Azure RTOS GUIX：高性能嵌入式GUI解决方案，助力实时与物联网应用开发

Introduction

In the realm of embedded systems, developing a responsive, reliable, and visually appealing Graphical User Interface (GUI) presents significant challenges. Resource constraints, real-time requirements, and the need for safety certifications in critical applications demand a robust software foundation. ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 GUIX, now part of the Microsoft Azure RTOS family, emerges as a premier solution designed to meet these stringent demands. This article provides a comprehensive overview of GUIX and its companion desktop design tool, GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。, exploring their architecture, features, and the ecosystem built around them.

在嵌入式系统领域，开发一个响应迅速、可靠且视觉吸引力强的图形用户界面（GUI）面临着重大挑战。资源限制、实时性要求以及关键应用中对安全认证的需求，都要求一个健壮的软件基础。ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 GUIX，作为微软Azure RTOS家族的一部分，应运而生，旨在满足这些严格的要求。本文全面概述了GUIX及其配套的桌面设计工具GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。，探讨了它们的架构、特性以及围绕它们构建的生态系统。

Key Concepts and Ecosystem

The Express Logic Legacy and Microsoft Acquisition

The story of GUIX begins with Express Logic, founded by William Lamie—the original author of the Nucleus RTOS. The company's flagship product, the ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 real-time operating system (RTOS), was first released in 1997. Over the years, Express Logic built a comprehensive middleware suite around ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。, including FileX (file system, 1999), NetX (TCP/IP stack, 2002), USBX (USB stack, 2004), and finally, GUIX (embedded UI, 2014). A pivotal moment came in April 2019 when Microsoft acquired Express Logic, integrating its technologies into the Azure Sphere and broader Azure IoT ecosystem as Azure RTOS. This move underscored the industrial strength and strategic value of the ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 portfolio.

GUIX的故事始于Express Logic公司，由Nucleus RTOS的原作者William Lamie创立。该公司的旗舰产品ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。实时操作系统（RTOS）于1997年首次发布。多年来，Express Logic围绕ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。构建了一个全面的中间件套件，包括FileX（文件系统，1999年）、NetX（TCP/IP协议栈，2002年）、USBX（USB协议栈，2004年），以及最终的GUIX（嵌入式UI，2014年）。一个关键转折点发生在2019年4月，微软收购了Express Logic，将其技术整合到Azure Sphere和更广泛的Azure IoT生态系统中，成为Azure RTOS。此举凸显了ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。产品组合的工业级实力和战略价值。

What is ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 GUIX?

GUIX is a professional-grade, event-driven GUI framework specifically designed for deeply embedded, real-time, and resource-constrained IoT applications. Its core design philosophy emphasizes determinism, minimal memory footprint, and high performance. A standout feature is its comprehensive set of safety certifications, making it suitable for safety-critical systems across various industries.

GUIX是一个专业级、事件驱动的GUI框架，专为深度嵌入式、实时且资源受限的IoT应用而设计。其核心设计理念强调确定性、最小内存占用和高性能。一个突出的特点是其全面的安全认证，使其适用于各行业的安全关键型系统。

Core Certifications:

Medical: IEC-62304 Class C (医疗认证: IEC-62304 Class C)
Automotive: IEC-61508 ASIL D (汽车认证: IEC-61508 ASIL D)
Industrial: IEC-61508 SIL 4 (工业认证: IEC-61508 SIL 4)
Transport/Rail: EN50128 (运输/铁路认证: EN50128)

What is GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。?

GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。 is the powerful desktop design tool that accompanies the GUIX runtime. It allows developers and UI designers to create interfaces using a WYSIWYG (What You See Is What You Get) editor. Designers can arrange widgets, define themes, import graphics and fonts, and simulate the interface behavior. Crucially, GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。 generates pure, portable ANSI C code that can be directly integrated into the target embedded application, effectively separating UI design from application logic.

GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。是伴随GUIX运行时的强大桌面设计工具。它允许开发人员和UI设计师使用WYSIWYG（所见即所得）编辑器创建界面。设计师可以排列控件、定义主题、导入图形和字体，并模拟界面行为。关键的是，GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。生成纯净、可移植的ANSI C代码，可以直接集成到目标嵌入式应用中，有效地将UI设计与应用逻辑分离。

Main Analysis: Deep Dive into GUIX Features

3.1 Architecture and Core Components

GUIX is built on a modular and efficient architecture. Let's break down its key components:

GUIX建立在模块化且高效的架构之上。让我们分解其关键组件：

1. Widget Library
GUIX provides a rich set of pre-defined, yet fully customizable widgets (interface elements). This library is designed to be compact and efficient.

Buttons, Sliders, Progress Bars (按钮、滑块、进度条)
Text Inputs, Lists, Scrollbars (文本输入框、列表、滚动条)
Windows, Icons, Charts, Gauges (窗口、图标、图表、仪表)
The library supports complete customization of drawing routines and event handling.

2. Canvas and Drawing Engine
At its heart is a powerful canvas abstraction layer that handles all rendering. It provides:

Hardware Isolation: Decouples application logic from the specific display hardware. (硬件隔离：将应用逻辑与特定显示硬件解耦。)
Clipping & Z-Order Management: Efficiently manages overlapping elements. (裁剪与Z序管理：高效管理重叠元素。)
Dirty Region Management: Only redraws areas of the screen that have changed, optimizing performance. (脏区域管理：仅重绘屏幕上发生变化的区域，优化性能。)
Low-Level Drawing APIs: A comprehensive suite of functions for drawing primitives (lines, circles, arcs, polygons) with support for anti-aliasing, alpha blending, and texture fills. (底层绘图API：一套完整的函数集，用于绘制图元（直线、圆形、弧形、多边形），支持抗锯齿、Alpha混合和纹理填充。)

3. Event-Driven Model
GUIX employs a clean event-driven programming model, which is ideal for responsive UIs.

The main GUIX thread suspends itself when idle, saving CPU cycles. (当空闲时，主GUIX线程会挂起自身，节省CPU周期。)
Input from touchscreens, keyboards, or other devices is translated into events and placed in a queue. (来自触摸屏、键盘或其他设备的输入被转换为事件并放入队列。)
Application code responds to these events (e.g., GX_EVENT_PEN_DOWN, user-defined events). (应用程序代码响应这些事件（例如，GX_EVENT_PEN_DOWN、用户自定义事件）。)

4. Resource Management

Fonts: Includes free TrueType vector fonts and supports pre-rendering to compressed bitmap formats for resource-constrained devices. (字体：包含免费的TrueType矢量字体，并支持为资源受限设备预渲染为压缩位图格式。)
Images: Supports JPEG and PNG decoding, with capabilities for rotation, scaling, and blending. (图像：支持JPEG和PNG解码，具备旋转、缩放和混合功能。)
Color Formats: Extensive support from 1-bit monochrome to 32-bit ARGB, including RGB565 and RGB888 which are common in embedded displays. (颜色格式：广泛支持从1位单色到32位ARGB，包括嵌入式显示中常见的RGB565和RGB888。)

3.2 Memory Requirements and Performance

One of GUIX's strengths is its scalability to fit very small footprints.

GUIX的优势之一是其可扩展性，能够适应非常小的内存占用。

Minimum Configuration: For displays with integrated GRAM and self-refresh technology (where no canvas buffer is needed in RAM), GUIX can run in as little as 13.2 KB of Flash and 4 KB of RAM. (最小配置：对于具有集成GRAM和自刷新技术的显示屏（无需在RAM中保留画布缓冲区），GUIX可以在仅13.2 KB Flash和4 KB RAM中运行。)
Canvas Memory: When a canvas buffer is required, its size is calculated simply: Canvas RAM (bytes) = width * height * (bits_per_pixel / 8). (画布内存：当需要画布缓冲区时，其大小计算简单：画布RAM（字节）= 宽度 * 高度 * (每像素位数 / 8)。)
Optimized for Speed: Written entirely in C with minimal internal call hierarchy and optimized clipping/drawing routines, GUIX is designed for fast execution on resource-constrained microcontrollers. (速度优化：完全用C语言编写，具有最小的内部调用层次和优化的裁剪/绘图例程，GUIX专为在资源受限的微控制器上快速执行而设计。)

3.3 Development Workflow with GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。

The synergy between GUIX and GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。 defines an efficient development workflow.

