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第25章 emWin6.x的JPEG图片显示(硬件解码）
本期主要讲emWin支持的JPEG硬件解码方式，相比于软件解码，硬件解码要快很多。
25.1 初学者重要提示
25.2 JPEG图片基础知识
25.3 JPEG图片的API函数及其显示方法
25.4 实验例程说明（RTOS）
25.5 实验例程说明（裸机）
25.6 总结
25.1 初学者重要提示
1、 借助STM32H7支持的硬件JPEG解码，emWin底层使用硬件JPEG， 实现更简单， 裸机800*480大小的JPEG图片显示需要20ms左右，加上emWin后多了一层显示机制，现在需要30ms左右。简单的图片25ms左右就行。
2、 STM32H7的硬件JPEG讲解在V7板子BSP驱动教程的第57和58章：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86980 。
3、 JPEG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
下图是英文版手册里面API函数的位置：
4、 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。
25.2 JPEG图片基础知识
关于JPEG图片格式方面的知识，推荐大家看wiki百科上面的介绍：
- https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG 讲解非常详细。
- 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/JPEG 。
- 更多JPEG文件的知识可以google或者百度进行了解。
推荐初学者了解一下JPEG文件的格式，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JPEG图片了。
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下面这点小知识还是要知道的：
JPEG 是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家小组）的缩写，是第一个国际图像压缩标准。JPEG图像压缩算法能够在提供良好的压缩性能的同时，具有比较好的重建质量，被广泛应用于图像、视频处理领域。由于JPEG优良的品质，使其在短短几年内获得了成功，被广泛应用于互联网和数码相机领域，网站上80%的图像都采用了JPEG压缩标准。
这里有一点要特别的注意：出于法律原因，不得分发JPEG编码的代码。JPEG编码似乎归属于IBM、AT&T和Mitsubishi所有的专利。因此，从法律上讲，如未获得一个或多个许可，则不能使用JPEG编码。因此，emWin的API函数仅支持解码，不支持编码。
25.3 JPEG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JPEG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JPEG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），显示速度相对较快。
本章教程会对这两种方式都进行说明：
- int GUI_JPEG_Draw(const void * pFileData, int DataSize, int x0, int y0);
此函数直接从地址pFileData读取JPEG文件数据，将图片显示到用户设置的位置（x0, y0）。
- int GUI_JPEG_DrawEx(GUI_GET_DATA_FUNC * pfGetData, void * p, int x0, int y0);
此函数通过其回调函数pfGetData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JPEG图片需要多少RAM？这主要有两部分组成，JPEG解码本身需要大约33KB的RAM，外加图片的不同长度对RAM需求的影响，具体公式如下：
大约RAM大小 = 图像的X大小* 80字节 33KB。
不同长度的JPEG图片的RAM需求取决于JPEG图片压缩类型，比如下面三种压缩类型：
JPEG图片解码所需的内存由emWin动态分配。绘制JPEG图像后，将释放整个RAM。这里举一个例子：比如要显示800*480的JPEG图片大约需要 800*80 字节 33KB ，即97KB的内存。
25.3.1 硬件JPEG接口函数重定向
通过函数GUI_JPEG_SetpfDrawEx可以实现emWin的JPEG绘制重定向。
代码语言：javascript复制/* 重定向JPEG绘制采用硬件JPEG */
GUI_JPEG_SetpfDrawEx(JPEG_X_Draw);25.3.2 硬件JPEG底层实现
底层实现放在了JPEGConf.c文件里面，代码如下：
代码语言：javascript复制 /* 重定向JPEG绘制采用硬件JPEG */
GUI_JPEG_SetpfDrawEx(JPEG_X_Draw);
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: JPEG_X_Draw
* 功能说明: 硬件JPEG绘制
* 形 参: ---
* 返 回 值: 绘制是否成功
*********************************************************************************************************
*/
int JPEG_X_Draw(GUI_GET_DATA_FUNC * pfGetData, void * p, int x0, int y0)
{
U8 *ppData;
GUI_LOCK();
_Context.xPos = x0;
_Context.yPos = y0;
_Context.pfGetData = pfGetData;
_Context.pVoid = p;
_Context.Error = 0;
/* 初始化硬件JPEG，并申请空间 */
