vxworks中如何使用UGL实现封闭图形的填充

发布时间：2021-12-22 10:41:39 作者：小新
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# VxWorks中如何使用UGL实现封闭图形的填充

## 1. UGL图形库概述

### 1.1 UGL简介
UGL（Universal Graphics Library）是VxWorks实时操作系统提供的一个轻量级图形库，专门为嵌入式系统设计。它具有以下特点：
- 硬件抽象层设计，支持多种显示设备
- 提供基本2D图形绘制功能
- 内存占用小，执行效率高
- 支持多任务环境下的图形操作

### 1.2 UGL基本功能
UGL提供的主要图形功能包括：
- 基本图元绘制（点、线、矩形、圆等）
- 区域填充操作
- 位图操作
- 简单的文本输出
- 颜色管理

## 2. 封闭图形填充基础

### 2.1 填充算法原理
在UGL中实现封闭图形填充主要基于以下算法：
1. **扫描线填充算法**：通过水平扫描线确定填充边界
2. **种子填充算法**：从内部点开始向外扩散填充
3. **边缘标志算法**：通过跟踪边界路径进行填充

### 2.2 UGL相关API
UGL提供的主要填充相关函数：

```c
/* 矩形填充 */
UGL_STATUS uglRectFill (
    UGL_GC_ID gcId, 
    UGL_POS x, 
    UGL_POS y, 
    UGL_SIZE width, 
    UGL_SIZE height
);

/* 多边形填充 */
UGL_STATUS uglPolygonFill (
    UGL_GC_ID gcId,
    UGL_POINT * pPointArray,
    UGL_UINT32 numPoints
);

/* 通用区域填充 */
UGL_STATUS uglRegionFill (
    UGL_GC_ID gcId,
    UGL_REGION_ID regionId
);

3. 基本图形填充实现

3.1 矩形填充示例

#include <ugl/ugl.h>

void demoRectFill(UGL_GC_ID gc) {
    UGL_COLOR red = uglColorMake(255, 0, 0, UGL_COLOR_FORMAT_RGB);
    
    /* 设置填充颜色 */
    uglGcForegroundSet(gc, red);
    
    /* 填充矩形 */
    uglRectFill(gc, 50, 50, 200, 150);
}

3.2 圆形填充实现

UGL没有直接提供圆形填充函数，需要通过多边形近似实现：

#define PI 3.1415926
#define CIRCLE_SEGMENTS 36

void drawFilledCircle(UGL_GC_ID gc, int x0, int y0, int radius) {
    UGL_POINT points[CIRCLE_SEGMENTS];
    float angle;
    int i;
    
    for(i = 0; i < CIRCLE_SEGMENTS; i++) {
        angle = 2 * PI * i / CIRCLE_SEGMENTS;
        points[i].x = x0 + (UGL_POS)(radius * cos(angle));
        points[i].y = y0 + (UGL_POS)(radius * sin(angle));
    }
    
    uglPolygonFill(gc, points, CIRCLE_SEGMENTS);
}

4. 复杂多边形填充

4.1 多边形定义与填充

对于不规则封闭图形，可以使用uglPolygonFill函数：

void demoPolygonFill(UGL_GC_ID gc) {
    UGL_POINT pentagon[5] = {
        {100, 50},  /* 顶点1 */
        {150, 100}, /* 顶点2 */
        {125, 175}, /* 顶点3 */
        {75, 175},  /* 顶点4 */
        {50, 100}   /* 顶点5 */
    };
    
    uglGcForegroundSet(gc, uglColorMake(0, 255, 0, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
    uglPolygonFill(gc, pentagon, 5);
}

4.2 注意事项

顶点必须按顺时针或逆时针顺序排列
多边形必须是简单多边形（不自交）
最大顶点数受UGL配置限制

5. 高级填充技术

5.1 图案填充

UGL支持使用位图作为填充图案：

void demoPatternFill(UGL_GC_ID gc) {
    UGL_BITMAP_ID patternBmp;
    UGL_BMP_DESC bmpDesc;
    
    /* 创建8x8的棋盘图案 */
    UGL_UINT8 patternData[8] = {
        0xAA, 0x55, 0xAA, 0x55, 
        0xAA, 0x55, 0xAA, 0x55
    };
    
    bmpDesc.width = 8;
    bmpDesc.height = 8;
    bmpDesc.bitsPerPixel = 1;
    bmpDesc.pData = patternData;
    
    patternBmp = uglBitmapCreate(&bmpDesc);
    
    /* 设置填充图案 */
    uglGcPatternSet(gc, patternBmp);
    uglGcFillModeSet(gc, UGL_FILL_MODE_PATTERN);
    
    /* 使用图案填充矩形 */
    uglRectFill(gc, 50, 50, 200, 200);
    
    uglBitmapDestroy(patternBmp);
}

5.2 区域填充

对于复杂的不规则区域，可以先创建区域对象再填充：

void demoRegionFill(UGL_GC_ID gc) {
    UGL_REGION_ID region;
    UGL_RECT rects[3] = {
        {50, 50, 100, 100},
        {75, 75, 150, 150},
