【说在前面的话】
从“追求小巧为主性能为辅”改为“追求图形性能为主、降低资源消耗为辅”——以此与“资源日趋丰富”的MCU发展趋势相适应。 在2D GPU的支持方面: 从过去死等硬件加速器完成操作,到现在的让CPU与GPU可以完全并行操作; 从过去只能连接一个2D加速方式,到现在理论上“同时”支持多个硬件加速方法存在,包括但不限于 DMA2D 2DGPU 以 Helium和NEON为代表的 SIMD加速 专门用于图形处理的处理器内核 LVGL8只能在Arm-2D(Helium加速)和2D GPU加速之间二选一,而LVGL9允许Arm-2D(Helium加速)和2D-GPU同时存在,并使用Arm-2D(Helium)为2D-GPU兜底——也就是将2D GPU做不了的事情丢回(fall-back)Helium加速后的软件去做。 过去为LVGL8提供加速可谓“开膛破肚”“极其暴力”——要想实现最佳的效果,不对LVGL的内核(sw draw)进行魔改是几乎不可能的事情。而LVGL9则提供了全新的 LVGL Intrinsics 机制——通过这些宏,可以简单、定向的为指定的2D操作提供加速。 LVGL8允许用户通过设定颜色深度(LV_COLOR_DEPTH)的方式指定其内核所使用的颜色格式(16bit对应RGB565);而在LVGL9中LV_COLOR_DEPTH指定的只是用户屏幕所使用的颜色,内核为了追求性能统一使用ARGB8888作为颜色格式——换句话说,无论你的资源文件是怎样不同的格式,在运行时刻(Runtime),LVGL9的内核流水线都会将其首先转换为ARGB8888后再进行统一处理;同理处理好的显示缓冲只会在送往LCD进行刷新前,转换成用户所制定的颜色格式。
其它修改还包括“缩写风格”、“API名称”、“包括颜色格式在内的常见的枚举名称”、Benchmark的官方跑分算法、Widgets Demo的内容等等,这里就不一一列举。详情请参考官方文档,这里就不再赘述。
https://github.com/lvgl/lvgl/blob/master/docs/README_zh.rst
关于LVGLv8.4.x,它是 LVGL8 的维护性更新——只做了一些修修补补的工作——API保持不变,用LVGL做产品的小伙伴可以放心食用。关于LVGL8的部署和使用注意事项,大家可以参考往期文章《》。
本文将着重介绍MDK环境下使用LVGL9 cmsis-pack的部署方法,正片开始:
【如何获取 LVGL cmsis-pack】
1、用户可以通过LVGL在Github的仓库直接下载:
https://github.com/lvgl/lvgl/raw/v9.1.0/env_support/cmsis-pack/LVGL.lvgl.9.1.0.pack
2、关注公众号【裸机思维】后,发送消息“LVGL”获取网盘链接。
3、用户也直接通过MDK的Pack-Installer进行直接安装,就像lwIP那样:
无论采用哪种方法,一旦完成安装,以后就可以通过Pack-Installer来获取最新版本啦。
【如何在MDK中部署LVGL】
步骤一:配置RTE
在RTE配置界面中找到LVGL(确保下拉列表中选中的是LVGL9),将其展开:
与其它平台下部署LVGL不同,cmsis-pack允许大家像点菜那样只将所需的模块(或者功能)加入到工程中。值得注意的是:
这里必点的是“Essential”,它是LVGL的核心服务。
如果你的系统中使用了RTOS,则推荐在OS Abstraction Layer的下拉列表中选择勾选对应的OS支持:
LVGL9还针对常见的硬件平台提供了现成的驱动支持,通过Display 下拉列表,我们可以轻松的获取对应的支持——免去移植的烦恼:
如果Display列表中没有我们所需的驱动,或者我们希望自己动手完成移植,则可以通过“Porting”来添加移植所需的模板:
此时,我们就已经可以成功编译了。
步骤二:配置LVGL
该文件其实就是LVGL官方移植文档中所提到的lv_conf.h,它是基于lv_conf_template.h 修改而来。值得说明的是,一些模块的开关宏都被删除了,例如:
LV_USE_DRAW_PXP
LV_USE_DRAW_DAVE2D
……
这是因为,当我们在RTE配置窗口中勾选对应选项时,cmsis-pack就会自动把对应的宏定义加入到 RTE_Components.h 里——换句话说,再也不用我们手动添加啦!
