OpenHarmony轻量化系统的LVGL使用(一)

X丶昕雪 2023-03-28 原文

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概括

LVGL（Light and Versatile Graphics Library）是一个开源轻量级显示框架，支持多类型显示设备&&输入设备，作为一个开源图形库，自带了三十多种小组件供开发者使用。兼容低配置的嵌入式开发，可以以极低的配置要求完成丝滑动画。LVGL其强大的功能，使得它在物联网设备中应用比比皆是。

前一阵子开发了润和hispark_pegasus Hi3861开发板上的SSD1306，其提供的开发库开发起来还是较为困难，于是想尝试将LVGL移植到OpenHarmony轻量化系统上，便于后续OpenHarmony物联网设备的屏幕开发，大大降低屏幕开发的时间成本。

本文章将简单介绍LVGL的主要开发流程，OpenHarmony->LVGL的具体移植期待后续文章。

初始化

概括

LVGL的初始化主要流程为以下步骤：

调用lv_init()。
初始化驱动程序
初始化显示驱动和输入设备驱动程序。
设置一个定时器，每隔n(1-10)毫秒调用lv_tick_inc(n)以告知lvgl经过时间,该线程需要高于第五步的优先级。
主程序中每隔数毫秒(5ms)调用lv_timer_handler()处理LVGL界面(绘制显示界面,读取输入设备信息,展示动画等)。

初始化显示驱动

初始化lv_disp_draw_buf_t && lv_disp_drv_t这两个结构体然后对应初始化绘制缓冲区的内部图形缓冲区,显示驱动程序。

初始化缓存区

对于lv_disp_draw_buf_t:

/*一个静态或全局变量来存储缓冲区*/
static lv_disp_draw_buf_t disp_buf;

/*静态或全局缓冲区(s)。第二个缓冲区是可选的*/
static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * 10];
static lv_color_t buf_2[MY_DISP_HOR_RES * 10];

/*初始化函数,第三变量可以为NULL */
lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, buf_1, buf_2, MY_DISP_HOR_RES*10);

更大的缓冲区能带来更高的性能,但超过1/10屏幕大小的缓冲区之后性能没有显著提升,因而建议稍微大于1/10屏幕大小的缓冲区即可.

只使用一个缓冲区,那么需要等待LVGL刷新了之后才能渲染下一帧.而使用到两个缓冲区后,LVGL可以同时进行刷新和渲染。

初始化显示驱动程序

对于lv_disp_drv_t:

初始化中可以启用 full_refresh 以强制 LVGL 始终重绘整个屏幕。这适用于单/双缓冲模式。

如果启用该模式并提供 2 个屏幕大小的绘制缓冲区，LVGL 的显示处理就像“传统”双缓冲一样工作。

这意味着在 flush_cb 中只有帧缓冲区的地址需要更改为提供的指针（color_p 参数）。如果 MCU 具有 LCD 控制器外围设备而不是外部显示控制器（例如 ILI9341 或 SSD1963），则应使用此配置。

初始化流程

对于上面的缓冲区初始化完成之后,可以初始化显示驱动结构体lv_disp_drv_t。

用lv_disp_drv_init(&disp_drv)初始化。
以下的变量必须初始化。

指向上一章显示缓存的指针的 draw_buf 。
hor_res 显示器的水平分辨率（以像素为单位）。
ver_res 显示器的垂直分辨率（以像素为单位）。
flush_cb 一个回调函数，用于将缓冲区的内容复制到显示器的特定区域。

需要在LVGL中用lv_disp_drv_register(&disp_drv)注册。

lv_disp_flush_ready(&disp_drv) 需要在刷新准备好时调用。 LVGL 可能会以多个块呈现屏幕，因此多次调用 flush_cb。要查看当前是否是渲染的最后一个块，请使用 lv_disp_flush_is_last(&disp_drv)。

结构体其余成员

对于lv_disp_drv_t对象而言,还有一些可选择的成员可以修改:

color_chroma_key 将在镀铬键控图像上绘制为透明的颜色。从lv_conf.h默认设置为LV_COLOR_CHROMA_KEY。
anti_aliasing 使用抗锯齿（边缘平滑）。如果在 lv_conf.h 中将 LV_COLOR_DEPTH 设置为至少 16，则默认启用。
rotated 和 sw_rotate 硬件旋转屏幕和软件旋转屏幕.sw_rotate 置为1时执行旋转.
screen_transp 如果 1 屏幕本身也可以具有透明度。 LV_COLOR_SCREEN_TRANSP 需要在 lv_conf.h 中启用并且需要 LV_COLOR_DEPTH 32。
user_data 驱动程序的自定义void 用户数据…
rounder_cb 四舍五入要重绘的区域的坐标。例如。 2x2 px 可以转换为 2x8。如果显示控制器只能刷新具有特定高度或宽度的区域（单色显示器通常为 8 像素高度），则可以使用它。
set_px_cb 一个自定义函数来写入绘制缓冲区。如果显示器具有特殊的颜色格式，它可用于将像素更紧凑地存储在绘图缓冲区中。（例如 1 位单色、2 位灰度等）这样，lv_disp_draw_buf_t 中使用的缓冲区可以更小，以仅容纳给定区域大小所需的位数。请注意，使用set_px_cb 渲染比普通渲染慢。
monitor_cb 一个回调函数，告诉我们在多长时间内刷新了多少像素。当最后一个块被渲染并发送到显示器时调用。
clean_dcache_cb 用于清理与显示相关的任何缓存的回调。

