难度；

二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式，描述您的作品的组成构架，即方案图。

 

   本系统的原理并不复杂，观看上图基本都可以理解，但是难度在于软件的工作量相当的大，图上的每一个小块分类都是一个海量的代码体系，且必须是高质量的代码；

   说实话，如果代码现在丢了的话，不知道还有没有勇气再重新搞一次，太累了；

三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件（官方建议大家尽量用源文件上传），如果是图片，请确保图片是清晰可辨的； 

 

上传的图只是示意图，详细，请直接访问：
https://lceda.cn/editor#id=|95c6f8ca348c4088a7d6d4664bfd7767|9fef2ce659574c60b76706734d75aa92

在硬件实现上，电路并不复杂，中间一块GD32F303RCT6,通过SPI连接flash psram存储器和25Q64的存储器，通过GPIO端口连接液晶屏，以及触摸屏IC 2046，剩下的就是串口以及扩展引出等；屏幕的背光通过PWM端口进行调制；

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

    工作原理其实没有什么可以讲的，基本上就是大学教材《编译原理》的翻版，这里就不再重复了，我们主要讲一下UI层面的选型：

    大家知道，如何快速的驱动MCU接口的液晶屏是一个难点，尤其是在MCU选型上是个问题，开始我们考虑选型stm32F0 或F1 系列，但是此系列的SPI接口速度太低，只有18M，这样SPI 就成了整个系统的瓶颈，而F401系列，居然把PB11给搞丢了（我们需要PB0~~PB15 接MCU16位总线），而再往上的STM32就基本用不起了；然后我们考察了其他型号的MCU，发现GD32F303系列的SPI主频可以上到60M，且支持QSPI，价格10元左右，带SDIO，基本满足我们需求，这点上，比STM32强多了；

    但是在实际研发过程中，也产生可很多意想不到的问题，比如官方GD32F303的库带的样例代码根本上不到60M，后来找到GD官方的技术支持，解决了这个问题，但是却发现QSPI的DMA仍然调不稳定（也不是不通，就是连续工作数小时候几率卡死），费了2~3个月去解决这个不稳定，那真是噩梦，最后还是决定选择普通SPI模式，因为发现GD32的AHB实际也达不到60MQSPI，因此60M QSPI其实意义不大，降低为SPI后，A2 A3 管脚腾出，可以变为第二个串口，看来有得必有失；

    不过鉴于gd的具体情况，我们也在考虑是否有更好的选择；

    现在，一副整屏图（480*320）刷新到屏幕上大约30ms左右，有了这个优良的参数，为屏的使用效果奠定了良好的基础;

    硬件驱动的秘密就在于大量使用DMA来提速，以及双buf乒乓方案等等........

    剩下的就是各种语句的绘制，这些倒是不难，就是代码量非常的大；

  

3.注明所用到的EDA工具软件名称并附上设计链接。

立创EDA：   https://lceda.cn/editor#id=|95c6f8ca348c4088a7d6d4664bfd7767|9fef2ce659574c60b76706734d75aa92

四、材料清单（BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件（关键器件即可），比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的，最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。 

