APM32F411在RT-Thread系統(tǒng)下移植LVGL-8.3

1. LVGL簡單介紹

關于LVGL的介紹，大家可以去它的官方文檔查看。下面關于LVGL的介紹均是引用自對官方文檔的翻譯。

LVGL，全稱是 Light and Versatile Graphics Library ，是一款免費開源的輕量多功能圖形庫。LVGL 提供創(chuàng)建嵌入式 GUI 所需的一切，該 GUI 具有易于使用的圖形元素、美觀的視覺效果和低內(nèi)存占用。

主要特性：

· 強大的構建塊，如按鈕、圖表、列表、滑塊、圖像等。

· 具有動畫、抗鋸齒、不透明度、平滑滾動的高級圖形

· 各種輸入設備，如觸摸板、鼠標、鍵盤、編碼器等

· UTF-8 編碼的多語言支持

· 多顯示器支持，即同時使用多個TFT、單色顯示器

· 具有類似 CSS 樣式的完全可定制的圖形元素

· 獨立于硬件：與任何微控制器或顯示器一起使用

· 可擴展：能夠使用很少的內(nèi)存（64 kB 閃存、16 kB RAM）進行操作

· 支持操作系統(tǒng)、外部存儲器和 GPU，但不是必需的

· 即使具有高級圖形效果，也可進行單幀緩沖區(qū)操作

· 用 C 編寫以實現(xiàn)最大兼容性（C++ 兼容）

· 無需嵌入式硬件即可在 PC 上啟動嵌入式 GUI 設計的模擬器

· 綁定到 MicroPython

· 快速 GUI 設計的教程、示例、主題

· 文檔可在線獲取并以 PDF 形式提供

· 根據(jù) MIT 許可免費且開源

運行的設備要求：

基本上，每個能夠驅動顯示器的現(xiàn)代控制器都適合運行 LVGL。最低要求是：

· 16、32 或 64 位微控制器或處理器

· 建議使用 > 16 MHz 時鐘速度

· 閃存/ROM：> 64 kB 用于非常重要的組件（建議> 180 kB）

· 內(nèi)存：

靜態(tài) RAM 使用量：~2 kB，具體取決于所使用的功能和對象類型堆棧：> 2kB（建議> 8 kB）動態(tài)數(shù)據(jù)（堆）：> 2 KB（如果使用多個對象，建議> 48 kB）。LV_MEM_SIZE通過在 中設置lv_conf.h。顯示緩沖區(qū)：> “水平分辨率”像素（建議> 10 “水平分辨率” ）MCU 或外部顯示控制器中的一個幀緩沖區(qū)

· C99 或更新版本的編譯器

2. LVGL學習資源

下面搜集了一些LVGL的學習資源。

1、LVGL官網(wǎng)：

https://lvgl.io/

2、LVGL官網(wǎng)文檔教程：

https://docs.lvgl.io/master/

3、百問網(wǎng)對LVGL官方文檔的翻譯：

https://lvgl.100ask.net/master/

4、LVGL Github倉庫：

https://github.com/lvgl/lvgl

5、lvgl基于Visual sudio 的PC模擬器

https://github.com/lvgl/lv_sim_visual_studio

6、百問網(wǎng)基于LVGL的一個項目：

https://forums.100ask.net/t/topic/602

3. 移植前準備

移植的硬件平臺：

MCU：APM32F411

LCD驅動芯片：ST7789V

觸摸IC：CST816T

本次移植是基于 RT-Thread 系統(tǒng)上運行 LVGL 的，所以在移植前，我們需要準備好可以正常運行 RT-Thread 的Demo工程（可以到極海官網(wǎng)下載APM32F411的SDK）。

另外，還需準備好可以正常運行LCD的驅動和觸摸IC的驅動的代碼。

1、準備一份可以運行RT-Thread的Demo工程

2、下載LVGL_8.3源碼

到官方 Github 倉庫，然后選擇 LVGL_8.3 版本。

下載到的LVGL源碼，然后存放到工程目錄下的 middlewares 文件夾。

4. LVGL移植

4.1 移動和修改移植的接口文件

（1）移植接口文件修改

下載了LVGL的源碼之后，我們把移植要使用到的接口文件，修改文件名后，放到工程目錄的另一個文件夾。

（2）移植配置文件修改

在LVGL源碼的根目錄下有一個 lv_conf_template.h 頭文件，這個文件是 LVGL 庫的配置文件，可以修改該文件來設置庫的基本行為，禁用未使用的模塊和功能，調(diào)整編譯時緩沖區(qū)的大小等。

