前言

恩智浦“FRDM-MCXN947”評(píng)測(cè)活動(dòng)由安富利和與非網(wǎng)協(xié)同舉辦。本篇內(nèi)容由與非網(wǎng)用戶發(fā)布，已獲轉(zhuǎn)載許可。原文可在與非網(wǎng)(eefocus)工程師社區(qū)查看。

背景

上一期【用戶測(cè)評(píng)（六）：NXP FRDM-MCXN947 FLEXIO_SPI驅(qū)動(dòng)TFT LCD】以FLEXIO_SPI驅(qū)動(dòng)了TFT LCD，此貼移植LVGL，測(cè)試刷屏速度。

LVGL移植

01引入SDK組件

在MCUXpresso For VS Code開發(fā)環(huán)境中，引入NXP SDK組件的方法很簡(jiǎn)單，如下圖所示：

1. 在VS Code側(cè)邊欄打開MCUXpresso插件圖標(biāo)，點(diǎn)擊打開；

2. 鼠標(biāo)右鍵單擊項(xiàng)目，展開選項(xiàng)；

3. 選擇Configure展開子菜單欄；

4. 選擇Manage Components彈開組件選擇窗口；

在彈出的組件選擇框中查找或者輸入lvgl并勾選，導(dǎo)入LVGL組件，如下圖所示。

需要注意此方法導(dǎo)入的SDK組件并不會(huì)把源碼拷貝到當(dāng)前工程目錄中，只是修改了文件armgcc/config.cmake文件，如下：

set(CONFIG_USE_xxxx  true)# 其他組件


# 引入 LVGL 時(shí)添加的兩行
set(CONFIG_USE_middleware_lvgltrue)
set(CONFIG_USE_middleware_lvgl_templatetrue)

02添加LVGL顯示適配層

參考LVGL官方的移植文檔，LVGL移植主要干以下兩件事：

1.LVGL初始化，LCD硬件初始化；

2.LVGL刷新緩沖區(qū)接口的實(shí)現(xiàn)；

1. 新增文件

新增3個(gè)文件，如下所示：

bsp/lvgl_port/
    lv_conf.h
    lvgl_support.c
    lvgl_support.h

lv_conf.h是LVGL配置頭文件，配置選項(xiàng)非常多，這里僅介紹幾個(gè)重要的配置選項(xiàng)：LV_COLOR_DEPTH設(shè)置顏色深度；LV_MEM_SIZE設(shè)置LVGL內(nèi)部使用的內(nèi)存分配池的大小；LV_USE_XXX使能widgets組件；LV_BUILD_EXAMPLES允許編譯內(nèi)置的示例到LVGL庫(kù)文件中；

lv_support.c是適配接口實(shí)現(xiàn)文件；

lv_support.h是適配接口對(duì)外的接口文件，包括宏定義、函數(shù)聲明等；

2. lv_port_disp_init()

此函數(shù)做了以下幾件事：

1. 初始化LVGL顯示緩沖區(qū)內(nèi)存，調(diào)用lv_disp_draw_buf_init()；

2. 初始化LCD硬件，但是已經(jīng)在外部調(diào)用LCD_init()，此處無需調(diào)用；

3. 注冊(cè)disp_drv.flush_cb = DEMO_FlushDisplay，需要實(shí)現(xiàn)自己的DEMO_FlushDisplay()函數(shù)；

4. 最后注冊(cè)顯示驅(qū)動(dòng)lv_disp_drv_register(&disp_drv)；

voidlv_port_disp_init(void)
{
staticlv_disp_draw_buf_tdisp_buf;


 memset(s_frameBuffer,0,sizeof(s_frameBuffer));
 lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, (void*)s_frameBuffer[0], (void*)s_frameBuffer[1], LCD_VIRTUAL_BUF_SIZE);


/*-------------------------
  * Initialize your display
  * -----------------------*/
//NOTE:已在其他位置調(diào)用 LCD_Init() ，此處無需調(diào)用


/*-----------------------------------
  * Register the display in LittlevGL
  *----------------------------------*/


staticlv_disp_drv_tdisp_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 =LCD_WIDTH;
  disp_drv.ver_res =LCD_HEIGHT;