GUIX和GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。之间的协同作用定义了一个高效的开发工作流程。

Design on Desktop: UI designers use GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。's visual editor to create screens, define widgets, set properties, and establish navigation flows. (在桌面上设计：UI设计师使用GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。的可视化编辑器创建屏幕、定义控件、设置属性并建立导航流程。)
Generate Code: With a click, GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。 generates all necessary C source and header files. These files contain the UI structure, resource IDs, and theme definitions. (生成代码：点击一下，GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。生成所有必要的C源文件和头文件。这些文件包含UI结构、资源ID和主题定义。)
Integrate with Application: The generated code is added to the embedded project. Developers then write application-specific event handlers and business logic, linking them to the UI via the resource IDs. (与应用集成：生成的代码被添加到嵌入式项目中。然后，开发人员编写应用特定的事件处理程序和业务逻辑，通过资源ID将它们与UI链接起来。)
Iterate: The UI can be modified in GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。 and code re-generated without affecting the core application logic, enabling parallel work between designers and engineers. (迭代：可以在GUIX Studio微软为GUIX提供的桌面端可视化开发工具。开发者可以在此工具中通过拖拽等方式设计GUI界面（包括屏幕、控件、主题、资源等），工具会自动生成对应的、可在目标硬件上编译运行的ANSI C代码，实现UI设计与应用逻辑代码的分离。中修改UI并重新生成代码，而不影响核心应用逻辑，从而实现设计师和工程师之间的并行工作。)

3.4 Safety and Reliability

As highlighted repeatedly, GUIX's certification pedigree is unmatched in the realm of small-footprint GUI frameworks. These certifications are not merely badges; they represent a rigorous development process, extensive testing, and documented adherence to standards required for medical devices, automotive systems, industrial controls, and railway applications. This makes GUIX a "safe choice" for projects where failure is not an option.

正如反复强调的，GUIX的认证资质在小内存占用的GUI框架领域是无与伦比的。这些认证不仅仅是徽章；它们代表了严格的开发流程、广泛的测试以及符合医疗设备、汽车系统、工业控制和铁路应用所需标准的文档化遵循。这使得GUIX成为那些不允许失败的项目的一个"安全选择"。

Conclusion and Community

ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 GUIX presents a compelling solution for developers needing a professional, certified, and high-performance GUI on embedded systems. Its combination of a small footprint, powerful studio tool, and rigorous safety credentials bridges the gap between simple display libraries and heavyweight desktop GUI frameworks. The acquisition by Microsoft and integration into Azure RTOS ensures its continued development and support within the growing IoT landscape.

ThreadX一款由Express Logic公司开发（后被微软收购）的高性能、高可靠性实时操作系统（RTOS）。以其极小的内核尺寸、卓越的实时性和通过众多行业最高等级安全认证而著称，广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制、医疗设备等安全关键领域。 GUIX为需要在嵌入式系统上使用专业、经过认证且高性能GUI的开发人员提供了一个引人注目的解决方案。它结合了小内存占用、强大的设计工具和严格的安全认证，填补了简单显示库和重量级桌面GUI框架之间的空白。被微软收购并整合到Azure RTOS中，确保了其在不断增长的物联网领域内的持续开发和支持。

Official Resources: Source code and documentation are available on the Azure RTOS GitHub. (官方资源：源代码和文档可在 Azure RTOS GitHub 上获取。)
Community Forum: For practical discussions, troubleshooting, and sharing experiences, a dedicated forum is available (e.g., the referenced armbbs.cn thread). (社区论坛：用于实践讨论、故障排除和经验分享，有专门的论坛可用（例如，引用的armbbs.cn帖子）。)

Whether you are building a medical device, a car dashboard, an industrial HMI, or a smart home appliance, GUIX provides the tools and the foundation to create interfaces that are not only visually impressive but also robust and reliable.

无论您是在构建医疗设备、汽车仪表盘、工业HMI还是智能家电，GUIX都提供了创建界面的工具和基础，这些界面不仅视觉上令人印象深刻，而且健壮可靠。