上面把LVGL移植接口和配置文件都復制到了工程的下面這個目錄：

4.2 Keil工程配置

（1）Keil工程添加文件

把LVGL的源碼導入到Keil工程下，其中 LVGL 源碼目錄下的 src 目錄的C文件可以全部導入Keil工程，然后再導入LVGL的移植接口文件。如下圖：

導入完成之后如下：

（2）修改工程頭文件路徑包含

（3）勾選C99模式

LVGL源碼的編譯需要C99模式的支持，不然會出現(xiàn)大量的報錯。

4.3 LVGL修改源碼

（1）修改 startup_apm32f411.s 文件的棧大小

官方提供的啟動文件的棧設置的比較小，我們需要改大一些。

（2）修改LVGL的配置文件 lvgl_conf.c

然后，下面是LVGL各個模塊的配置，可以根據(jù)自己的需要是否打開還是關閉。

該文件還有色彩深度的配置，顯示屏寬高的配置等，需要根據(jù)自己的硬件進行配置，不一一列舉了。

（3）修改LVGL顯示接口文件lv_port_disp.c

該文件就是LVGL的顯示接口文件，需要我們先準備好LCD顯示的描點函數(shù)。該文件主要要修改的點有：

1、打開顯示接口文件宏定義

2、修改lv_port_disp_init函數(shù)

對于lv_port_disp_init函數(shù)，官方提供了3種寫緩存的方式及設置顯示分辨。我們可以選擇其中一種方式即可，修改后的函數(shù)如：

void lv_port_disp_init(void)

{

/*-------------------------

* Initialize your display

* -----------------------*/

disp_init();

/*-----------------------------

* Create a buffer for drawing

*----------------------------*/

/**

* LVGL requires a buffer where it internally draws the widgets.

* Later this buffer will passed to your display driver's `flush_cb` to copy its content to your display.

* The buffer has to be greater than 1 display row

*

* There are 3 buffering configurations:

* 1. Create ONE buffer:

* LVGL will draw the display's content here and writes it to your display

*

* 2. Create TWO buffer:

* LVGL will draw the display's content to a buffer and writes it your display.

* You should use DMA to write the buffer's content to the display.

* It will enable LVGL to draw the next part of the screen to the other buffer while

* the data is being sent form the first buffer. It makes rendering and flushing parallel.

*

* 3. Double buffering

* Set 2 screens sized buffers and set disp_drv.full_refresh = 1.

* This way LVGL will always provide the whole rendered screen in `flush_cb`

* and you only need to change the frame buffer's address.

*/

/* Example for 1) */

static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;

static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * DISP_BUFFER_LINES]; /*A buffer for 10 rows*/

lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_HOR_RES * DISP_BUFFER_LINES); /*Initialize the display buffer*/

// /* Example for 2) */

// static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_2;

// static lv_color_t buf_2_1[MY_DISP_HOR_RES * DISP_BUFFER_LINES]; /*A buffer for 10 rows*/

// static lv_color_t buf_2_2[MY_DISP_HOR_RES * DISP_BUFFER_LINES]; /*An other buffer for 10 rows*/

// lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_2, buf_2_1, buf_2_2, MY_DISP_HOR_RES * DISP_BUFFER_LINES); /*Initialize the display buffer*/

// /* Example for 3) also set disp_drv.full_refresh = 1 below*/

// static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_3;

// static lv_color_t buf_3_1[MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES]; /*A screen sized buffer*/

// static lv_color_t buf_3_2[MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES]; /*Another screen sized buffer*/

// lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_3, buf_3_1, buf_3_2,

// MY_DISP_VER_RES * MY_DISP_VER_RES); /*Initialize the display buffer*/

/*-----------------------------------

* Register the display in LVGL

*----------------------------------*/

static lv_disp_drv_t disp_drv; /*Descriptor of a display driver*/

lv_disp_drv_init(&disp_drv); /*Basic initialization*/

/*Set up the functions to access to your display*/

/*Set the resolution of the display*/

disp_drv.hor_res = MY_DISP_HOR_RES;

disp_drv.ver_res = MY_DISP_VER_RES;

/*Used to copy the buffer's content to the display*/

disp_drv.flush_cb = disp_flush;

/*Set a display buffer*/

disp_drv.draw_buf = &draw_buf_dsc_1;

/*Required for Example 3)*/

//disp_drv.full_refresh = 1;

/* Fill a memory array with a color if you have GPU.

