使用GUI Guider工具開發(fā)嵌入式GUI應(yīng)用(2)

引言

GUI Guider本質(zhì)上是一個方便嵌入式開發(fā)者基于LVGL開發(fā)GUI應(yīng)用的源碼生成器工具，其作用是幫助開發(fā)者生成LVGL的應(yīng)用源碼，GUI Guider最終生成的源碼將要被部署到具體的嵌入式硬件平臺上才能發(fā)揮作用。因此，包含了GUI Guider生成源碼的嵌入式工程的源碼，大體分成兩部分：

• 支撐LVGL源碼的基本MCU工程框架，其中包含MCU芯片的驅(qū)動程序，液晶屏顯示模塊的驅(qū)動程序，LVGL組件的源碼，以及對LVGL組件基于液晶屏顯示模塊的移植源碼
• LVGL應(yīng)用部分的源碼，這主要就是GUI Guider生成的源碼了。

本節(jié)將分別介紹如何獲取和使用這兩部分源碼，最終創(chuàng)建一個可以聯(lián)動GUI Guider軟件將LVGL應(yīng)用部署到MCU平臺上的工程。

創(chuàng)建LVGL基本MCU工程

獲取移植LVGL的源碼工程

當開發(fā)者準備開發(fā)GUI應(yīng)用時，可以從各種渠道獲取手頭上正在使用的開發(fā)板上的移植了LVGL的源碼工程。通常微控制器芯片原廠會的SDK軟件庫中會提供這樣的樣例工程，當然，有時也會需要開發(fā)者對直接拿到的源碼工程進行微調(diào)，比如根據(jù)手頭板子的實際電路，改改時鐘，調(diào)整引腳等等。靈動官方的MindSDK中，為PLUS-F5270開發(fā)板創(chuàng)建了適配了LVGL的源碼工程，軟件和硬件都兼容BIRD-F5開發(fā)板，可以直接拿來用。

如果開發(fā)者實在沒找到適用于自己手頭上開發(fā)板上現(xiàn)成的移植好LVGL的工程，需要自行適配，大體的思路是：

• 適配顯示屏模塊驅(qū)動
• 將顯示屏模塊填充到LVGL的軟件框架中，完成對LVGL的適配

實際上，在lvgl-gui-guider-dev項目中，還包含了一個使用SPI接口對接1.8寸小顯示屏模塊的工程lvgl_v8_basic_spi，就是基于原本使用FSMC接口接顯示屏模塊的工程，換用SPI接口的顯示屏模塊驅(qū)動改出來的。

通過bootloader使用外擴qspiflash存儲大尺寸固件程序

在實際編譯包含LVGL的工程時，最終生成的固件文件可能會比較大，例如本例中使用的微控制器芯片MM32F5270片內(nèi)的256KB Flash堪堪能用，再稍微增加一些頁面元素，F(xiàn)lash存儲空間就不夠用了。例如，在一個僅僅在屏幕上顯示“Hello World”的工程，在不開優(yōu)化的情況下，對Flash的占用就已經(jīng)達到了370KB，這已是不可能寫入到片內(nèi)Flash。

直接的解法，可以通過啟用編譯器優(yōu)化，壓縮代碼大小，如圖x所示。

圖x 調(diào)整LVGL工程的編譯選項

啟用-Oz編譯選項后，可以將代碼大小壓縮至210KB左右。

但如果以后需要使用更多的組件，例如添加一張圖片等等，仍會碰到片內(nèi)Flash容量不夠的限制。為此，結(jié)合MM32F5270微控制器具有QSPI和XIP的特性，一個更有效的解法，是將程序放在外擴的spiflash存儲器上執(zhí)行。具體做法，是實現(xiàn)一個bootloader，引導(dǎo)程序到外擴的qspiflash存儲設(shè)備中并運行。例如，基于MM32F5270的合封的qspiflash存儲芯片的MM32F5280芯片，就額外擴展了2MB的容量，這對于一些小型的嵌入式GUI應(yīng)用已經(jīng)足夠用了。

lvgl-gui-guider-dev項目中，包含了一個bootloader_qspi_qpi_mode的工程，實現(xiàn)了微控制器芯片上電啟動后，先進入片內(nèi)Flash執(zhí)行的bootloader程序，包括初始化QSPI接口并配置qspiflash存儲芯片的工作模式，使用QPI模式（運行程序的速度快些，但不能使用默認的下載算法文件成功下載）或者是普通4線模式（可以在默認使用默認的下載算法文件正常下載，但運行程序的速度慢些）。

