前言

最近项目需要买了一个ESP-WROVER-E模块，这个模块内置了一个4MB的PSRAM，对于需要大内存运行的场景非常友好。

在我的项目中用到了LVGL这个第三方图形库，下面就讲一下如何最大化地在LVGL中使用这个PSRAM。

教程

在lv_conf.h文件中，找到下面的代码。

/*1: use custom malloc/free, 0: use the built-in `lv_mem_alloc()` and `lv_mem_free()`*/
#define LV_MEM_CUSTOM 1
#if LV_MEM_CUSTOM == 0
    /*Size of the memory available for `lv_mem_alloc()` in bytes (>= 2kB)*/
    #define LV_MEM_SIZE (48U * 1024U)          /*[bytes]*/

    /*Set an address for the memory pool instead of allocating it as a normal array. Can be in external SRAM too.*/
    #define LV_MEM_ADR 0     /*0: unused*/
    /*Instead of an address give a memory allocator that will be called to get a memory pool for LVGL. E.g. my_malloc*/
    #if LV_MEM_ADR == 0
        #undef LV_MEM_POOL_INCLUDE
        #undef LV_MEM_POOL_ALLOC
    #endif
    
#else       /*LV_MEM_CUSTOM*/
    #define LV_MEM_CUSTOM_INCLUDE <stdlib.h>   /*Header for the dynamic memory function*/
    #define LV_MEM_CUSTOM_ALLOC   malloc
    #define LV_MEM_CUSTOM_FREE    free
    #define LV_MEM_CUSTOM_REALLOC realloc
#endif     /*LV_MEM_CUSTOM*/

默认情况下LV_MEM_CUSTOM为0，这时LVGL会自己弄一个内存池进行管理，这个内存池是使用ESP32的SRAM，而ESP32能用的SRAM实际大小也就320KB。
如果ESP32上自带PSRAM的话，可以将LV_MEM_CUSTOM设为1，这时LVGL将使用stdlib.h头文件内的函数分配内存，而使用这些函数分配内存是可以充分使用到SRAM和PSRAM的内存的。

接下来修改与显示有关的代码。官方会提供3个显示刷新的方案——单缓冲10行刷新、双缓冲10行刷新和双缓冲全像素刷新。如果我们的ESP32上自带PSRAM，那么肯定尽可能选择刷新速度最快的双缓冲全像素刷新方式，但在用之前函数最好还是计算一下内存的占用，大一点的屏幕在该模式下要占满4MB的内存也不是不可能的。

void Display::init(void)
{
    display_init();

    // static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;
    // static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * 10];                          /*A buffer for 10 rows*/
    // lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_HOR_RES * 10);   /*Initialize the display buffer*/

    // static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_2;
    // static lv_color_t buf_2_1[MY_DISP_HOR_RES * 10];                        /*A buffer for 10 rows*/
    // static lv_color_t buf_2_2[MY_DISP_HOR_RES * 10];                        /*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 * 10);   /*Initialize the display buffer*/

    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_color_t* buf_3_1 = (lv_color_t*) heap_caps_malloc(MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES, MALLOC_CAP_SPIRAM);
    lv_color_t* buf_3_2 = (lv_color_t*) heap_caps_malloc(MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES, MALLOC_CAP_SPIRAM);
    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_3, buf_3_1, buf_3_2, MY_DISP_VER_RES * MY_DISP_HOR_RES);   /*Initialize the display buffer*/
    static lv_disp_drv_t disp_drv;                         /*Descriptor of a display driver*/
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);                    /*Basic initialization*/

    /*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 = my_disp_flush;
    disp_drv.full_refresh = 1;
    /*Set a display buffer*/
    disp_drv.draw_buf = &draw_buf_dsc_3;

    /*Finally register the driver*/
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);
}

在开辟屏幕的2个缓冲区时，我并没有使用stdlib.h头文件中的malloc函数，而是使用esp_heap_caps.h头文件中的heap_caps_malloc函数，因为该函数可以决定内存空间开辟的方式，第二个参数填入MALLOC_CAP_SPIRAM，这样该空间会被强制开辟在PSRAM中。
如果我们用了双缓冲全像素刷新，记得在注册显示设备时加上下面的代码。

disp_drv.full_refresh = 1;

这样是告诉LVGL我们的程序可以进行全像素刷新。

接下来还可以进行一些额外的设置，我们可以在lv_conf.h文件找到下面的代码。

/*Default display refresh period. LVG will redraw changed areas with this period time*/
#define LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD 20      /*[ms]*/

/*Input device read period in milliseconds*/
#define LV_INDEV_DEF_READ_PERIOD 10     /*[ms]*/

第一个设置的是屏幕的刷新频率，默认为30ms刷新一次，我设置到了20ms刷新一次，那么最高就可以有50fps的帧率。第二个是设置输入设备的采样频率，默认为20ms采样一次，我设置到了10ms，这样可以尽可能提高触摸的灵敏度。

总结

可能有同学在设置了上面的参数后仍然发现屏幕好像还是卡卡的，这是因为以上都是在软件层面进行的优化，软件的优化是有限的，不如直接在硬件上进行优化。
就比如，我使用的屏幕虽然只有240X240的分辨率，但它使用的是SPI协议进行通信，相比起使用8080并口的显示屏，刷新速度肯定是大打折扣的；前者每次传输1bit，但后者每次可以传输8bit或16bit，这个差距是巨大的。
又比如，PSRAM虽然有4MB的空间，看上去很大，但它走的也是SPI协议；而我们平时用的SRAM或SDRAM都是使用好几个管脚进行寻址和传数据，速度上面没得比。但PSRAM的好处就是空间大，SDRAM、SRAM的空间一般只能做几百KB。