實戰(zhàn)貼:開源GUI LittlevGL在MCU上的移植

前幾天看見正點原子發(fā)布了LittlevGL的教程，這個GUI貌似又火了，于是應(yīng)讀者要求，我也來移植一下，將正點原子的這個GUI移植到小熊派上，不到一會功夫就搞定了，總的來說挺簡單，沒遇到什么特別的障礙，因為正點原子把坑都幫我們繞過了，直接改下一些基本配置就可以成功顯示，但是從頭開始移植一個可不簡單噢，要詳細(xì)看官方文檔和說明。

先上直接移植正點原子例程成功后的效果，下載例程文末。

這節(jié)我們不借助正點原子的例程，直接編寫一個最簡單的demo：顯示一個標(biāo)簽。

1、簡單介紹GUI框架LittlevGL

LittlevGL是一款免費開源的圖形庫，具有易于使用的圖形元素，簡潔美觀的視覺效果；同時內(nèi)存占用低，可在小型嵌入式設(shè)備上使用。

• LittlevGL中文網(wǎng)站：
  https://littlevgl.cn/
• LittlevGL源碼:
  https://github.com/littlevgl/lvgl
• LittlevGL演示例程：
  https://github.com/lvgl/lv_examples

2、移植LittlevGL到小熊派

首先，得有一個最基本的OLED驅(qū)動例程，實現(xiàn)初始化、打點等基礎(chǔ)功能，之前有寫過小熊派上的LCD相關(guān)介紹的文章。

基于小熊派光強傳感器BH1750狀態(tài)機驅(qū)動項目升級(帶LCD屏顯示)

當(dāng)然如果你手上有小熊派的話，也可以直接拷貝小熊派的OLED例程，如果沒有的話，你也可以用你手上開發(fā)板的LCD例程，這里我直接用小熊派的例程。

接下來正式進入移植流程。

2.1 在Github或者碼云上下載LittlevGL源代碼

Github上下載可能比較慢，如果遇到比較慢的情況下，可以去碼云上建一個同步Github倉庫，然后在碼云上下載就會快很多。

2.2 將LittlevGL添加到小熊派基礎(chǔ)工程中

新建文件夾用于放置源碼包

新建lvgl_driver目錄用于放置顯示驅(qū)動配置模板以及其它模板:

將lvgl源碼包下的lv_conf_template.h拷貝到littleVGL目錄下，然后改名為lvgl_conf.h

將lvgl源碼包下porting文件夾中與LCD相關(guān)的配置模板拷貝出來放到lvgl_driver下，并分別更名為lv_port_disp.c和lv_port_disp.h:

在Keil MDK中將文件包含進來：

接下來對工程進行編譯:

然后會發(fā)現(xiàn)竟然有2903個Error，如果是小白這一看就是摸不著頭腦，估計連繼續(xù)用下去的心情都沒有了吧？？還沒用就跑了！不急，待我分析：

錯誤的原因是找不到lv_conf.h這個文件，我們來看看官網(wǎng)文檔是怎么說的：

然后按照文檔描述，到lv_conf.h中將宏改為1。

繼續(xù)編譯發(fā)現(xiàn)沒有錯誤了，以下警告可以忽略。

2.3 LittlevGL配置

在lv_conf.h中做如下修改：

2.3.1 分辨率大小設(shè)置

小熊派LCD分辨率是240*240

#define LV_HOR_RES_MAX          (240)
#define LV_VER_RES_MAX          (240)

2.3.2 顏色深度設(shè)置

小熊派上對應(yīng)的16位的，也就是RGB565

/* Color depth:
 * - 1:  1 byte per pixel
 * - 8:  RGB233
 * - 16: RGB565
 * - 32: ARGB8888
 */
#define LV_COLOR_DEPTH     16

2.2.3 界面伸縮比例調(diào)節(jié)