其它对LVGL的配置,请参考官方文档,这里就不再赘述。
步骤三:使用模板进行移植
这些模板极大的简化了我们的驱动移植过程,下面,我们将以lv_port_disp_template为例,为大家介绍这些模板的使用方法:
1、打开 lv_port_disp_template.h,将开头处 #if 0 修改为 #if 1,使整个头文件生效:
2、打开 lv_port_disp_template.c,将开头处 #if 0 修改为 #if 1,使整个远文件生效。
4、根据官方 porting 文档的指导,根据你的硬件实际情况,在三种缓冲模式中做出选择:
需要特别强调的是:如果你的系统没有 DMA或者替用户完成Frame Buffer刷新的专门LCD控制器,那么双缓冲其实是没有意义的(因为无论如何都是CPU在干活,因此不会比单缓冲模式有任何性能上的本质不同)。
5、找到 disp_init() 函数,并在其中添加LCD的初始化代码。 该函数会被 lv_port_disp_init() 调用。
6、找到 disp_flush()函数,并根据你的硬件实际情况,将其改写。比如这是使用 GLCD_DrawBitmap进行实现的参考代码:
/*Flush the content of the internal buffer the specific area on the display.
*`px_map` contains the rendered image as raw pixel map and it should be copied to `area` on the display.
*You can use DMA or any hardware acceleration to do this operation in the background but
*'lv_display_flush_ready()' has to be called when it's finished.*/
static void disp_flush(lv_display_t * disp_drv, const lv_area_t * area, uint8_t * px_map)
{
if (disp_flush_enabled) {
do {
lv_color_format_t color_format = lv_display_get_color_format(disp_drv);
int32_t width = area->x2 - area->x1 + 1;
int32_t height = area->y2 - area->y1 + 1;
int32_t stride = lv_draw_buf_width_to_stride( width, color_format);
width *= lv_color_format_get_bpp(color_format) >> 3;
if (width == stride) {
break;
}
uint8_t *src_ptr = px_map;
uint8_t *des_ptr = px_map;
for (int y = 0; y < height; y++) {
lv_memcpy(des_ptr, src_ptr, width);
src_ptr += stride;
des_ptr += width;
}
} while(0);
GLCD_DrawBitmap(area->x1, //!< x
area->y1, //!< y
area->x2 - area->x1 + 1, //!< width
area->y2 - area->y1 + 1, //!< height
(const uint8_t *)px_map);
}
/*IMPORTANT!!!
*Inform the graphics library that you are ready with the flushing*/
lv_display_flush_ready(disp_drv);
}
/**
\fn int32_t GLCD_DrawBitmap (uint32_t x, uint32_t y, uint32_t width, uint32_t height, const uint8_t *bitmap)
\brief Draw bitmap (bitmap from BMP file without header)
\param[in] x Start x position in pixels (0 = left corner)
\param[in] y Start y position in pixels (0 = upper corner)
\param[in] width Bitmap width in pixels
\param[in] height Bitmap height in pixels
\param[in] bitmap Bitmap data
\returns
- \b 0: function succeeded
- \b -1: function failed
*/
int32_t GLCD_DrawBitmap (uint32_t x,
uint32_t y,
uint32_t width,
uint32_t height,
const uint8_t *bitmap)
这里,5个参数之间的关系如下图所示:
很多LCD都支持一个叫做“操作窗口”的概念,这里的窗口其实就是上图中的矩形区域——一旦你通过指令设置好了窗口,随后连续写入的像素就会被依次自动填充到指定的矩形区域内(而无需用户去考虑何时进行折行的问题)。
此外,如果你有幸使用带LCD控制器的芯片——LCD的显示缓冲区被直接映射到Cortex-M芯片的4GB地址空间中,则我们可以使用简单的存储器读写操作来实现上述函数,以STM32F746G-Discovery开发板为例:
//! STM32F746G-Discovery
#define GLCD_WIDTH 480
#define GLCD_HEIGHT 272
#define LCD_DB_ADDR 0xC0000000
#define LCD_DB_PTR ((volatile uint16_t *)LCD_DB_ADDR)
int32_t GLCD_DrawBitmap (uint32_t x,
uint32_t y,
uint32_t width,
uint32_t height,
const uint8_t *bitmap)
{
volatile uint16_t *phwDes = LCD_DB_PTR + y * GLCD_WIDTH + x;
const uint16_t *phwSrc = (const uint16_t *)bitmap;
for (int_fast16_t i = 0; i < height; i++) {
memcpy ((uint16_t *)phwDes, phwSrc, width * 2);
phwSrc += width;
phwDes += GLCD_WIDTH;
}
return 0;
}
7、在 main.c 中加入对 lv_port_disp_template.h 的引用:
8、在main()函数中对LVGL进行初始化:
int main(void)
{
...