關(guān)于qspiflash存儲芯片的QPI模式，這里做一些補充說明。qspiflash存儲芯片每次上電啟動，默認進入1/2/4線模式，每次都需要主機發(fā)送特殊的QPI命令，才能激活qspiflash存儲芯片的QPI模式。當通過“解鎖”操作（在外擴spiflash存儲芯片上啟用4線模式）將外擴的qspiflash芯片配置為4線模式后，MCU可以通過普通的4線模式和QPI模式訪問qspiflash存儲芯片中的數(shù)據(jù)，但通過普通4線模式訪問qspiflash芯片時，需要48個時鐘（8個時鐘送指令，24個時鐘送地址，8個時鐘空等待，8個時鐘送數(shù)據(jù)）才能傳送4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，使用QPI模式訪問qspiflash存儲芯片時，僅需要18個時鐘（2個時鐘送指令，6個時鐘送地址，2個時鐘空等待，8個時鐘傳數(shù)據(jù)）就能傳4個數(shù)據(jù)。

如果想讓存放在qspiflash存儲芯片中的程序運行得快一些，就需要在bootloader中啟用QPI模式，但使用Keil下載程序到qspiflash存芯片時需要確保停用QPI模式，僅能在普通4線模式下下載程序，這意味著在qspiflash存儲芯片復(fù)位后不能運行bootloader。

spiflash存儲芯片的4線模式是非易失的，但QPI模式的配置不是非易失的，需要每次在bootloader啟用qspiflash程序之前發(fā)送相應(yīng)的命令激活spiflash以啟用QPI模式。復(fù)位微控制器芯片后，spiflash芯片本身不復(fù)位，會繼續(xù)保持在QPI模式。因此，為了讓Keil的下載算法在bootloader之前接管對未啟用QPI模式的qspiflash存儲芯片的訪問權(quán)，需要在整塊板子的上電復(fù)位時，讓微控制器芯片進入到內(nèi)部bootrom中的程序（按住boot0按鍵），此時，spiflash芯片上電復(fù)位到常規(guī)4線模式，因MCU被拐到內(nèi)部的bootrom中，未被bootloader中啟動QPI模式，此時，是可以通過Keil的下載算法向spiflash芯片下載程序的。

本例設(shè)計的bootloader，可以通過一個指定的按鍵（PA0），選擇啟動至普通4線模式或者QPI模式：

• 默認情況下，不按按鍵，啟動到QPI模式。不可以通過Keil下載程序到qspiflash芯片（下載失?。?。
• 按鍵線下，啟動到普通4線模式?？梢酝ㄟ^Keil下載算法將程序下載到qspiflash存儲芯片。

關(guān)于下載算法和QPI模式的沖突，還可以通過調(diào)整下載算法的實現(xiàn)解決：在下載算法中執(zhí)行下載操作之前，先通過QSPI外設(shè)模塊暫時停用QPI模式，切換到普通4線模式（只有進入QSPI接口的“間接模式”才能發(fā)送寫數(shù)據(jù)的命令，“直接模式”是純粹的讀數(shù)模式），然后才能逐個數(shù)據(jù)包地向qspiflash擦除數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)。當寫完了全部可執(zhí)行程序文件的數(shù)據(jù)后，再配置QSPI外設(shè)為直接模式，恢復(fù)對使用地址映射的方式訪問qspiflash設(shè)備。最后，切換程序指針PC，跳轉(zhuǎn)到qspiflash的存儲空間執(zhí)行程序。

相對于bootloader工程，開發(fā)者編寫包含液晶驅(qū)動程序和LVGL組件的應(yīng)用工程中，就需要調(diào)整linker文件，將編譯生成的指令語句和對象實體，安置在qspiflash映射的地址空間中。