參考正點原子文檔：用來調(diào)節(jié)界面縮放比例的,此值越大,控件分布的就越散,控件自身的間隔也會變大，這里設(shè)置為60。

/* Dot Per Inch: used to initialize default sizes.
 * E.g. a button with width = LV_DPI / 2 -> half inch wide
 * (Not so important, you can adjust it to modify default sizes and spaces)*/
#define LV_DPI              60     /*[px]*/

2.2.4 動態(tài)數(shù)據(jù)堆大小設(shè)置

這個參數(shù)是用于控制 littleVGL 中所謂的動態(tài)數(shù)據(jù)堆的大小,是用來給控件的創(chuàng)建動態(tài)分配空間的，這里我們設(shè)置為16KB。

/* Size of the memory used by `lv_mem_alloc` in bytes (>= 2kB)*/
#  define LV_MEM_SIZE    (16U * 1024U)

2.2.5 GPU接口設(shè)置

如果MCU支持GPU，那么配置該項為1，否則為0，小熊派上沒有，所以該項設(shè)置為0，即不支持GPU。

/* 1: Enable GPU interface*/
#define LV_USE_GPU              0   /*Only enables `gpu_fill_cb` and `gpu_blend_cb` in the disp. drv- */
#define LV_USE_GPU_STM32_DMA2D  0

2.2.6 文件系統(tǒng)功能設(shè)置

這里我們不需要使用lvgl的文件系統(tǒng)功能，將該項配置為0。

/* 1: Enable file system (might be required for images */
#define LV_USE_FILESYSTEM       0

2.2.7 根據(jù)需求打開與LittlevGL主題相關(guān)的配置

官方會有一些自帶的演示demo，所以這里我默認(rèn)將所有配置全部配置，但是實際使用過程中，根據(jù)需求配置，以節(jié)省FLASH和RAM。

/*================
 *  THEME USAGE
 *================*/

/*Always enable at least on theme*/

/* No theme, you can apply your styles as you need
 * No flags. Set LV_THEME_DEFAULT_FLAG 0 */
 #define LV_USE_THEME_EMPTY       1

/*Simple to the create your theme based on it
 * No flags. Set LV_THEME_DEFAULT_FLAG 0 */
 #define LV_USE_THEME_TEMPLATE    1

/* A fast and impressive theme.
 * Flags:
 * LV_THEME_MATERIAL_FLAG_LIGHT: light theme
 * LV_THEME_MATERIAL_FLAG_DARK: dark theme*/
 #define LV_USE_THEME_MATERIAL    1

/* Mono-color theme for monochrome displays.
 * If LV_THEME_DEFAULT_COLOR_PRIMARY is LV_COLOR_BLACK the
 * texts and borders will be black and the background will be
 * white. Else the colors are inverted.
 * No flags. Set LV_THEME_DEFAULT_FLAG 0 */
 #define LV_USE_THEME_MONO        1

2.2.8 為LittlevGL提供心跳節(jié)拍

這個心跳節(jié)拍可以采用Systick提供，也可以自己配置一個定時器來提供，這里我是直接用Systick來提供：

/**
* @brief This function handles System tick timer.
*/
void SysTick_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
  //為lvgl提供1ms 心跳
  lv_tick_inc(1);
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  HAL_SYSTICK_IRQHandler();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

2.2.9 移植顯示驅(qū)動

主要在lv_port_disp.h和lv_port_disp.c這兩個文件里做修改：

先看看lv_port_disp.h：

再看看lv_port_disp.c：

(1)選擇一種方式寫緩存

//選擇其中一種方式寫緩存，這里選擇的是1
    /*-----------------------------
     * Create a buffer for drawing
     *----------------------------*/

    /* LVGL requires a buffer where it draws the objects. The buffer's has to be greater than 1 display row
     *
     * There are three buffering configurations:
     * 1. Create ONE buffer with some rows:
     *      LVGL will draw the display's content here and writes it to your display
     *
     * 2. Create TWO buffer with some rows:
     *      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. Create TWO screen-sized buffer:
     *      Similar to 2) but the buffer have to be screen sized. When LVGL is ready it will give the
     *      whole frame to display. This way you only need to change the frame buffer's address instead of
     *      copying the pixels.
     * */

