关注+星标公众号，不错过精彩内容
作者 | 量子君
微信公众号 | 极客工作室
【LVGL进阶日记】专栏介绍
本章目录
前言 一、问题背景/现状 二、过程分析/优化的思路 三、结论和经验 四、附录 总结
前言
一、LVGL简介
在加载外部flash字库时，字库刷新速度明显慢于内部存储的字库
字库文件组成：索引区+段位区+偏移区+MAP点阵数据区
二、过程分析/优化的思路
首先怀疑SPI读取速度过慢，由于SPI速率设置为8M，故理论上不存在此问题。
字库显示原理分为LVGL内部处理流程和通过LITTLE FS读取外部字库信息两部分，通过LOG打印时间戳(NRF_RTC1->COUNTER)，查看两部分的时间差异。（为排除干扰，内外字库只显示一个相同的文字）。
首先获取整个调度逻辑的耗时，只查看内外部字库差异点时间，故从_user_font_get_glyph_dsc2接口开始打印(注：此次使用的文字unicode码为0xad6d)，到_user_font_get_bitmap2接口里的mg_font_get_mapdata函数（此函数是读取外部FLASH的函数）执行完毕结束。
通过log，发现外部字库需要32个时钟周期,内部字库需要16个，且_user_font_get_glyph_dsc2函数被调用了11次，user_font_get_bitmap 2被调用了3次。
查找步骤4两个函数被多次调用的原因，查看LVGL源码，根据调用次数及文字的字模信息发现，_user_font_get_bitmap2的调用次数与字模高度有关，LVGL会按照字模高度8的倍数进行多次调用，_user_font_get_glyph_dsc2函数会在获取字模的长宽高等数据时被多次调用；等于说要显示一个文字，如果字高为24，需要至少调用三次_user_font_get_glyph_dsc2，但获取外部点阵数据的函数每次都是将所有点阵信息一次性读取，等于重复了三次，内部字库虽也需读三次，但读片内FLASH速度快，不存在此问题，故此处为一个耗时点。
上述问题采用的方案是每次调用mg_font_get_mapdata时，先判断UNICODE码和文件ID是否变化，若无变化，将上次读取的信息返回即可，若不同，才将信息清空，重新获取，但改良后发现文字刷新速度仍然肉眼可见的延迟，可见仍存在其他问题。而经过上述步骤，目前仅剩读外部字库的代码逻辑与文件系统内部逻辑未排查，故继续排查这两部分。
获取map数据需要两步，先通过mg_font_get_map_infor读取存储map信息的4字节偏移地址数据，然后根据此偏移地址和map的字节数，通过mg_font_get_mapdata读取map数据，这两个步骤为必要步骤，故无法优化此过程。
分析低层文件系统逻辑，首先查看调用的文件系统读函数需要花费多长时间，下图三函数为读数据的入口函数，读数据有两部分，seek函数定位读起始地址，read函数读取数据，通过log打印时间，发现read函数耗时较长，由于底层挂载的读函数为SPI驱动函数，之前已排除SPI驱动本身问题，故将范围缩小到文件系统内部的读处理机制上。
通过下图四log发现，一次文件的读操作，需要调用将近10次SPI读函数，读取一个map有两个读步骤（先读偏移地址，再根据偏移地址读数据），共调用近20次SPI读，继续查看文件系统读的源码，发现文件系统内部会从一个文件的末尾开始按照块的方式向前遍历，检索数据，为验证此逻辑，我们显示韩文字库最后一个字，发现时间变短，只消耗了一个时间周期，证明猜测正确。
通过步骤九，证明数据的读取速度，与数据存于文件中的位置有关，由于索引信息位于文件最开头处，虽只有4字节，但耗费时间较长，而且大部分显示的文字也位于文件前端且大小为40字节，故总体时间变长。针对此问题，解决方案为将索引与数据分为两个文件存储，这样，索引的读取时间降低，可提高一定的速度，也可将文件中位于后端的生僻字去除，减小文件大小，减少遍历时间。
在系统整体优先级优化上，由于目前key与lvgl两线程优先级相同，LVGL的卡顿会影响KEY的响应，从而也给使用者造成卡顿现象，我们可以将按键优先级变高，或采用时间片轮询模式处理相同优先级任务，提高响应速度，从而使码表整体的响应速度提高。
三、结论和经验
实现LVGL的字库调用，逻辑图如下：
- get_glyph_dsc：获取字模的各种信息,包括字模高度宽度，偏移量，字节数等，此函数会在实现逻辑里多次调用；
- get_glyph_bitmap：获取字模map数据,且调用次数需要通过调用get_glyph_dsc来获取；
文件系统内部检索逻辑：文件系统内部会从一个文件的末尾开始按照块的方式向前遍历，故越靠前的文件内容，会花费更多时间，且通过查阅资料，littlefs文件系统，有一种擦写均衡模式，不会将一个块写满再写下一个块，写入的数据越多，占的块越多，而读操作不会跨块进行，故读的次数增加。
四、附录
关于LITTLE FS读写性能的介绍参考以下文章：
LittleFs文件系统：(https://www.jianshu.com/p/e229247c4f6b)
关于littlefs文件系统的效率问题：(https://blog.csdn.net/tjcwt2011/article/details/120021910?utm_medium=distribute.pc_aggpage_search_result.none-task-blog-2~aggregatepage~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-5-120021910-null-null.pc_agg_new_rank&utm_term=littlefs%E6%96%87%E4%BB%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F&spm=1000.2123.3001.4430)
总结
本章介绍了LVGL外部字库刷新速度优化的详细步骤。