OK，無論如何，此時通過外擴qspiflash，解決了Flash存儲空間不夠的問題。

創(chuàng)建LVGL應(yīng)用源碼

在GUI Guider中創(chuàng)建新項目

GUI Guider可以將圖形開發(fā)界面中創(chuàng)建的UI素材，自動生成對應(yīng)的LVGL函數(shù)調(diào)用序列源碼，并存放成C語言文件，可被應(yīng)用工程直接編譯。

啟動GUI Guider軟件后，選擇“創(chuàng)建新項目”，選擇使用LVGL v8。如圖x所示。

圖x 在GUI Guider中為新建項目選擇LVGL v8

下一步，可以選擇GUI Guider已經(jīng)適配的開發(fā)板，這里能看到的都是NXP的板子，包括IMXRT、LPC、MCX系列微控制器的開發(fā)板。本例中使用的是清單之外的板子，可以用“Simulator”虛擬的一塊板子。如上圖x所示。

下一步，可以選擇一個應(yīng)用的模板，例如，可以選擇帶按鈕和計數(shù)器的“ButtonCounter”，或者一個儀表盤的樣子，這里包含了很多可以直接使用的樣例工程，供開發(fā)者選擇合適的模板，微調(diào)后用于自己的項目中。本例選擇使用一個空的工程模板“EmptyUI”，先搭建一個最簡單的工程框架。如上圖x所示。

下一步，可以配置工程的屬性。這里指定新項目的名稱為“gui”，這個名字將用于新項目新建源文件目錄的目錄名；然后配置新項目存放的路徑為應(yīng)用工程路徑下，以方便加入到應(yīng)用工程中；配置色彩模式為16位，這個是LVGL緩存數(shù)據(jù)的格式；配置屏幕尺寸，這個同在具體開發(fā)板上適配的屏幕尺寸有關(guān)，對應(yīng)在GUI Guider項目中創(chuàng)建相同尺寸的畫板。如上圖x所示。

最后創(chuàng)建工程，即可在GUI Guider中看到新建項目的編輯界面。如圖x所示。

圖x GUI Guider新建項目的編輯界面

切記，要關(guān)閉“是否顯示鍵盤”選項，如果不需要這個功能，關(guān)掉它可以顯著節(jié)約大量Flash存儲占用。然后，點擊生成源碼的圖標，就可以生成當前編輯界面下顯示內(nèi)容對應(yīng)的LVGL代碼源文件了。如圖x所示。

圖x 在GUI Guider中生成LVGL源碼

將GUI Guider生成的源碼添加到MCU的源碼工程

GUI Guider生成的項目目錄位于MCU的源碼工程目錄下，其中生成的與GUI Guider編輯界面對應(yīng)的C語言源碼可以直接加入到MCU源碼工程中參與編譯。如圖x所示。

figure-gui-guider-source-files-1

圖x 在MCU工程目錄下包含GUI Guider生成的源碼

其中，generated和custom目錄下的源文件都可以被加入到Keil工程中，generated目錄下存放的文件在GUI Guider中每次生成代碼更新的源文件，custom目錄下是用戶自定義的、但與UI界面相關(guān)的代碼。將這些源文件加入到Keil工程中。如圖x所示。

在Keil工程中加入GUI Guider生成的源文件

不要忘記，還要添加這些源文件的引用路徑。如圖x所示。

圖x 在Keil工程中加入GUI Guider生成源文件的引用路徑

最后，試著調(diào)通Keil工程，清理掉編譯錯誤。

從編譯輸出的消息來看，當前這次編譯產(chǎn)生的代碼已經(jīng)為381732字節(jié)（Code + RO Data + RW Data），已經(jīng)遠遠超出了MM32F5270片內(nèi)Flash的256KB限制。此時，如果仍想使用片內(nèi)Flash存放程序，可以試著調(diào)整Keil工程的編譯選項。如前文所述，或者可使用本文中設(shè)計的Bootloader開發(fā)方式，調(diào)整Linker文件，將程序文件的內(nèi)容映射到片外擴展的qspiflash上。在本例后續(xù)展示的開發(fā)用例，為了避免編譯生成代碼大小的限制，均使用使用Bootloader開發(fā)方式。

將程序下載到開發(fā)板上，可以看到連接到開發(fā)板上的TFT顯示屏上已經(jīng)顯示了GUI Guider上繪制出的同款“Hello World”了。