概述

本文介紹目前LVGL的應(yīng)用小知識(shí)，希望對(duì)采用MCU設(shè)計(jì)UI界面的用戶有所啟發(fā)，開發(fā)出界面更友好的消費(fèi)品或者工業(yè)產(chǎn)品，造福大眾。

01.

LVGL系統(tǒng)架構(gòu)

LVGL系統(tǒng)框架

應(yīng)用程序創(chuàng)建GUI并處理特定任務(wù)的應(yīng)用程序。

LVGL本身是一個(gè)圖形庫。我們的應(yīng)用程序通過調(diào)用LVGL庫來創(chuàng)建GUI。它包含一個(gè)HAL（硬件抽象層）接口，用于注冊(cè)顯示和輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

驅(qū)動(dòng)程序除特定的驅(qū)動(dòng)程序外，它還有其他的功能，可驅(qū)動(dòng)顯示器到GPU （可選）、讀取觸摸板或按鈕的輸入。

根據(jù)MCU，有兩種典型的硬件設(shè)置。一個(gè)帶有內(nèi)置LCD/TFT驅(qū)動(dòng)器的外圍設(shè)備，而另一種是沒有內(nèi)置LCD/TFT驅(qū)動(dòng)器的外圍設(shè)備。在這兩種情況下，都需要一個(gè)幀緩沖區(qū)來存儲(chǔ)屏幕的當(dāng)前圖像。

1.集成了TFT/LCD驅(qū)動(dòng)器的MCU如果MCU集成了TFT/LCD驅(qū)動(dòng)器外圍設(shè)備，則可以直接通過RGB接口連接顯示器。在這種情況下，幀緩沖區(qū)可以位于內(nèi)部RAM（如果MCU有足夠的RAM）中，也可以位于外部RAM（如果MCU具有存儲(chǔ)器接口）中。

2.如果MCU沒有集成TFT/LCD驅(qū)動(dòng)程序接口，則必須使用外部顯示控制器（例如SSD1963、SSD1306、ILI9341 ）。在這種情況下，MCU可以通過并行端口，SPI或通過I2C與顯示控制器進(jìn)行通信。幀緩沖區(qū)通常位于顯示控制器中，從而為MCU節(jié)省了大量RAM。

02.

建立一個(gè)LVGL項(xiàng)目

要在我們的項(xiàng)目中使用 lvgl ，我們起碼需要獲取到官方的這兩個(gè)庫：

lvgl（lvgl）核心圖形庫的官方 GitHub 倉庫地址：https://github.com/lvgl/lvgl。

lvgl（lv_drivers）輸入輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)官方 GitHub 倉庫地址：https://github.com/lvgl/lv_drivers

我們可以克隆或下載這兩個(gè)庫的最新版本，將它們復(fù)制到我們的項(xiàng)目中，然后進(jìn)行適配。

目錄 lvgl 就是 lvgl 的官方圖形庫

目錄 lv_drivers 是 lvgl 輸入輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)官方示例配置

目錄 lv_examples 是 lvgl 的官方demo（可選，但不要直接使用到實(shí)際項(xiàng)目中）

配置文件

上面的三個(gè)庫中有一個(gè)類似名為 lv_conf_template.h 的配置頭文件（template就是模板的意思）。通過它可以設(shè)置庫的基本行為，裁剪不需要模塊和功能，在編譯時(shí)調(diào)整內(nèi)存緩沖區(qū)的大小等等。

將 lvgl/lv_conf_template.h 復(fù)制到 lvgl 同級(jí)目錄下，并將其重命名為 lv_drv_conf.h 。打開文件并將開頭的 #if 0 更改為 #if 1 以使能其內(nèi)容。

將 lv_drivers/lv_drv_conf_template.h 復(fù)制到 lv_drivers 同級(jí)目錄下，并將其重命名為 lv_conf.h 。打開文件并將開頭的 #if 0 更改為 #if 1 以使能其內(nèi)容。

（可選）將 lv_examples/lv_ex_conf_template.h 復(fù)制到 lv_examples 同級(jí)目錄下，并將其重命名為 lv_ex_conf.h 。打開文件并將開頭的 #if 0 更改為 #if 1 以使能其內(nèi)容。