* Note that, in lv_conf.h you can enable GPUs that has built-in support in LVGL.

* But if you have a different GPU you can use with this callback.*/

//disp_drv.gpu_fill_cb = gpu_fill;

/*Finally register the driver*/

lv_disp_drv_register(&disp_drv);

}

3、修改disp_flush函數(shù)

該函數(shù)就是調(diào)用底層LCD描點函數(shù)進行繪制UI界面的。

// LCD描點函數(shù)

void LCD_Color_Fill(u16 sx, u16 sy, u16 ex, u16 ey, u16 *color)

{

u16 i, j;

u16 height, width;

width = ex - sx + 1;

height = ey - sy + 1;

LCD_Address_Set(sx,sy+OFFSET_Y,ex,ey+OFFSET_Y);

for (i = 0; i < height; i++)

{

for (j = 0; j < width; j++)

{

LCD_WR_DATA(color[i * width + j]);

}

}

}

static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)

{

// 調(diào)用底層LCD描點函數(shù)

LCD_Color_Fill(area->x1, area->y1, area->x2, area->y2, (uint16_t *)color_p);

/*IMPORTANT!!!

*Inform the graphics library that you are ready with the flushing*/

lv_disp_flush_ready(disp_drv);

}

4.4 添加和修改RT-Thread環(huán)境的LVGL文件支持

我們需要把LVGL運行在RT-Thread系統(tǒng)，所以我們需要添加LVGL的RT-Thread接口文件。官方其實已經(jīng)做好了對應的文件，我們復制到工程目錄下修改即可。

（1）添加LVGL的RT-Thread接口文件到Keil工程

然后把這兩個文件加入到Keil工程目錄下：

（2）修改lv_rt_thread_conf.h頭文件

因為官方已經(jīng)做好了RT-Thread接口文件了，我們只需要簡單修改即可。修改如下：

4.5 添加LVGL Demo例程

前面的移植和修改代碼已經(jīng)完成了LVGL的移植工程，下面我們添加一個簡單的 LVGLDemo 例程進行測試。

我們可以在官方的源碼目錄 .demos 目錄下選一個示例程序，或者也可以自己找一個其他的簡單的LVGL示例代碼。我下面選一個日歷demo例程進行演示。

最后編譯工程源碼和下載到APM32F411中。

編譯會有一些警告，這是LVGL源碼引入的，有些語**有警告，可以暫時忽略。

在APM32F411運行結果如下：

5. 給LVGL添加觸摸接口

前面的移植已經(jīng)把顯示接口給完成了，而且上面也可以正常顯示了。但是LVGL的輸入接口還沒移植進來，不過有了前面的移植過程，添加觸摸輸入接口就很簡單了。主要就是修改 lv_port_indev.c 文件。

（1）把 lv_port_indev.c 文件的宏定義改為1

（2）修改 touchpad_is_pressed 和 touchpad_get_xy 函數(shù)

/*Return true is the touchpad is pressed*/

static bool touchpad_is_pressed(void)

{

/*Your code comes here*/

uint8_t num = cst816t_get_touch_points_num(); // 是否有觸摸點

if ((num != 0) && (num != 0xFF))

{

return true;

}

else

{

return false;

}

}

/*Get the x and y coordinates if the touchpad is pressed*/

static void touchpad_get_xy(lv_coord_t * x, lv_coord_t * y)

{

/*Your code comes here*/

// uint16_t tp_x = 0, tp_y = 0;

cst816t_read_pos((uint16_t *)x, (uint16_t *)y); // 底層獲取觸摸坐標函數(shù)

// (*x) = tp_x;

// (*y) = tp_y;

}

cst816t_read_pos 函數(shù)是要我們先寫好的獲取觸摸坐標的函數(shù)。另外還有一些沒用到的代碼我給注釋掉了。

增加完上述代碼就可以發(fā)現(xiàn)在屏幕可以點擊進行修改日期了，說明觸摸接口移植完成。

最后，APM32F411在RT-Thread系統(tǒng)下移植LVGL工程就全部完成了。整個過程還是比較簡單的，而且網(wǎng)上也有很多相關的教程。不過移植過程中還是碰到不是小問題的，有些細節(jié)并沒有在文章中一一寫出來，在移植過程中遇到一些問題就需要我們根據(jù)報錯提示對應解決就好。另外，在移植前最重要的就是要保證LCD驅動和觸摸驅動代碼正確，然后再進行移植，這樣出現(xiàn)問題我們比較好分析和定位問題。