/*Used to copy the buffer's content to the display*/
  disp_drv.flush_cb =DEMO_FlushDisplay;


/*Set a display buffer*/
  disp_drv.draw_buf =&disp_buf;


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

3. lvgl刷新緩沖區(qū)接口的實(shí)現(xiàn)

在bsp/lvgl_port/lvgl_support.c中實(shí)現(xiàn)如下函數(shù)，最終調(diào)用LCD中的函數(shù)LCD_DrawBitmap()實(shí)現(xiàn)把LVGL緩沖區(qū)內(nèi)容刷新到屏幕上。

/* 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_flush_ready()' has to be called when finished
* This function is required only when LV_VDB_SIZE != 0 in lv_conf.h*/
staticvoidDEMO_FlushDisplay(lv_disp_drv_t*disp_drv,constlv_area_t*area,lv_color_t*color_p)
{
 lv_coord_tx1 = area->x1;
 lv_coord_ty1 = area->y1;
 lv_coord_tx2 = area->x2;
 lv_coord_ty2 = area->y2;


 int32_tlength = (x2 - x1 +1) * (y2 - y1 +1) *LCD_FB_BYTE_PER_PIXEL;


LCD_DrawBitmap(x1, y1, x2, y2, (uint16_t*)color_p);


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

LCD_DrawBitmap()函數(shù)實(shí)現(xiàn)非常重要，如果速度慢導(dǎo)致卡頓，如果速度快則可以流暢地刷屏。在調(diào)試過程中實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)版本：

1. 逐個(gè)打點(diǎn)，調(diào)用LCD_WriteData_16Bit()，刷屏卡成PPT；

2. 利用EDMA直接發(fā)送整個(gè)緩沖區(qū)，速度很快，達(dá)到31FPS；

voidLCD_DrawBitmap(uint16_txstart,uint16_tystart,uint16_txend,uint16_tyend,uint16_t*color)
{
LCD_SetWindows(xstart, ystart, xend, yend);


uint16_twidth = xend - xstart +1;
uint16_theight = yend - ystart +1;
uint16_tsize = width * height;


#if0
//NOTE:逐個(gè)打點(diǎn)，非常慢--卡成 PPT
for(uint16_ti = ystart; i <= yend; i++) {
? ??for?(uint16_t?j = xstart; j <= xend; j++) {
? ? ??Lcd_WriteData_16Bit(*color);
? ? ? color++;
? ? }
? }
#else
??//?NOTE:?EDMA 發(fā)送一個(gè)緩沖幀，速度很快 -- 31FPS
??Lcd_WriteData_16BitArray(color, size);
#endif
}

EDMA發(fā)送整個(gè)緩沖幀的實(shí)現(xiàn)

逐個(gè)打點(diǎn)的速度太慢，這里就不展示了。在移植LCD驅(qū)動(dòng)時(shí)就發(fā)現(xiàn)刷屏非常慢，迫切地需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)利用EDMA發(fā)送緩沖區(qū)地函數(shù)，在LVGL刷屏?xí)r正好可以用到。

函數(shù)LCD_WriteData_16BitArray()如下，利用EDMA的特性，一下子傳輸整個(gè)緩沖區(qū)比逐個(gè)打點(diǎn)快很多。

這里遇到了一個(gè)坑，LVGL配置顏色深度為16bit，一個(gè)像素點(diǎn)占據(jù)兩個(gè)字節(jié)，寫代碼時(shí)腦子短路了，知道這個(gè)細(xì)節(jié)，但是在配置EDMA傳輸參數(shù)時(shí)沒有反映過來，一開始屏幕沒有顯示，后來debug才發(fā)現(xiàn)EDMA傳輸啟動(dòng)就卡主了，原來下面的xfer.dataSize配置需要注意size * 2。

/**
* @brief SPI 發(fā)送一個(gè)數(shù)組
*
* @param Data
* @param size
*/
voidLcd_WriteData_16BitArray(uint16_t*Data,uint32_tsize)
{
flexio_spi_transfer_txfer = {0};


LCD_CS_CLR;
LCD_RS_SET;


 xfer.txData = (uint8_t*)Data;
 xfer.rxData =NULL;
 xfer.dataSize = size *2;//NOTE:16bit顏色，一個(gè)像素點(diǎn)占據(jù)2個(gè)字節(jié) (這里差點(diǎn)坑哭了!!!)
 xfer.flags = kFLEXIO_SPI_16bitMsb;


