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Tina Linux 与 LVGL

关于 LVGL

LVGL 是一个免费的开源图形库，提供了创建嵌入式 GUI 所需的一切，具有易于使用的图形元素，美观的视觉效果和低内存占用，采用 MIT 许可协议，可以访问LittlevGL获取更多资料。

  • 强大的构建块：按钮、图表、列表、滑块、图像等。
  • 高级图形引擎：动画、抗锯齿、不透明度、平滑滚动、混合模式等。
  • 支持各种输入设备：触摸屏、鼠标、键盘、编码器、按钮等。
  • 支持多显示器。
  • 独立于硬件，可与任何微控制器和显示器一起使用。
  • 可扩展以使用少量内存（64 kB 闪存、16 kB RAM）运行。
  • 多语言支持，支持 UTF-8 处理、CJK、双向和阿拉伯语。
  • 通过类 CSS 样式完全可定制的图形元素。
  • 受 CSS 启发的强大布局：Flexbox 和 Grid。
  • 支持操作系统、外部内存和 GPU，但不是必需的。
  • 使用单个帧缓冲区也能平滑渲染。
  • 用 C 编写并与 C++ 兼容。
  • Micropython Binding 在 Micropython 中公开 LVGL API。
  • 可以在 PC 上使用模拟器开发。
  • 100 多个简单的例子。
  • 在线和 PDF 格式的文档和API参考。

目前 Tina Linux 中移植了 LVGL 8.1.0 核心组件与 Demo，下表列出 LVGL 相关库说明：

包名 说明
lv_demos lvgl的官方demo
lv_drivers lvgl的官方设备驱动程序，集成了sunxifb、sunxig2d和sunximem
lv_examples lvgl测试用例，最终调用的是lv_demos中的函数
lvgl lvgl核心库
lv_g2d_test g2d测试用例，专门测试已经对接好的g2d接口
lv_monitor 压力测试与状态监测软件
sunxifb.mk 公共配置文件，写应用Makefile时需要包含进去

LVGL 配置

make menuconfig

然后做如下配置

Gui --->
    Littlevgl --->
        <*> lv_examples                                （lvgl官方demo）
        -*- lvgl-8.1.0 use sunxifb double buffer    （使能双缓冲，解决撕裂问题）
        [*] lvgl-8.1.0 use sunxifb cache            （使能fb cache）
        -*- lvgl-8.1.0 use sunxifb g2d                （使能G2D硬件加速）
        [*] lvgl-8.1.0 use sunxifb g2d rotate        （使能G2D硬件旋转）
        [ ] lvgl-8.1.0 use freetype                    （自动链接freetype）
        <*> lv_g2d_test                                （g2d 接口测试用例）
        <*> lv_monitor                                （压力测试与数据监测软件）

LVGL 源码框架

LVGL 源码位于 platform/thirdparty/gui/lvgl-8， 其框架如图：

image-20220704155816774

sunxifb

在 sunxifb 中，我们提供了一组显示接口，如下：

接口 说明
sunxifb_init 该函数主要功能是初始化显示引擎。带一个旋转参数，使能g2d旋转的话，就用这个参数指定旋转方向
sunxifb_exit 该函数比较简单，实现关闭cache，关闭g2d，释放旋转buffer，关闭fb0
sunxifb_flush 该函数比较重要，负责把draw buffer拷贝到back buffer中，并且绘制最后一帧后，交换front与back buffer。应用不要调用该函数
sunxifb_get_sizes 该函数获取屏幕分辨率，这样应用程序就可以不用写死初始化时的分辨率了
sunxifb_alloc 该函数主要用来申请系统绘图内存，使能部分g2d功能后，会申请连续物理内存
sunxifb_free 该函数用来释放sunxifb_alloc申请的内存