https://item.szlcsc.com/142738.html  GD32f303rct6

https://item.szlcsc.com/175500.html 25Q64

https://item.szlcsc.com/19779.html xpt2046

还有一块外采购的3.5寸液晶屏，带TP的

五、软件部分的描述（选填）

如果您的作品涉及到软件，请列出作品对应的软件工作流程图，及关键部分的例程、源码（如果您想开源的话请上传全部源码）。

    内部的算法基本参考大学教材《编译原理》，这里不再讲述，这里我们来讲述三大机制：

1）控件机制：

    控件是UI的核心，在各大编程语言UI界面中都有控件的概念，控件的概念来源于类的概念，有属性和方法的概念；

首先，我们来看一下一个控件的模板：

//-------声明控件的基础属性，基础属性不可以修改，也不可以调整顺序
int x1=10;#defattr(x1,int,"左上角X1坐标");
int y1 = 10;#defattr(y1,int,"左上角y1坐标");
int x2 = 110;#defattr(x2,int,"右下角X2坐标");
int y2 = 50;#defattr(y2,int,"右下角y2坐标");
int status=0x00008080;#defattr(status,status,"状态寄存器");
int status2 = 0x0000;
//--------开始在此定义控件的用户属性,比如以下常用属性：----------
//str text="演示系统";#defattr(text,str,"显示字符串");
//int dotm = 16;#defattr(dotm,select,"显示汉字的点阵大小","16:16点阵;24:24点阵;32:32点阵;48:48点阵;64:64点阵");
//int cc = 15;#defattr(cc,color,"显示汉字的颜色");
//int bc = 63;#defattr(bc,color,"背景颜色");
//int pic = 0;#defattr(pic,pic,"选择图片");
//--------开始定义内部属性,不加#defattr,即控件内部变量，在上位机属性列表中不出现
//比如： 
//int a=0;

//---create():控件的初始化，可以在此书写有关默认参数的初始化
void create()
{	//在此书写当前页的初始化,比如根据图片的大小，重新计算x2,y2
}

//---draw():绘制背景，所有不变的东西，不随数据变化的东西都称之为背景界面
void draw()
{    //在此书写绘制背景的语句
	//automode(bc); or tranmode(n);//选择显示模式，具体讲解请参见语句说明书
}

//---show():刷新前景数据，也就是自定义属性发生变化时，界面跟着变得部分
void show()
{    //在此书写刷新前景的语句
	//automode(bc); or tranmode(n); //选择显示模式，具体讲解请参见语句说明书
}

//----onmouse方法，用户点击触摸屏上的热区，会调用此方法，其中：
//t:触摸模式： t=0 按下鼠标按钮，相当于触摸屏点击 ;t=1 鼠标移动 ；t=2鼠标抬起
//rn:热区编号，允许一个控件对应多个热区，多个热区靠rn变量识别，对于按钮等整个控件一个热区，可以忽视rn
void onmouse(int t,int rn)
{   //在此书写有关热区处理方法的代码
}

//----ontimer方法：status中设置的定时器会调用此方法
//当本控件有属性数值发生变化后，系统会自动调用show方法显示，定时器代码中无需操作界面
void ontimer()
{   //在此书写有关定期器对数据的修改代码
}

//----在此书写其他的控件方法
//某个方法加： #defattr(方法名,function,"方法说明");语句后，在界面编辑时双击控件，可以在页面程序中立即继承此方法

首先，我们定义一些控件的属性和方法，如上例，属性就是变量，并使用#defattr 宏定义，定义描述，然后书写控件的create事件，绘制背景draw事件，刷新数据的show事件，还有鼠标事件，定时器事件等，于是一个控件就做好了，可以在页面（实际就是窗体）程序中隔离的重复引用，且属性隔离；

 -------------------------------------------

2）CMD机制

 由于是编译系统，系统最后以微码的方式发行（非源码），并最终提供量产加密方案，防止用户写的程序被非法复制； 但是考虑到实际使用，我们增加了CMD语句的解译：

即支持：  l1.text="启动";l1.show();   这样的语句解释执行，但不支持变量和表达式；

其中：l1.show();只是表示可以执行控件的方法示例，如果只是l1.text修改内容，修改后，屏幕会自动完成刷新显示，无需调用l1.show();

CMD机制用于屏幕和其他的单片机通信，当然也可以传输二进制数据包，到屏端使用代码进行协议翻译；

3）数据绑定机制

系统命令中支持 ：  $"电压"="5.0V";  bind(l1.text,"电压”);  就可以实现数据绑定，当单片机通过串口传入：$"电压"="5.0V";语句设置绑定变量后，所有绑定的控件属性会自动更新（所有界面，无需代码）；同时我们可以指定一些绑定变量进行实例化存储，断电不丢失；

六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频，并编辑到本楼（或附上视频链接）。按要求上传视频可获得10分，具体详见活动规则。

软件界面参见 8楼 截图

硬件屏幕操作视频：  https://v.qq.com/x/page/w0757an3rcp.html

上位机操作视频：  https://v.qq.com/x/page/e0761y489yy.html

七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划，及对我们主办方的建议和意见等。 

    这个项目深深感觉到使用通用器件的痛，在各大MCU选型中徘徊不定，感觉真正产业级别的发展，应该从芯片的ASIC级别的来设计产品，可以大幅度降低成本，而通用器件就是通用器件，你能做，别人也能做，完全束缚产品经理的想象；