準(zhǔn)備lvgl配置文件

使能配置文件

lv_conf.h 也可以復(fù)制到其他位置，但是應(yīng)該在編譯器選項(xiàng)中添加 ``LV_CONF_INCLUDE_SIMPLE``定義（例如，對(duì)于gcc編譯器為``-DLV_CONF_INCLUDE_SIMPLE`` ） 并手動(dòng)設(shè)置包含路徑。

在配置文件中，注釋說明了各個(gè)選項(xiàng)的含義。我們?cè)谝浦矔r(shí)至少要檢查以下三個(gè)配置選項(xiàng)，其他配置根據(jù)具體的需要進(jìn)行修改：

LV_HOR_RES_MAX 顯示器的水平分辨率。

LV_VER_RES_MAX 顯示器的垂直分辨率。

LV_COLOR_DEPTH 顏色深度，其可以是：

8 - RG332

16 - RGB565

32 - （RGB888和ARGB8888）

初始化LVGL

準(zhǔn)備好這三個(gè)庫：lvgl、lv_drivers、lv_examples 后，我們就要開始使用lvgl帶給我們的功能了。使用 lvgl 圖形庫之前，我們還必須初始化 lvlg 以及相關(guān)其他組件。初始化的順序?yàn)椋?/p>

調(diào)用 lv_init（） 初始化 lvgl 庫;

初始化驅(qū)動(dòng)程序；

在 LVGL 中注冊(cè)顯示和輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；

在中斷中每隔 x毫秒 調(diào)用 lv_tick_inc（x） 用以告知 lvgl 經(jīng)過的時(shí)間；

每隔 x毫秒 定期調(diào)用 lv_task_handler（） 用以處理與 LVGL相關(guān)的任務(wù)。

03.

顯示接口

要設(shè)置顯示，必須初始化 lv_disp_buf_t 和 lv_disp_drv_t 變量。

lv_disp_buf_t 保存顯示緩沖區(qū)信息的結(jié)構(gòu)體

lv_disp_drv_t HAL要注冊(cè)的顯示驅(qū)動(dòng)程序、與顯示交互并處理與圖形相關(guān)的結(jié)構(gòu)體、回調(diào)函數(shù)。

顯示緩存區(qū)

關(guān)于緩沖區(qū)大小，有 3 種情況：

一個(gè)緩沖區(qū) LVGL將屏幕的內(nèi)保存到緩沖區(qū)中并將其發(fā)送到顯示器。緩沖區(qū)可以小于屏幕。在這種情況下，較大的區(qū)域?qū)⒈恢禺嫵啥鄠€(gè)部分。如果只有很小的區(qū)域發(fā)生變化（例如按下按鈕），則只會(huì)刷新該部分的區(qū)域。

兩個(gè)非屏幕大小的緩沖區(qū) 具有兩個(gè)緩沖區(qū)的 LVGL 可以將其中一個(gè)作為顯示緩沖區(qū)，而另一緩沖區(qū)的內(nèi)容發(fā)送到后臺(tái)顯示。應(yīng)該使用 DMA 或其他硬件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器，以讓CPU同時(shí)繪圖。這樣，渲染和刷新并行處理。與 一個(gè)緩沖區(qū) 的情況類似，如果緩沖區(qū)小于要刷新的區(qū)域，LVGL將按塊繪制顯示內(nèi)容

兩個(gè)屏幕大小的緩沖區(qū) 與兩個(gè)非屏幕大小的緩沖區(qū)相反，LVGL將始終提供整個(gè)屏幕的內(nèi)容，而不僅僅是塊。這樣，驅(qū)動(dòng)程序可以簡(jiǎn)單地將幀緩沖區(qū)的地址更改為從 LVGL 接收的緩沖區(qū)。因此，當(dāng)MCU具有 LCD/TFT 接口且?guī)彌_區(qū)只是 RAM 中的一個(gè)位置時(shí)，這種方法的效果很好。

顯示驅(qū)動(dòng)器

一旦緩沖區(qū)初始化準(zhǔn)備就緒，就需要初始化顯示驅(qū)動(dòng)程序。在最簡(jiǎn)單的情況下，僅需要設(shè)置 lv_disp_drv_t 的以下兩個(gè)字段：

buffer 指向已初始化的 lv_disp_buf_t 變量的指針。

flush_cb 回調(diào)函數(shù)，用于將緩沖區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到顯示的特定區(qū)域。刷新準(zhǔn)備就緒后，需要調(diào)用lv_disp_flush_ready（）。LVGL可能會(huì)以多個(gè)塊呈現(xiàn)屏幕，因此多次調(diào)用flush_cb。使用 lv_disp_flush_is_last（） 可以查看哪塊是最后渲染的。