    /* Example for 1) */
    static lv_disp_buf_t disp_buf_1;
    static lv_color_t buf1_1[LV_HOR_RES_MAX * 10];                      /*A buffer for 10 rows*/
    lv_disp_buf_init(&disp_buf_1, buf1_1, NULL, LV_HOR_RES_MAX * 10);   /*Initialize the display buffer*/

    /* Example for 2) */
    //static lv_disp_buf_t disp_buf_2;
    //static lv_color_t buf2_1[LV_HOR_RES_MAX * 10];                        /*A buffer for 10 rows*/
    //static lv_color_t buf2_2[LV_HOR_RES_MAX * 10];                        /*An other buffer for 10 rows*/
    //lv_disp_buf_init(&disp_buf_2, buf2_1, buf2_2, LV_HOR_RES_MAX * 10);   /*Initialize the display buffer*/

    /* Example for 3) */
    //static lv_disp_buf_t disp_buf_3;
    //static lv_color_t buf3_1[LV_HOR_RES_MAX * LV_VER_RES_MAX];            /*A screen sized buffer*/
    //static lv_color_t buf3_2[LV_HOR_RES_MAX * LV_VER_RES_MAX];            /*An other screen sized buffer*/
    //lv_disp_buf_init(&disp_buf_3, buf3_1, buf3_2, LV_HOR_RES_MAX * LV_VER_RES_MAX);   /*Initialize the display buffer*/

(2)修改LCD顯示大小

在lv_port_disp_init函數(shù)中:

LCD_Width和LCD_Height為240*240，需要包含lcd.h頭文件

//修改LCD顯示大小，這里配置為240*240
/*Set the resolution of the display*/
//disp_drv.hor_res = 480;
//disp_drv.ver_res = 320;
disp_drv.hor_res = LCD_Width;
disp_drv.ver_res = LCD_Height;

(3)添加LCD初始化函數(shù)

在lv_port_disp_init函數(shù)中:

/* Initialize your display and the required peripherals. */
static void disp_init(void)
{
    /*You code here*/
    //初始化LCD
    LCD_Init();
}

(4)添加帶顏色的打點函數(shù)

/* Flush the content of the internal buffer the specific area on the display
 * You can use DMA or any hardware acceleration to do this operation in the background but
 * 'lv_disp_flush_ready()' has to be called when finished. */
static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
  /*The most simple case (but also the slowest) to put all pixels to the screen one-by-one*/
    int32_t x;
    int32_t y;
    for(y = area->y1; y <= area->y2; y++) {
        for(x = area->x1; x <= area->x2; x++) {
            /* Put a pixel to the display. For example: */
            /* put_px(x, y, *color_p)*/
            //添加一個帶顏色的打點函數(shù)
            LCD_Draw_ColorPoint(x,y,color_p->full);
            color_p++;
        }
    }

    /* IMPORTANT!!!
     * Inform the graphics library that you are ready with the flushing*/
    lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}

2.2.10 修改棧大小

2.4 測試LittlevGL是否移植成功

#include "lvgl.h"
#include "lv_port_disp.h"

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_SPI2_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  lv_init();
  lv_port_disp_init();
  printf("Welcome to LVGL\r\n");
  //建立一個label
  lv_obj_t * label;
  lv_obj_t * btn1 = lv_btn_create(lv_scr_act(), NULL);
  lv_obj_align(btn1, NULL, LV_ALIGN_CENTER, 0, 0);
  label = lv_label_create(btn1, NULL);
  lv_label_set_text(label, "Button");
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */
    //循環(huán)調(diào)用lv_task處理句柄
    lv_task_handler();
  }
  /* USER CODE END 3 */

}

littlevGL要學(xué)習(xí)的知識還有很多很多，把它移植起來了，后面就沒什么阻礙了！如果想要深入學(xué)習(xí)這個GUI，推薦直接學(xué)習(xí)正點原子的教程就可以了。

3、案例下載

公眾號后臺回復(fù)：lvgl 即可獲取本節(jié)所有案例的下載鏈接。

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