#01 LVGL簡(jiǎn)介

實(shí)現(xiàn)這些DIY作品的背后，都有同樣一個(gè)功能強(qiáng)大的GUI——LVGL。

LVGL的作者是來自匈牙利的Gabor Kiss-Vamosikisvegabor，LVGL用C語(yǔ)言編寫，以實(shí)現(xiàn)最大的兼容性（與C ++兼容），模擬器可在沒有嵌入式硬件的PC上啟動(dòng)嵌入式GUI設(shè)計(jì)，同時(shí)LVGL作為一個(gè)圖形庫(kù)，它自帶著接近三十多種小工具可以供開發(fā)者使用。這些強(qiáng)大的構(gòu)建塊按鈕搭配上帶有非常絲滑的動(dòng)畫以及可以做到平滑滾動(dòng)的高級(jí)圖形，同時(shí)兼具著不高的配置要求以及開源屬性，顯著的優(yōu)勢(shì)使得LVGL蔚然成風(fēng)，成為廣大開發(fā)者在選擇GUI時(shí)的第一選擇。

-主要特性-

• 強(qiáng)大的構(gòu)建塊，如按鈕，圖表，列表，滑塊，圖像等。
• 高級(jí)圖形動(dòng)畫，抗鋸齒，不透明度，平滑滾動(dòng)
• 各種輸入設(shè)備，如觸摸板、鼠標(biāo)、鍵盤、編碼器等
• 多語(yǔ)言支持與UTF-8編碼
• 多顯示器支持，即使用更多的TFT，單色顯示器同時(shí)
• 完全可定制的圖形元素與css類樣式
• 硬件獨(dú)立與任何微控制器或顯示器使用
• 可擴(kuò)展，使用少量?jī)?nèi)存(64kb Flash, 16kb RAM)
• 支持操作系統(tǒng)、外部?jī)?nèi)存和GPU，但不是必需的
• 單幀緩沖操作，甚至與高級(jí)圖形效果
• 用C編寫的最大兼容性(c++兼容)
• 模擬器在沒有嵌入式硬件的PC上開始嵌入式GUI設(shè)計(jì)
• 綁定到MicroPython
• 教程，例子，快速GUI設(shè)計(jì)的主題
• 文檔可以在線和PDF格式獲取
• 麻省理工學(xué)院許可下的免費(fèi)和開源

-配置要求-

• 基本上，每個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)顯示器的現(xiàn)代控制器都適合運(yùn)行 LVGL。最低要求是：16、32 或 64 位微控制器或處理器
• 建議使用 16 MHz 時(shí)鐘速度
• 閃存/ROM：> 64 kB 用于非常重要的組件 (> 建議使用 180 kB) RAM:靜態(tài) RAM 使用量：0~2 kB，取決于使用的功能和對(duì)象類型 堆: > 2kB (> 建議使用 8 kB) 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（堆）: > 2 KB (> 如果使用多個(gè)對(duì)象，建議使用 16 kB). 在 lv_conf.h 文件中配置 LV_MEM_SIZE 生效。 顯示緩沖區(qū)：> “水平分辨率”像素（推薦> 10 × 10ד水平分辨率”） MCU 或外部顯示控制器中的一個(gè)幀緩沖器
• C99 或更新的編譯器
• 具備基本的 C（或 C++）知識(shí)

一塊能驅(qū)動(dòng)顯示屏且Flash大于64KB，RAM大于20KB的單片機(jī)都可以支持運(yùn)行LVGL。這樣也就說明只需要是我們經(jīng)常用于開發(fā)的單片機(jī)幾乎都可以支持(16bit及以上)LVGL，LVGL能夠同時(shí)被這么多平臺(tái)支持的主要原因是LVGL對(duì)硬件的要求并不算太高。

-系統(tǒng)框架-

LVGL本身是一個(gè)圖形庫(kù)。

我們的應(yīng)用程序通過調(diào)用LVGL庫(kù)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GPU、讀取觸摸板或按鈕的輸入。

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。相同的是，這兩種情況都需要一個(gè)幀緩沖區(qū)來存儲(chǔ)屏幕的當(dāng)前圖像。

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。

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 常見GUI對(duì)比

早些年間大部分MCU的資源和處理能力有限，受制于資源以及處理能力的不足，很少有基于MCU通用的GUI。

現(xiàn)如今，隨著MCU技術(shù)的發(fā)展，MCU性能以及屬性有了很大改變，相較從前，現(xiàn)在MCU資源增加，處理能力增強(qiáng)，市場(chǎng)需求增長(zhǎng)，GUI的功能自然也越來越豐富了。

-LVGL-

LVGL集成了占用小、多平臺(tái)使用、移植簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、開源免費(fèi)等一系列特點(diǎn)。對(duì)于使用者來說，LVGL擁有30多個(gè)可以隨時(shí)使用的小部件的同時(shí)，甚至還可以自定義控件。

LVGL經(jīng)常被使用在MCU級(jí)別的設(shè)備上，因其可以在多平臺(tái)上移植使用以及在不同顯示器上，以C編寫，對(duì)于資源緊張的MCU來說十分適合。

-MiniGUI-

MiniGUI 是一款面向嵌入式系統(tǒng)的高級(jí)窗口系統(tǒng)和圖形用戶界面支持系統(tǒng)，遵循GPL協(xié)議。作為操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的一個(gè)中間件，MiniGUI 將底層操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)的細(xì)節(jié)隱藏起來，并為上層的應(yīng)用程序提供了一致接口。