其中，有一些可選的數(shù)據(jù)字段：

hor_res 顯示器的水平分辨率。（默認(rèn)為 lv_conf.h 中的 LV_HOR_RES_MAX ）

ver_res 顯示器的垂直分辨率。（默認(rèn)為 lv_conf.h 中的 LV_VER_RES_MAX ）

color_chroma_key 在 chrome 鍵控圖像上將被繪制為透明的顏色。（默認(rèn)為 lv_conf.h 中的 LV_COLOR_TRANSP ）

user_data 驅(qū)動(dòng)程序的自定義用戶數(shù)據(jù)。可以在 lv_conf.h 中修改其類型。

anti-aliasing 使用抗鋸齒（anti-aliasing）（邊緣平滑）。缺省情況下默認(rèn)為 lv_conf.h 中的 LV_ANTIALIAS 。

rotated 如果 1 交換 hor_res 和 ver_res 。兩種情況下 LVGL 的繪制方向相同（從上到下的線條），因此還需要重新配置驅(qū)動(dòng)程序以更改顯示器的填充方向。

screen_transp 如果為 1 ，則屏幕可以具有透明或不透明的樣式。需要在 lv_conf.h 中啟用 LV_COLOR_SCREEN_TRANSP 。

要使用GPU，可以使用以下回調(diào)：

gpu_fill_cb 用顏色填充內(nèi)存中的區(qū)域。

gpu_blend_cb 使用不透明度混合兩個(gè)內(nèi)存緩沖區(qū)。

gpu_wait_cb 如果在 GPU 仍在運(yùn)行 LVGL 的情況下返回了任何 GPU 函數(shù)，則在需要確保GPU渲染就緒時(shí)將使用此函數(shù)。

注意，這些功能需要繪制到內(nèi)存（RAM）中，而不是直接顯示在屏幕上。

其他一些可選的回調(diào)，使單色、灰度或其他非標(biāo)準(zhǔn)RGB顯示一起使用時(shí)更輕松、優(yōu)化：

rounder_cb 四舍五入要重繪的區(qū)域的坐標(biāo)。例如。2x2像素可以轉(zhuǎn)換為2x8。如果顯示控制器只能刷新特定高度或?qū)挾鹊膮^(qū)域（對(duì)于單色顯示器，通常為8 px高），則可以使用它。

set_px_cb 編寫顯示緩沖區(qū)的自定義函數(shù)。如果顯示器具有特殊的顏色格式，則可用于更緊湊地存儲(chǔ)像素。（例如1位單色，2位灰度等）。這樣，lv_disp_buf_t中使用的緩沖區(qū)可以較小，以僅保留給定區(qū)域大小所需的位數(shù)。set_px_cb不能與兩個(gè)屏幕大小的緩沖區(qū)一起顯示緩沖區(qū)配置。

monitor_cb 回調(diào)函數(shù)告訴在多少時(shí)間內(nèi)刷新了多少像素。

clean_dcache_cb 清除與顯示相關(guān)的所有緩存的回調(diào)

要設(shè)置 lv_disp_drv_t 變量的字段，需要使用 lv_disp_drv_init（＆disp_drv） 進(jìn)行初始化。最后，要為 LVGL 注冊(cè)顯示設(shè)備，需要調(diào)用lv_disp_drv_register（＆disp_drv）。

04.

輸入設(shè)備接口

（一）、輸入設(shè)備的類型

要設(shè)置輸入設(shè)備，必須初始化 lv_indev_drv_t 變量：

類型 （indev_drv.type）可以是：

LV_INDEV_TYPE_POINTER 觸摸板或鼠標(biāo)

LV_INDEV_TYPE_KEYPAD 鍵盤或小鍵盤

LV_INDEV_TYPE_ENCODER 帶有左，右，推動(dòng)選項(xiàng)的編碼器

LV_INDEV_TYPE_BUTTON 外部按鈕按下屏幕

read_cb （indev_drv.read_cb）是一個(gè)函數(shù)指針，將定期調(diào)用該函數(shù)指針以報(bào)告輸入設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。它還可以緩沖數(shù)據(jù)并在沒有更多數(shù)據(jù)要讀取時(shí)返回 false ，或者在緩沖區(qū)不為空時(shí)返回 true 。