if (_IsInitialized == 0)
{
_IsInitialized = 1;
JPEG_Handle.Instance = JPEG;
HAL_JPEG_Init(&JPEG_Handle);
#if AutoMalloc == 0
/* 申请一块内存空间，用于加载JPEG图片 */
_Context.hWorkBuffer = GUI_ALLOC_AllocNoInit(LoadPicSize);
_Context.pWorkBuffer = GUI_ALLOC_h2p(_Context.hWorkBuffer);
/* 申请一块内存空间，用于存放解码完成的数据 */
_Context.hOutBuffer = GUI_ALLOC_AllocNoInit(DrawPicSize);
_Context.pOutBuffer = GUI_ALLOC_h2p(_Context.hOutBuffer);
#endif
}
#if AutoMalloc == 1
/* 申请一块内存空间，用于加载JPEG图片 */
_Context.hWorkBuffer = GUI_ALLOC_AllocNoInit(LoadPicSize);
_Context.pWorkBuffer = GUI_ALLOC_h2p(_Context.hWorkBuffer);
/* 申请一块内存空间，用于存放解码完成的数据 */
_Context.hOutBuffer = GUI_ALLOC_AllocNoInit(DrawPicSize);
_Context.pOutBuffer = GUI_ALLOC_h2p(_Context.hOutBuffer);
#endif
/* 读取JPEG数据，并解码 */
_Context.NumBytesInBuffer = _Context.pfGetData(_Context.pVoid, (const U8 **)&ppData, LoadPicSize, 0);
JPEG_Decode_DMA(&JPEG_Handle, (uint32_t)ppData, _Context.NumBytesInBuffer, (uint32_t)_Context.pWorkBuffer);
/* 解码完成 */
while(Jpeg_HWDecodingEnd == 0)
{
}
/* 获取JPEG图片格式信息后，做颜色格式转换 */
HAL_JPEG_GetInfo(&JPEG_Handle, &JPEG_Info);
DMA2D_Copy_YCbCr_To_RGB((uint32_t *)_Context.pWorkBuffer,
(uint32_t *)_Context.pOutBuffer ,
0,
0,
JPEG_Info.ImageWidth,
JPEG_Info.ImageHeight,
PicPixelFormat,
JPEG_Info.ChromaSubsampling);
/* 绘制JPEG图片 */
_DrawBitmap(_Context.xPos, _Context.yPos, (void const *)_Context.pOutBuffer , JPEG_Info.ImageWidth, JPEG_Info.ImageHeight, JPEG_Info.ImageWidth*2, 16);
#if AutoMalloc == 1
/* 释放动态内存hMem */
GUI_ALLOC_Free(_Context.hWorkBuffer);
GUI_ALLOC_Free(_Context.hOutBuffer );
#endif
GUI_UNLOCK();
return _Context.Error;
}代码中关于硬件JPEG的实现，在V7的BSP驱动手册第57和58章有详细说明。大家使用的时候，注意JPEGConf.c文件开头的宏定义配置即可：
代码语言：javascript复制/*
*********************************************************************************************************
* 宏定义
*********************************************************************************************************
*/
#define AutoMalloc 0 /* 0 申请后不释放, 1 使用完毕后释放 */
#define LoadPicSize 1024*600*4 /* 最大支持的加载的图片大小 */
#define DrawPicSize 1024*600*4 /* 图片解码出来后，可以使用的缓冲大小 */
#define PicPixelFormat LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565 /* 当前显示屏使用的颜色格式 */25.3.3 硬件JPEG绘制
硬件JPEG底层重定向后，大家使用函数GUI_JPEG_Draw就可以绘制，下面是从SD卡加载JPEG后，采用硬件JPEG绘制的参考代码：
代码语言：javascript复制/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: _ShowJPEG2
* 功能说明: 显示JPEG图片
* 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: 返回绘制了JPEG图片的内存设备句柄。
*********************************************************************************************************
*/
void _ShowJPEG2(const char *sFilename, int x, int y)
{
char *_acBuffer;
GUI_HMEM hMem;
uint32_t t0, t1, i, count = 0;
char buf[50];
/* 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.obj.objsize);