        {100, 100, 200, 200}
    };
    
    /* 创建区域并添加矩形 */
    region = uglRegionCreate();
    uglRegionRectsAdd(region, rects, 3);
    
    /* 填充区域 */
    uglGcForegroundSet(gc, uglColorMake(0, 0, 255, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
    uglRegionFill(gc, region);
    
    uglRegionDestroy(region);
}

6. 性能优化技巧

6.1 减少绘图操作

批量处理多个填充操作
使用双缓冲技术减少闪烁
只重绘需要更新的区域

6.2 内存管理

复用图形上下文(GC)对象
对静态图案使用缓存
及时释放不再使用的资源

6.3 硬件加速

启用UGL的硬件加速功能
根据硬件特性优化填充算法
使用DMA传输大型填充区域

7. 常见问题解决

7.1 填充不完整

可能原因： 1. 顶点顺序不正确 2. 多边形自交 3. 坐标超出显示范围

解决方案：

/* 检查顶点顺序 */
UGL_BOOL isClockwise = uglPolygonIsClockwise(points, numPoints);

/* 使用更大的画布区域 */
uglGcClipRectSet(gc, &fullScreenRect);

7.2 性能问题

优化建议： 1. 简化复杂多边形 2. 降低填充精度要求 3. 使用矩形填充代替多边形填充

7.3 内存不足

处理方法： 1. 减少同时使用的图形对象 2. 使用更小的位图图案 3. 优化区域定义

8. 实际应用案例

8.1 仪表盘填充实现

void drawSpeedometer(UGL_GC_ID gc, int speed) {
    /* 绘制表盘背景 */
    uglGcForegroundSet(gc, uglColorMake(200, 200, 200, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
    uglRectFill(gc, 50, 50, 200, 200);
    
    /* 绘制速度指示区域 */
    int angle = speed * 180 / MAX_SPEED;
    fillArc(gc, 150, 150, 80, -90, angle - 90, 
           uglColorMake(255, 0, 0, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
}

8.2 地图区域填充

void fillMapRegion(UGL_GC_ID gc, MapRegion *region) {
    UGL_POINT *points = (UGL_POINT *)malloc(region->pointCount * sizeof(UGL_POINT));
    
    /* 转换坐标点 */
    for(int i = 0; i < region->pointCount; i++) {
        points[i].x = region->points[i].x + MAP_OFFSET_X;
        points[i].y = region->points[i].y + MAP_OFFSET_Y;
    }
    
    /* 填充区域 */
    uglGcForegroundSet(gc, region->fillColor);
    uglPolygonFill(gc, points, region->pointCount);
    
    free(points);
}

9. 总结

在VxWorks中使用UGL实现封闭图形填充需要注意以下几点： 1. 根据图形复杂度选择合适的填充方法 2. 正确管理图形资源和内存 3. 针对实时系统特点进行性能优化 4. 处理边界条件和异常情况

通过合理使用UGL提供的填充函数和优化技术，可以在嵌入式系统中实现高效的图形填充功能，满足各种工业控制和图形显示需求。

附录：完整示例代码

#include <ugl/ugl.h>
#include <math.h>

#define SCREEN_WIDTH  640
#define SCREEN_HEIGHT 480

void graphicsDemo() {
    UGL_DEVICE_ID devId;
    UGL_GC_ID gc;
    UGL_DISPLAY_ID display;
    
    /* 初始化UGL */
    uglInitialize();
    
    /* 创建设备和显示上下文 */
    devId = uglDriverFind(UGL_DISPLAY_TYPE, 0);
    display = uglDisplayCreate(devId, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
    gc = uglGcCreate(display);
    
    /* 填充演示 */
    uglGcForegroundSet(gc, uglColorMake(255, 255, 255, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
    uglRectFill(gc, 0, 0, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
    
    /* 绘制填充矩形 */
    uglGcForegroundSet(gc, uglColorMake(255, 0, 0, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
    uglRectFill(gc, 50, 50, 100, 150);
    
    /* 绘制填充多边形 */
    UGL_POINT triangle[3] = {{200, 50}, {300, 200}, {100, 200}};
    uglGcForegroundSet(gc, uglColorMake(0, 255, 0, UGL_COLOR_FORMAT_RGB));
    uglPolygonFill(gc, triangle, 3);
    
    /* 清理资源 */
    uglGcDestroy(gc);
    uglDisplayDestroy(display);
    uglUninitialize();
}

”`