進(jìn)一步了解有關(guān) 輸入設(shè)備 的更多信息。

（二）、觸摸板，鼠標(biāo)或任何指針

可以單擊屏幕點(diǎn)的輸入設(shè)備屬于此類別。

即使?fàn)顟B(tài)為 LV_INDEV_STATE_REL ，觸摸板驅(qū)動(dòng)程序也必須返回最后的 X/Y 坐標(biāo)。

要設(shè)置鼠標(biāo)光標(biāo)，請(qǐng)使用 lv_indev_set_cursor（my_indev，&img_cursor） 。（ my_indev 是 lv_indev_drv_register 的返回值）鍵盤或鍵盤

（三）、觸摸板或鍵盤

帶有所有字母的完整鍵盤或帶有一些導(dǎo)航按鈕的簡(jiǎn)單鍵盤均屬于此處。

要使用鍵盤/觸摸板：

注冊(cè)具有 LV_INDEV_TYPE_KEYPAD 類型的 read_cb 函數(shù)。

在 lv_conf.h 中啟用 LV_USE_GROUP

必須創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象組：lv_group_t * g = lv_group_create（），并且必須使用 lv_group_add_obj（g，obj） 向其中添加對(duì)象

必須將創(chuàng)建的組分配給輸入設(shè)備：lv_indev_set_group（my_indev，g）（ my_indev 是 lv_indev_drv_register 的返回值）

使用 LV_KEY _… 在組中的對(duì)象之間導(dǎo)航。有關(guān)可用的密鑰，請(qǐng)參見 lv_core/lv_group.h。

（四）、編碼器

可以通過下面四種方式使用編碼器：

按下按鈕

長(zhǎng)按其按鈕

轉(zhuǎn)左

右轉(zhuǎn)

簡(jiǎn)而言之，編碼器輸入設(shè)備的工作方式如下：

通過旋轉(zhuǎn)編碼器，可以專注于下一個(gè)/上一個(gè)對(duì)象。

在簡(jiǎn)單對(duì)象（如按鈕）上按下編碼器時(shí)，將單擊它。

如果將編碼器按在復(fù)雜的對(duì)象（如列表，消息框等）上，則該對(duì)象將進(jìn)入編輯模式，從而轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器即可在對(duì)象內(nèi)部導(dǎo)航。

長(zhǎng)按按鈕，退出編輯模式。

要使用編碼器（類似于鍵盤），應(yīng)將對(duì)象添加到組中。

（五）、使用帶有編碼器邏輯的按鈕

除了標(biāo)準(zhǔn)的編碼器行為外，您還可以利用其邏輯來使用按鈕導(dǎo)航（聚焦）和編輯小部件。如果只有幾個(gè)按鈕可用，或者除編碼器滾輪外還想使用其他按鈕，這將特別方便。

需要有3個(gè)可用的按鈕：

LV_KEY_ENTER 將模擬按下或推動(dòng)編碼器按鈕

LV_KEY_LEFT 將向左模擬轉(zhuǎn)向編碼器

LV_KEY_RIGHT 將正確模擬轉(zhuǎn)向編碼器

其他鍵將傳遞給焦點(diǎn)小部件

如果按住這些鍵，它將模擬indev_drv.long_press_rep_time中指定的時(shí)間段內(nèi)的編碼器單擊。

（六）、按鍵

按鈕是指屏幕旁邊的外部“硬件”按鈕，它們被分配給屏幕的特定坐標(biāo)。如果按下按鈕，它將模擬在指定坐標(biāo)上的按下。（類似于觸摸板）

使用 lv_indev_set_button_points（my_indev， points_array） 將按鈕分配給坐標(biāo)。points_array應(yīng)該看起來像const lv_point_t points_array ［］ = {{12，30}，{60，90}，…}

points_array不能超出范圍。將其聲明為全局變量或函數(shù)內(nèi)部的靜態(tài)變量。

（七）、其它功能

除了 read_cb 之外，還可以在 lv_indev_drv_t 中指定 feedback_cb 回調(diào)。輸入設(shè)備發(fā)送任何類型的事件時(shí)，都會(huì)調(diào)用feedback_cb。（獨(dú)立于其類型）。它允許為用戶提供反饋，例如在LV_EVENT_CLICK上播放聲音。