lv_init();
lv_port_disp_init();
...
while(1) {
}
}
至此,我们就完成了LVGL在MDK工程的部署。是不是特别简单?
【时间相关的移植】
关注公众号【裸机思维】后,向后台发送关键字“perf_counter” 获取对应的cmsis-pack网盘链接。下载后安装。
打开RTE配置窗口,找到 Utilities 后展开,选中 perf_counter的 Core:
int main(void)
{
/* 配置 MCU 的系统时钟频率 */
/* 重要:更新 SystemCoreClock 变量 */
SystemCoreClockUpdate();
/* 初始化 perf_counter */
init_cycle_counter(true);
...
while(1) {
}
...
}
需要特别说明的是:
调用 init_cycle_counter() 之前,最好通过 SystemCoreClockUpdate() 来将当前的系统频率更新到关键全局变量 SystemCoreClock 上。你当然也可以自己用赋值语句来做,比如:
extern uint32_t SystemCoreClock;
SystemCoreClock = 72000000ul; /* 72MHz */
如果你已经有应用或者RTOS占用了SysTick(一般都是这样),则应该将 true 传递给 init_cycle_counter() 作为参数——告诉 perf_counter SysTick已经被占用了;反之则应该传递 false,此时 perf_counter 会用最大值 0x00FFFFFF来初始化SysTick。
步骤三:更新超级循环
最新版本的LVGL为用户提供了一个全新的方式来周期性的刷新 LVGL任务函数:lv_timer_periodic_handler()。无论是裸机还是RTOS环境,你都可以简单的将其插入超级循环中——LVGL就会以LV_DEF_REFR_PERIOD指定的毫秒数为间隔刷新LVGL的任务函数,例如:
int main(void)
{
...
lv_init();
lv_port_disp_init();
lv_port_indev_init();
...
while(1) {
lv_timer_periodic_handler();
}
}
【跑分从未如此简单】
问题顺利解决!
在 main.c 中加入对 lv_demo_benchmark.h 的“间接”引用:
在 LVGL 初始化代码后,加入benchmark 无脑入口函数:
int main(void)
{
lv_init();
lv_port_disp_init();
lv_demo_benchmark();
while(1) {
lv_timer_periodic_handler(5);
}
}
编译,运行,走起:
再次编译运行,就一切正常了:
(注意,上图为LVGL9在FVP中仿真的效果,不代表实际性能)
【跑Widgets Demo从未如此简单】
在 main.c 中加入对 lv_demo_widgets.h 的“间接”引用:
在 LVGL 初始化代码后,加入 Demo Widgets 的无脑入口函数:
int main(void)
{
lv_init();
lv_port_disp_init();
lv_demo_benchmark();
lv_demo_widgets();
while(1) {
lv_timer_periodic_handler(5);
}
}
需要特别注意的是:要跑这个Demo,Stack(栈)不能小于 4K,切记,切记!
编译,运行,走起:
【说在后面的话】
此外,如果你是Raspberry Pi Pico的爱好者,还可以参考这个官方仓库(“又”是我维护的哦):
https://github.com/lvgl/lv_port_raspberry_pi_pico_mdk
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