FLEXIO_SPI_MasterTransferCreateHandleEDMA(&spiDev, &g_spiHandle,
  spi_master_completionCallback,NULL, &txHandle, &rxHandle);
FLEXIO_SPI_MasterTransferEDMA(&spiDev, &g_spiHandle, &xfer);
while(!completeFlag);
 completeFlag =false;


LCD_CS_SET;
}

03創(chuàng)建LVGL任務(wù)

改造上一版的程序，把LCD和LVGL初始化拎出來放到一個(gè)單獨(dú)的GUI Task中，如下所示：

/**
*@briefLVGL Core 線程
*
*@parampvParameters
*/
staticvoidgui_task_entry(void*pvParameters)
{
lv_port_pre_init();
lv_init();
lv_port_disp_init();
lv_port_indev_init();


 s_lvgl_initialized =true;


lv_demo_benchmark();


while(1) {
 lv_task_handler();
 vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5));
 }
}




voidgui_task_create(void)
{
// LCD init
LCD_Init();


// LVGL init


if(xTaskCreate(gui_task_entry,"gui_task",
ZYGOTE_TASK_STACK_SIZE,NULL,ZYGOTE_TASK_PRIORITY,NULL) != pdPASS)
 {
PRINTF("Task creation failed!.
");
while(1);
 }
}

04添加LVGL心跳

上面的gui_task_entry()在死循環(huán)中每隔5毫秒進(jìn)入一次lvgl任務(wù)，但是還沒有更新LVGL心跳，是不會(huì)刷新屏幕的。

當(dāng)前使用了FreeRTOS，一個(gè)簡(jiǎn)單的做法是把LVGL心跳放到vApplicationTickHook()中，非常簡(jiǎn)單快捷。但是需要注意，需要在FreeRTOSConfig.h中使能宏定義configUSE_TICK_HOOK = 1才能使這個(gè)vApplicationTickHook()函數(shù)生效。

/*!
* @brief FreeRTOS tick hook.
*/
voidvApplicationTickHook(void)
{
 if(s_lvgl_initialized)
  {
   lv_tick_inc(1);
  }
}

05編譯

編譯出錯(cuò)undefined reference to `lv_demo_benchmark'

第一反映是查看lv_conf.h文件

1.LV_BUILD_EXAMPLES宏定義是否啟用了；

2.LV_USE_DEMO_BENCHMARK宏定義是否啟用了；

檢查過了，確認(rèn)過來，啟用了，但是還是鏈接失敗，最后不到lv_demo_benchmark符號(hào)。

找到SDK的cmake模塊文件

找到SDK的cmake文件，如下lvgl拆分成了多個(gè)模塊文件：

middleware_lvgl.cmake是lvgl核心組件的cmake模塊文件；

middleware_lvgl_unused_files.cmake其實(shí)是一個(gè)沒有什么實(shí)際意義的cmake模塊文件；

middleware_lvgl_demo_widgets.cmake是把lvgl demo widgets示例的源碼加入編譯；

middleware_lvgl_demo_stress.cmake是把lvgl demo stress示例的源碼加入編譯；

middleware_lvgl_demo_benchmark.cmake是把 lvgl demo benchmark示例的源碼加入編譯；

middleware_lvgl_template.cmake是把lvgl_sdk目錄下的lvgl_support.c等三個(gè)文件添加到編譯中；

這里就發(fā)現(xiàn)了MCUXPresso for VS Code的兩個(gè)漏洞：

1. SDK組件管理器中添加了LVGL組件，但是沒有自動(dòng)把其中的3個(gè)demo相關(guān)的模塊加入到源碼中；

2. 雖然把middleware_lvgl_template.cmake所在的組件加了進(jìn)來，但是并沒有把源碼拷貝過來，難道需要用戶手動(dòng)去改SDK目錄下的lvgl_sdk目錄？可以是這樣一改會(huì)對(duì)所有的依賴此SDK的工程都產(chǎn)生影響？