可以在lv_conf.h中設(shè)置以下參數(shù)的默認(rèn)值，但可以在lv_indev_drv_t中覆蓋默認(rèn)值：

拖拽限制（drag_limit） 實(shí)際拖動(dòng)對(duì)象之前要滑動(dòng)的像素?cái)?shù) drag_throw 拖曳速度降低［％］。更高的價(jià)值意味著更快的減速

（drag_throw） 拖曳速度降低［％］。更高的價(jià)值意味著更快的減速

（long_press_time） 按下時(shí)間發(fā)送 LV_EVENT_LONG_PRESSED （以毫秒為單位）

（long_press_rep_time） 發(fā)送 LV_EVENT_LONG_PRESSED_REPEAT 的時(shí)間間隔（以毫秒為單位）

（read_task） 指向讀取輸入設(shè)備的lv_task的指針。可以通過 lv_task_.。。（） 函數(shù)更改其參數(shù)

每個(gè)輸入設(shè)備都與一個(gè)顯示器關(guān)聯(lián)。默認(rèn)情況下，新的輸入設(shè)備將添加到最后創(chuàng)建的或顯式選擇的顯示設(shè)備（使用lv_disp_set_default（））。相關(guān)的顯示已存儲(chǔ)，并且可以在驅(qū)動(dòng)程序的顯示字段中更改。

（八）、心跳

LVGL 需要系統(tǒng)滴答聲才能知道動(dòng)畫和其他任務(wù)的經(jīng)過時(shí)間。

為此我們需要定期調(diào)用 lv_tick_inc（tick_period） 函數(shù)，并以毫秒為單位告知調(diào)用周期。例如， lv_tick_inc（1） 用于每毫秒調(diào)用一次。

為了精確地知道經(jīng)過的毫秒數(shù)，lv_tick_inc 應(yīng)該在比 lv_task_handler（） 更高優(yōu)先級(jí)的例程中被調(diào)用（例如在中斷中），即使 lv_task_handler 的執(zhí)行花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。

（九）、任務(wù)處理器（Task Handler）

要處理 LVGL 的任務(wù)，我們需要定期通過以下方式之一調(diào)用 lv_task_handler（） ：

mian 函數(shù)中設(shè)置 while（1） 調(diào)用

定期定時(shí)中斷（低優(yōu)先級(jí)然后是 lv_tick_inc（）） 中調(diào)用

定期執(zhí)行的 OS 任務(wù)中調(diào)用

計(jì)時(shí)并不嚴(yán)格，但應(yīng)保持大約5毫秒以保持系統(tǒng)響應(yīng)。

05.

日志記錄

LVGL 內(nèi)置有日志模塊，用于記錄用戶庫中正在發(fā)生的事情。

（一）、日志級(jí)別

要啟用日志記錄，需要在 lv_conf.h 中將 LV_USE_LOG 設(shè)置為 1 ，并將 LV_LOG_LEVEL 設(shè)置為以下值之一：

LV_LOG_LEVEL_TRACE 記錄所有信息

LV_LOG_LEVEL_INFO 記錄重要事件

LV_LOG_LEVEL_WARN 記錄是否發(fā)生了警告事件

LV_LOG_LEVEL_ERROR 記錄錯(cuò)誤信息，當(dāng)系統(tǒng)可能發(fā)生故障時(shí)或致命錯(cuò)誤

LV_LOG_LEVEL_NONE 不要記錄任何東西

級(jí)別高于設(shè)置的日志級(jí)別的事件也將被記錄。例如。如果使用 LV_LOG_LEVEL_WARN ，也會(huì)記錄錯(cuò)誤。

（二）、使用printf記錄

如果您的系統(tǒng)支持printf，則只需在 lv_conf.h 中啟用 **LV_LOG_PRINTF **即可發(fā)送帶有 printf 的日志。

（三）、自定義日志功能

如果不能使用 printf 或想要使用自定義函數(shù)進(jìn)行日志記錄，可以使用 lv_log_register_print_cb（） 注冊(cè) “l(fā)ogger” 回調(diào)。

編輯：jq