代码位置如下：

platform/thirdparty/gui/lvgl-8/lv_drivers/display/sunxifb.c

在sunxifb_init(rotated)，中rotated的旋转值可以为：

LV_DISP_ROT_NONE，LV_DISP_ROT_90，LV_DISP_ROT_180，LV_DISP_ROT_270。

最后还有赋值 disp_drv.rotated = rotated 。如果没有g2d旋转，也可以指定disp_drv.sw_rotate = 1 使用软件旋转。

sunxig2d

在 sunxig2d 中，实现了对g2d ioctl的封装，这些函数都不需要应用调用，但能加深对整个框架的理解，相关的接口如下：

接口 说明
sunxifb_g2d_init g2d 模块初始化函数，打开 /dev/g2d 节点，设置 g_format。初始化时，根据使能的宏，打印相应的 log
sunxifb_g2d_deinit 该函数关闭 g2d 设备
sunxifb_g2d_get_limit 该函数获取 g2d 使用阈值
sunxifb_g2d_blit_to_fb 该函数用来拷贝 fb0 的 front 和 back buffer 这两块 buffer，也可以把 rotate buffer 旋转到 back buffer
sunxifb_g2d_fill 该函数使用g2d填充一个颜色矩形，颜色可以带透明度
sunxifb_g2d_blit 该函数用来拷贝图像，不能 blend 图像
sunxifb_g2d_blend 该函数可以进行图像 blend
sunxifb_g2d_scale 该函数用来缩放图像

代码位置如下：

platform/thirdparty/gui/lvgl-8/lv_drivers/display/sunxig2d.c

以上 g2d 函数，都已经对接 lvgl 绘图框架，使用 lvgl 的 lv_draw_map、lv_img_set_zoom 和 lv_canvas_draw_img 函数就可以使用起来。

lv_g2d_test 应用中有完整的使用示例。

sunximem

在sunximem中，实现了管理物理内存的封装，这些函数都不需要应用调用，但能加深对整个框架的理解，如下：

接口 说明
sunxifb_mem_init 该函数会在sunxifb_init中调用，初始化物理内存申请接口，使用的是 libuapi 中间件
sunxifb_mem_deinit 该函数通过调用 SunxiMemClose，释放申请的接口资源
sunxifb_mem_alloc 该函数比较重要，许多地方都会用到，需要传入申请的字节数和使用说明
sunxifb_mem_free 该函数用来释放调用 sunxifb_mem_alloc 申请的内存
sunxifb_mem_get_phyaddr 该函数把 sunxifb_mem_alloc 申请内存的虚拟地址转换为物理地址，g2d 驱动只接受 buffer 的物理地址或者fd
sunxifb_mem_flush_cache 该函数用来刷 sunxifb_mem_alloc 申请buffer 的 cache

代码位置如下：

platform/thirdparty/gui/lvgl-8/lv_drivers/display/sunxigmem.c

因为g2d驱动只能使用物理连续内存，因此解码图片时，必须要通过 sunxifb_mem_alloc 来申请内存。

当前只实现了bmp、png和gif图片的内存申请，jpeg图片暂未实现

当使用 lv_canvas_set_buffer 时，传入的 buffer 需要是 sunxifb_alloc 申请的 buffer，sunxifb_alloc 中会判断是否需要申请物理连续内存。

自定义画布lv_canvas暂未对接g2d缩放功能

evdev

触摸我们用的是lvgl官方的evdev

代码位置如下：

platform/thirdparty/gui/lvgl-8/lv_drivers/indev/evdev.c

在应用lv_drv_conf.h中修改EVDEV_NAME为触摸屏对应生成的event节点，例如lv_examples的配置文件：

platform/thirdparty/gui/lvgl-8/lv_examples/src/lv_drv_conf.h

另外也可以用命令生成软连接touchscreen，就会直接以 touchscreen 为触摸节点，方便调试:

ln -s /dev/input/eventX /dev/input/touchscreen

LVGL运行

我们提供了几个测试用例，直接执行：

lv_examples 0

lv_examples 0, is lv_demo_widgets
lv_examples 1, is lv_demo_music
lv_examples 2, is lv_demo_benchmark
lv_examples 3, is lv_demo_keypad_encoder
lv_examples 4, is lv_demo_stress

lv_g2d_test

lv_g2d_test 0 5 0 1
one num is rotate, range is 0~3
tow num is gif, range is 0~11, 11 is no show gif
three num is bmp, range is 0~2, 2 is no show bmp
four num is png, range is 0~3, 3 is no show png

lv_monitor

在初始化时，会有如下打印，根据配置的不同会有差异，表示打开了某项配置：

wh=1280x800, vwh=1280x1600, bpp=32, rotated=0
Turn on double buffering.
Turn on 2d hardware acceleration.
Turn on 2d hardware acceleration fill.
Turn on 2d hardware acceleration blit.
Turn on 2d hardware acceleration blend.
Turn on 2d hardware acceleration scale.
Turn on 2d hardware acceleration rotate.