3. middleware_lvgl.cmake模塊，居然依賴于middleware_lvgl_template.cmake模塊，這個(gè)是我不能理解的。就是第2點(diǎn)，LVGL適配層可以字節(jié)寫，但是依賴middleware_lvgl_template組件，那么所有用戶工程都依賴同一份SDK中的lvgl_sdk/template模塊，不合理。

middleware_lvgl.cmake文件大致如下：

# 從這里看出 lvgl core 居然依賴 middleware_lvgl
if(CONFIG_USE_middleware_lvgl_template)
# 添加 lvgl core 代碼到編譯系統(tǒng)，添加頭文件路徑為公共頭文件搜索路徑
else()
# 報(bào)錯(cuò)
message(SEND_ERROR"middleware_lvgl dependency does not meet, please check ${CMAKE_CURRENT_LIST_FILE}.")
endif()

我的解決辦法

1. 修改armgcc/config.cmake文件，手動(dòng)增加middleware_lvgl_demo_benchmark組件；

2. 把middleware_lvgl_template禁用；

3. （臨時(shí)解決方案）同時(shí)修改sdk/middleware/lvg/middleware_lvgl.cmake文件，去掉CONFIG_USE_middleware_lvgl_template，強(qiáng)行設(shè)置為TRUE；

config.cmake文件中最終關(guān)于LVGL的配置如下：

middleware_lvgl.cmake文件修改如下：

編譯成功

最后編譯成功，運(yùn)行成功，lvgl_demo_benchmark運(yùn)行成功。

運(yùn)行

運(yùn)行速度對(duì)比：

debug，刷屏打點(diǎn)，卡成PPT，沒有拍視頻；

debug，EDMA發(fā)送緩沖區(qū)，19FPS；

release，EDMA發(fā)送緩沖區(qū)，31FPS；

演示視頻見B站：

https://www.bilibili.com/video/BV13pUbYhEPx/?spm_id_from=888.80997.embed_other.whitelist&t=1.46976&bvid=BV13pUbYhEPx

總結(jié)

01MCUXpresso IDE的不足與建議

其實(shí)我最早使用的就是MCUXpresso IDE，發(fā)現(xiàn)添加組件不是那么順利，例如在一個(gè)no-os的工程中添加FreeRTOS組件，發(fā)現(xiàn)FreeRTOS源碼的確拷貝到了當(dāng)前工程中，但是FreeROTS的porting層的源碼卻沒有拷貝過來，當(dāng)時(shí)沒有搞清楚機(jī)制，編譯失敗就放棄了。

后來幾經(jīng)嘗試之后才發(fā)現(xiàn)SDK組件管理器中關(guān)于FreeROTS有很多零碎的組件，如下圖：

1. 標(biāo)號(hào)（1）是FreeRTOS內(nèi)核源碼，但是缺少porting層源碼；

2. 標(biāo)號(hào)（2）是FreeRTOS的適配層，內(nèi)存管理驅(qū)動(dòng)；

3. 標(biāo)號(hào)（3）是多核通信的FreeRTOS實(shí)現(xiàn)方法；

總之關(guān)于FreeRTOS有很多零碎的組件分散在各個(gè)單元，每個(gè)組件的Description太簡(jiǎn)短了，不能讓人一眼就明白用途，且各個(gè)組件的依賴關(guān)系也沒有說明，不易輕松上手。

建議：Descriptiong文字描述的詳細(xì)些；各個(gè)組件的依賴關(guān)系也明確的寫出來。

02MCUXpresso For VS Code的不足與建議

不足之處：

1. 在VS Code開發(fā)環(huán)境中添加組件是很方便，但是對(duì)于新手不友好，特別是不熟悉CMake的人來說，編譯找不到頭文件、函數(shù)未定義，讓新手望而卻步。

2. 某些組件有core和porting層，其中core層可以所有項(xiàng)目通用，但是porting對(duì)于每個(gè)項(xiàng)目來說可能不一樣；當(dāng)前工程添加了這個(gè)組件只是在CMake標(biāo)記了組件的core和porting層都納入編譯，但是它們依然存放在SDK目錄下，改動(dòng)一處影響所有其他工程，這很不好。

建議：添加組件把組件的porting層拷貝到當(dāng)前工程，這樣每個(gè)工程都有自己的適配層，互不影響。