样例

static lv_disp_drv_t disp_drv;    //静态的一个显示驱动结构体
lv_disp_drv_init(&disp_drv);    //初始化结构体
disp_drv.draw_buf = &disp_buf;    //指向上一章显示缓存的指针
disp_drv.flush_cb = my_flush_cb;    //回调函数,将缓冲区的内容复制到显示器的特定区域
disp_drv.hor_res = 320;    //水平像素
disp_drv.ver_res = 240;    //垂直像素

lv_disp_t * disp;    //保存返回值
disp = lv_disp_drv_register(&disp_drv);    //注册结构体

//回调函数
void my_flush_cb(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
    //最简单的情况下(但也最慢)
    int32_t x, y;
    for(y = area->y1; y <= area->y2; y++) {
        for(x = area->x1; x <= area->x2; x++) {
            put_px(x, y, *color_p)；
            color_p++;
        }
    }
    //通知LVGL准备刷新
    lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}

初始化输入设备驱动

对于输入设备，首先要区分是何种类型输入设备,不同输入设备都有不同的初始化驱动API

LVGL将输入设备分成了四种类型：

LV_INDEV_TYPE_POINTER 触摸板或鼠标。
LV_INDEV_TYPE_KEYPAD 键盘。
LV_INDEV_TYPE_ENCODER 编码器，带有左/右转和推动选项。
LV_INDEV_TYPE_BUTTON 外部按钮。

初始化输入设备结构体lv_indev_drv_t

lv_indev_drv_t indev_drv;
lv_indev_drv_init(&indev_drv);   //初始化结构体
indev_drv.type =LV_INDEV_TYPE_POINTER;   //输入设备类型,当前为鼠标
indev_drv.read_cb =...  //回调函数,用于定期(几乎实时)获取输入设备的数据
lv_indev_t * my_indev = lv_indev_drv_register(&indev_drv);  //注册输入设备

触摸板,鼠标

对于触摸板,鼠标等指针类的输入设备,他们的回调函数可以如下设置。

void my_input_read(lv_indev_drv_t * drv, lv_indev_data_t*data)
{
  if(touchpad_pressed) {
    data->point.x = touchpad_x;
    data->point.y = touchpad_y;
    data->state = LV_INDEV_STATE_PRESSED;
  } else {
    data->state = LV_INDEV_STATE_RELEASED; 
  }
}

若是需要显示光标,则如下:

lv_indev_t * mouse_indev = lv_indev_drv_register(&indev_drv);
//图像声明 
LV_IMG_DECLARE(mouse_cursor_icon);                   
//创建光标对象     
lv_obj_t * cursor_obj =  lv_img_create(lv_scr_act(), NULL); 
//设置光标图像的来源
lv_img_set_src(cursor_obj, &mouse_cursor_icon);
//链接显示驱动
lv_indev_set_cursor(mouse_indev, cursor_obj);               
//设置光标点击
lv_obj_set_click(cursor_obj, false);

编码器

使用编码器可以做到以下事件:

按下按钮
长按按钮
左转
右转

注册一个带有 LV_INDEV_TYPE_ENCODER 类型的 read_cb 函数。
必须创建一个对象组：lv_group_t * g = lv_group_create() 并且对象必须使用 lv_group_add_obj(g, obj) 添加到其中。
创建的组必须分配给输入设备：lv_indev_set_group(my_indev, g)（my_indev 是 lv_indev_drv_register 的返回值）。

void encoder_read(lv_indev_drv_t * drv, lv_indev_data_t*data){
  data->enc_diff = enc_get_new_moves();

  if(enc_pressed()) data->state = LV_INDEV_STATE_PRESSED;
  else data->state = LV_INDEV_STATE_RELEASED;
}

睡眠管理

由于屏幕驱动会占用系统的大量资源，所以在不需要屏幕驱动时，可以选择睡眠LVGL子系统，减少对资源的占用时，可以参考以下代码：

while(1) {
  //一秒内无操作
  if(lv_disp_get_inactive_time(NULL) < 1000) {
      //LVGL处理相关任务
    lv_task_handler();
  }
  /*Sleep after 1 sec inactivity*/
  else {
    timer_stop();  //定时器暂停
    sleep();    //休眠线程
  }
  my_delay_ms(5);
}

当需要唤醒时,对输入设备进行操作以唤醒LVGL。

将下面代码加入输入设备读取功能里面。

lv_tick_inc(LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD);  //唤醒任务
timer_start(); //重启定时器
lv_task_handler();  //启动LVGL处理相关任务

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