APM32F411在RT-Thread系统下移植LVGL-8.3

1. LVGL简单介绍

关于LVGL的介绍，大家可以去它的官方文档查看。下面关于LVGL的介绍均是引用自对官方文档的翻译。

LVGL，全称是 Light and Versatile Graphics Library ，是一款免费开源的轻量多功能图形库。LVGL 提供创建嵌入式 GUI 所需的一切，该 GUI 具有易于使用的图形元素、美观的视觉效果和低内存占用。

主要特性：

· 强大的构建块，如按钮、图表、列表、滑块、图像等。

· 具有动画、抗锯齿、不透明度、平滑滚动的高级图形

· 各种输入设备，如触摸板、鼠标、键盘、编码器等

· UTF-8 编码的多语言支持

· 多显示器支持，即同时使用多个TFT、单色显示器

· 具有类似 CSS 样式的完全可定制的图形元素

· 独立于硬件：与任何微控制器或显示器一起使用

· 可扩展：能够使用很少的内存（64 kB 闪存、16 kB RAM）进行操作

· 支持操作系统、外部存储器和 GPU，但不是必需的

· 即使具有高级图形效果，也可进行单帧缓冲区操作

· 用 C 编写以实现最大兼容性（C++ 兼容）

· 无需嵌入式硬件即可在 PC 上启动嵌入式 GUI 设计的模拟器

· 绑定到 MicroPython

· 快速 GUI 设计的教程、示例、主题

· 文档可在线获取并以 PDF 形式提供

· 根据 MIT 许可免费且开源

运行的设备要求：

基本上，每个能够驱动显示器的现代控制器都适合运行 LVGL。最低要求是：

· 16、32 或 64 位微控制器或处理器

· 建议使用 > 16 MHz 时钟速度

· 闪存/ROM：> 64 kB 用于非常重要的组件（建议> 180 kB）

  · 内存：

    静态 RAM 使用量：~2 kB，具体取决于所使用的功能和对象类型堆栈：> 2kB（建议> 8 kB）动态数据（堆）：> 2 KB（如果使用多个对象，建议> 48 kB）。LV_MEM_SIZE通过在 中设置lv_conf.h。显示缓冲区：> “水平分辨率”像素（建议> 10 “水平分辨率” ）MCU 或外部显示控制器中的一个帧缓冲区

· C99 或更新版本的编译器

2. LVGL学习资源

下面搜集了一些LVGL的学习资源。

1、LVGL官网：

https://lvgl.io/

2、LVGL官网文档教程：

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

3、百问网对LVGL官方文档的翻译：

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

4、LVGL Github仓库：

https://github.com/lvgl/lvgl

5、lvgl基于Visual sudio 的PC模拟器

https://github.com/lvgl/lv_sim_visual_studio

6、百问网基于LVGL的一个项目：

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

3. 移植前准备

移植的硬件平台：

MCU：APM32F411

LCD驱动芯片：ST7789V

触摸IC：CST816T

本次移植是基于 RT-Thread 系统上运行 LVGL 的，所以在移植前，我们需要准备好可以正常运行 RT-Thread 的Demo工程（可以到极海官网下载APM32F411的SDK）。

另外，还需准备好可以正常运行LCD的驱动和触摸IC的驱动的代码。

1、准备一份可以运行RT-Thread的Demo工程

2、下载LVGL_8.3源码

到官方 Github 仓库，然后选择 LVGL_8.3 版本。

下载到的LVGL源码，然后存放到工程目录下的  middlewares 文件夹。

4. LVGL移植

4.1 移动和修改移植的接口文件

（1）移植接口文件修改

下载了LVGL的源码之后，我们把移植要使用到的接口文件，修改文件名后，放到工程目录的另一个文件夹。

（2）移植配置文件修改

在LVGL源码的根目录下有一个 lv_conf_template.h 头文件，这个文件是 LVGL 库的配置文件，可以修改该文件来设置库的基本行为，禁用未使用的模块和功能，调整编译时缓冲区的大小等。