/* 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.obj.objsize, &bw);
if (result != FR_OK)
{
return;
}
/*刷新20次，串口打印速度数值，时间单位ms */
for(i = 0; i < 20; i )
{
t0 = GUI_GetTime();
GUI_JPEG_Draw(_acBuffer, file.obj.objsize, x, y);
t1 = GUI_GetTime() - t0;
printf("速度 = %dmsrn", t1);
count = t1;
}
/* 求出刷新20次的平均速度 */
sprintf(buf, "speed = %dms/frame", count/i);
GUI_DispStringAt(buf, 10, 10);
/* 释放动态内存hMem */
GUI_ALLOC_Free(hMem);
/* 关闭文件 */
f_close(&file);
}25.4 实验例程说明（RTOS）
配套例子：
V7-530_emWin6.x实验_JPEG图片显示(RTOS硬解方式)
实验目的：
- 学习emWin的JPEG图片显示。
- emWin功能的实现在MainTask.c文件里面。
实验内容：
1、K1按键按下，串口或者RTT打印任务执行情况（串口波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
2、(1) 凡是用到printf函数的全部通过函数App_Printf实现。
(2) App_Printf函数做了信号量的互斥操作，解决资源共享问题。
3、默认上电是通过串口打印信息，如果使用RTT打印信息：
MDK AC5，MDK AC6或IAR通过使能bsp.h文件中的宏定义为1即可
#define Enable_RTTViewer 1
4、各个任务实现的功能如下：
App Task Start 任务 ：启动任务，这里用作BSP驱动包处理。
App Task MspPro任务 ：消息处理，这里用作LED闪烁。
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。
μCOS-III任务调试信息（按K1按键，串口打印）：
RTT 打印信息方式：
程序设计：
任务栈大小分配：
μCOS-III任务栈大小在app_cfg.h文件中配置：
#define APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE 512u
#define APP_CFG_TASK_MsgPro_STK_SIZE 2048u
#define APP_CFG_TASK_COM_STK_SIZE 512u
#define APP_CFG_TASK_USER_IF_STK_SIZE 512u
#define APP_CFG_TASK_GUI_STK_SIZE 2048u
任务栈大小的单位是4字节，那么每个任务的栈大小如下：
App Task Start 任务 ：2048字节。
App Task MspPro任务 ：8192字节。
App Task UserIF 任务 ：2048字节。
App Task COM 任务 ：2048字节。
App Task GUI 任务 ：8192字节。
系统栈大小分配：
μCOS-III的系统栈大小在os_cfg_app.h文件中配置：
#define OS_CFG_ISR_STK_SIZE 512u
系统栈大小的单位是4字节，那么这里就是配置系统栈大小为2KB
emWin动态内存配置：
GUIConf.c文件中的配置如下：
代码语言：javascript复制#define EX_SRAM 1/*1 used extern sram, 0 used internal sram */
#if EX_SRAM
#define GUI_NUMBYTES (1024*1024*24)
#else
#define GUI_NUMBYTES (100*1024)
#endif通过宏定义来配置使用内部SRAM还是外部的SDRAM做为emWin的动态内存，当配置：
#define EX_SRAM 1 表示使用外部SDRAM作为emWin动态内存，大小24MB。
#define EX_SRAM 0 表示使用内部SRAM作为emWin动态内存，大小100KB。
默认情况下，本教程配套的所有emWin例子都是用外部SDRAM作为emWin动态内存。
emWin界面显示效果：
800*480分辨率界面效果。
25.5 实验例程说明（裸机）
配套例子：
V7-529_emWin6.x实验_JPEG图片显示(裸机硬解方式)
实验目的：
- 学习emWin的JPEG图片显示。
- emWin功能的实现在MainTask.c文件里面。
emWin界面显示效果：
800*480分辨率界面效果。
emWin动态内存配置：
GUIConf.c文件中的配置如下：
代码语言：javascript复制#define EX_SRAM 1/*1 used extern sram, 0 used internal sram */
#if EX_SRAM
#define GUI_NUMBYTES (1024*1024*24)
#else
#define GUI_NUMBYTES (100*1024)
#endif通过宏定义来配置使用内部SRAM还是外部的SDRAM做为emWin的动态内存，当配置：
#define EX_SRAM 1 表示使用外部SDRAM作为emWin动态内存，大小24MB。
#define EX_SRAM 0 表示使用内部SRAM作为emWin动态内存，大小100KB。
默认情况下，本教程配套的所有emWin例子都是用外部SDRAM作为emWin动态内存。
25.6 总结
总的来说，H7 32位SDRAM绘制JPEG图片的性能已经比较给力，实际项目中推荐将JPEG图片加载到emWin动态内存，然后绘制到内存设备中，再通过内存设备函数显示此JPEG图片的速度非常快，推荐项目中使用。
另外，由于JPEG图片比较小，且V7板子使用的STM32H743XI有2MB的内部flash，所以使用Bin2C.exe软件将JPEG图片转换成C文件添加到MDK或者IAR工程里面再下载到内部flash也是很方便的。