MiniGUI同時(shí)具有多種技術(shù)特性，包括可在含有MMU的32位處理器架構(gòu)之上運(yùn)行；同時(shí)支持低端、高端顯示設(shè)備以及具備副屏支持的功能；方便為不同操作系統(tǒng)和環(huán)境應(yīng)運(yùn)而生的三種運(yùn)行模式以及內(nèi)建資源的支持；嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)和調(diào)試的跨操作系統(tǒng)支持的屬性；完備的多窗口機(jī)制和消息傳遞機(jī)制。

• 優(yōu)點(diǎn)

支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，可移植性強(qiáng)；

可伸縮的系統(tǒng)架構(gòu)，易于擴(kuò)展；

功能豐富，可靈活剪裁；

輕型，資源占用少；

高性能，高可靠性。

• 缺點(diǎn)

對(duì)圖形設(shè)備的抽象層次太高。

-Qt (Qt for MCUs) -

Qt for MCUs是一個(gè)完整的圖形框架和工具包，包含在微控制器上設(shè)置、開發(fā)和部署GUI所需要的一切。您可以在裸機(jī)或?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)上運(yùn)行應(yīng)用程序。

Qt for MCUs帶有三樣開發(fā)工具，包括一個(gè)配備了完善的代碼編輯器、版本控制等功能的IDE（Qt Creator）；以Qt QML語(yǔ)言編寫的幫助從頭開始或基于咸亨UI空間快速設(shè)計(jì)和構(gòu)建應(yīng)用程序的組件WYS|WYG編輯器（Qt Quick Designer）；Qt Quick Ultralite 圖形框架提供了豐富的 QML API 集，用于構(gòu)建流暢的 GUI 和渲染引擎。

• 優(yōu)點(diǎn)

復(fù)用您在微控制器上的現(xiàn)有技能； 通過跨設(shè)備（從高端到大眾設(shè)備）的技術(shù)一致性，來降低維護(hù)成本； 在不影響圖形性能的前提下，向微控制器演進(jìn)以降低硬件成本； 將傳統(tǒng)解決方案升級(jí)到現(xiàn)代的跨平臺(tái)圖形工具包。

-emWin-

emWin支持在任何嵌入式系統(tǒng)上創(chuàng)建高效、高質(zhì)量的圖形用戶界面，emWin支持資源受限的微控制器的系統(tǒng)，運(yùn)行令人驚嘆的交互界面。

emWin與單任務(wù)和多任務(wù)環(huán)境兼容，可以使用專有的操作系統(tǒng)，也可以與任何商業(yè)RTOS兼容。它以C語(yǔ)言源代碼提供，使其成為嵌入式市場(chǎng)的專業(yè)、通用GUI，可用于多種不同的場(chǎng)景。

• 優(yōu)點(diǎn)

創(chuàng)建驚人的圖形與功能強(qiáng)大，易于使用的API 適用于任何顯示器和微控制器 適用于任何ANSI C/C++開發(fā)環(huán)境 體驗(yàn)可靠的圖形解決方案 嵌入式圖形用戶界面解決方案

最后上一張對(duì)比圖，更直觀！

#03 D1哪吒 & LVGL

輕量 的屬性給LVGL帶來了無數(shù)粉絲，在使用各種低配置的小型開發(fā)板時(shí)，大部分開發(fā)者都會(huì)第一時(shí)間想到LVGL，這同時(shí)又突出展現(xiàn)出了它的另一個(gè)特點(diǎn) 易移植 。

同樣是開源、精簡(jiǎn)、輕量級(jí)，RISC-V和LVGL在設(shè)計(jì)理念上簡(jiǎn)直不謀而合，他們或許就代表著未來十年科技發(fā)展的主流。

目前，全志基于阿里平頭哥C906核設(shè)計(jì)的RISC-V芯片已經(jīng)支持LVGL。秉承著同樣設(shè)計(jì)理念的兩個(gè)網(wǎng)紅黑科技，在全志的芯片上綻放出了奇妙的花火。

在全志在線社區(qū)論壇上，有小伙伴發(fā)布了一篇將LVGL移植到哪吒D1上的帖子，一時(shí)也是引起廣泛討論。

話不多說，直接上鏈接?！?LVGL移植哪吒D1》-https://bbs.aw-ol.com/topic/294/

視頻中使用的是D1哪吒開發(fā)板，配上一塊帶觸摸的7寸MIPI屏幕。可以看到移植的LVGL DEMO在RISC-V指令集的芯片上絲滑運(yùn)行，毫無壓力。雙屏異顯

借助芯片的雙屏異顯功能，D1可以一邊用LVGL做UI交互，另一邊又在解碼播放視頻，很好的解決追劇星人在追劇時(shí)候就難以同時(shí)操作的問題，不會(huì)占用HDMI屏幕輸出需要太多資源的同時(shí)，LVGL也很好的幫助了屏幕內(nèi)容在mipi上的絲滑輸出，成功實(shí)現(xiàn)雙屏異顯。

而要在哪吒上把LVGL玩起來也非常簡(jiǎn)單，只需要下載源碼后使用編譯命令編譯源碼：

CC=/xxxx/prebuilt/gcc/linux-x86/riscv/toolchain-thead-glibc/riscv64-glibc-gcc-thead_20200702/bin/riscv64-unknown-linux-gnu-gcc make

然后使用Tina Linux自帶的adb 將demo推到開發(fā)板里，就可以玩起來了。如果沒有MIPI屏幕，使用HDMI顯示器+鼠標(biāo)也是同樣支持的。

當(dāng)然，LVGL可以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)不止于此，快快開發(fā)你的腦洞，完成更多的大作吧?。?！

【帶git倉(cāng)庫(kù)的哪吒D1開發(fā)板 LVGL7 源碼】-https://bbs.aw-ol.com/topic/303/-

-End-