上面把LVGL移植接口和配置文件都复制到了工程的下面这个目录：

4.2 Keil工程配置

（1）Keil工程添加文件

把LVGL的源码导入到Keil工程下，其中 LVGL 源码目录下的 src 目录的C文件可以全部导入Keil工程，然后再导入LVGL的移植接口文件。如下图：

导入完成之后如下：

（2）修改工程头文件路径包含

（3）勾选C99模式

LVGL源码的编译需要C99模式的支持，不然会出现大量的报错。

4.3 LVGL修改源码

（1）修改 startup_apm32f411.s 文件的栈大小

官方提供的启动文件的栈设置的比较小，我们需要改大一些。

（2）修改LVGL的配置文件 lvgl_conf.c

然后，下面是LVGL各个模块的配置，可以根据自己的需要是否打开还是关闭。

该文件还有色彩深度的配置，显示屏宽高的配置等，需要根据自己的硬件进行配置，不一一列举了。

（3）修改LVGL显示接口文件lv_port_disp.c

该文件就是LVGL的显示接口文件，需要我们先准备好LCD显示的描点函数。该文件主要要修改的点有：

1、打开显示接口文件宏定义

2、修改lv_port_disp_init函数

对于lv_port_disp_init函数，官方提供了3种写缓存的方式及设置显示分辨。我们可以选择其中一种方式即可，修改后的函数如： 

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函数

该函数就是调用底层LCD描点函数进行绘制UI界面的。 

// LCD描点函数

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)

{

    // 调用底层LCD描点函数

    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环境的LVGL文件支持

我们需要把LVGL运行在RT-Thread系统，所以我们需要添加LVGL的RT-Thread接口文件。官方其实已经做好了对应的文件，我们复制到工程目录下修改即可。

（1）添加LVGL的RT-Thread接口文件到Keil工程

然后把这两个文件加入到Keil工程目录下：

（2）修改lv_rt_thread_conf.h头文件

因为官方已经做好了RT-Thread接口文件了，我们只需要简单修改即可。修改如下：

4.5 添加LVGL Demo例程

前面的移植和修改代码已经完成了LVGL的移植工程，下面我们添加一个简单的 LVGLDemo 例程进行测试。

我们可以在官方的源码目录 .demos 目录下选一个示例程序，或者也可以自己找一个其他的简单的LVGL示例代码。我下面选一个日历demo例程进行演示。

最后编译工程源码和下载到APM32F411中。

编译会有一些警告，这是LVGL源码引入的，有些语**有警告，可以暂时忽略。

在APM32F411运行结果如下：

5. 给LVGL添加触摸接口

前面的移植已经把显示接口给完成了，而且上面也可以正常显示了。但是LVGL的输入接口还没移植进来，不过有了前面的移植过程，添加触摸输入接口就很简单了。主要就是修改 lv_port_indev.c 文件。

（1）把  lv_port_indev.c 文件的宏定义改为1

（2）修改 touchpad_is_pressed 和 touchpad_get_xy 函数 

/*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(); // 是否有触摸点

    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);  // 底层获取触摸坐标函数

//    (*x) = tp_x;

//    (*y) = tp_y;

}

cst816t_read_pos 函数是要我们先写好的获取触摸坐标的函数。另外还有一些没用到的代码我给注释掉了。

增加完上述代码就可以发现在屏幕可以点击进行修改日期了，说明触摸接口移植完成。

最后，APM32F411在RT-Thread系统下移植LVGL工程就全部完成了。整个过程还是比较简单的，而且网上也有很多相关的教程。不过移植过程中还是碰到不是小问题的，有些细节并没有在文章中一一写出来，在移植过程中遇到一些问题就需要我们根据报错提示对应解决就好。另外，在移植前最重要的就是要保证LCD驱动和触摸驱动代码正确，然后再进行移植，这样出现问题我们比较好分析和定位问题。