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前言

恩智浦“FRDM-MCXN947”評測活動由安富利和與非網協同舉辦。本篇內容由與非網用戶發布，已獲轉載許可。原文可在與非網(eefocus)工程師社區查看。

背景

上一期【用戶測評（六）：NXP FRDM-MCXN947 FLEXIO_SPI驅動TFT LCD】以FLEXIO_SPI驅動了TFT LCD，此貼移植LVGL，測試刷屏速度。

LVGL移植

01引入SDK組件

在MCUXpresso For VS Code開發環境中，引入NXP SDK組件的方法很簡單，如下圖所示：

1. 在VS Code側邊欄打開MCUXpresso插件圖標，點擊打開；

2. 鼠標右鍵單擊項目，展開選項；

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，導入LVGL組件，如下圖所示。

需要注意此方法導入的SDK組件并不會把源碼拷貝到當前工程目錄中，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刷新緩沖區接口的實現；

1. 新增文件

新增3個文件，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，配置選項非常多，這里僅介紹幾個重要的配置選項：LV_COLOR_DEPTH設置顏色深度；LV_MEM_SIZE設置LVGL內部使用的內存分配池的大小；LV_USE_XXX使能widgets組件；LV_BUILD_EXAMPLES允許編譯內置的示例到LVGL庫文件中；

lv_support.c是適配接口實現文件；

lv_support.h是適配接口對外的接口文件，包括宏定義、函數聲明等；

2. lv_port_disp_init()

此函數做了以下幾件事：

1. 初始化LVGL顯示緩沖區內存，調用lv_disp_draw_buf_init()；

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

3. 注冊disp_drv.flush_cb = DEMO_FlushDisplay，需要實現自己的DEMO_FlushDisplay()函數；

4. 最后注冊顯示驅動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:已在其他位置調用 LCD_Init() ，此處無需調用


/*-----------------------------------
  * 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刷新緩沖區接口的實現

在bsp/lvgl_port/lvgl_support.c中實現如下函數，最終調用LCD中的函數LCD_DrawBitmap()實現把LVGL緩沖區內容刷新到屏幕上。

/* 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()函數實現非常重要，如果速度慢導致卡頓，如果速度快則可以流暢地刷屏。在調試過程中實現了兩個版本：

1. 逐個打點，調用LCD_WriteData_16Bit()，刷屏卡成PPT；

2. 利用EDMA直接發送整個緩沖區，速度很快，達到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:逐個打點，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 發送一個緩沖幀，速度很快 -- 31FPS
??Lcd_WriteData_16BitArray(color, size);
#endif
}

EDMA發送整個緩沖幀的實現

逐個打點的速度太慢，這里就不展示了。在移植LCD驅動時就發現刷屏非常慢，迫切地需要實現一個利用EDMA發送緩沖區地函數，在LVGL刷屏時正好可以用到。

函數LCD_WriteData_16BitArray()如下，利用EDMA的特性，一下子傳輸整個緩沖區比逐個打點快很多。

這里遇到了一個坑，LVGL配置顏色深度為16bit，一個像素點占據兩個字節，寫代碼時腦子短路了，知道這個細節，但是在配置EDMA傳輸參數時沒有反映過來，一開始屏幕沒有顯示，后來debug才發現EDMA傳輸啟動就卡主了，原來下面的xfer.dataSize配置需要注意size * 2。

/**
* @brief SPI 發送一個數組
*
* @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，一個像素點占據2個字節 (這里差點坑哭了!!!)
 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創建LVGL任務

改造上一版的程序，把LCD和LVGL初始化拎出來放到一個單獨的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()在死循環中每隔5毫秒進入一次lvgl任務，但是還沒有更新LVGL心跳，是不會刷新屏幕的。

當前使用了FreeRTOS，一個簡單的做法是把LVGL心跳放到vApplicationTickHook()中，非常簡單快捷。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vApplicationTickHook()函數生效。

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

05編譯

編譯出錯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，確認過來，啟用了，但是還是鏈接失敗，最后不到lv_demo_benchmark符號。

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其實是一個沒有什么實際意義的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等三個文件添加到編譯中；

這里就發現了MCUXPresso for VS Code的兩個漏洞：

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

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

3. middleware_lvgl.cmake模塊，居然依賴于middleware_lvgl_template.cmake模塊，這個是我不能理解的。就是第2點，LVGL適配層可以字節寫，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，添加頭文件路徑為公共頭文件搜索路徑
else()
# 報錯
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，手動增加middleware_lvgl_demo_benchmark組件；

2. 把middleware_lvgl_template禁用；

3. （臨時解決方案）同時修改sdk/middleware/lvg/middleware_lvgl.cmake文件，去掉CONFIG_USE_middleware_lvgl_template，強行設置為TRUE；

config.cmake文件中最終關于LVGL的配置如下：