【LVGL】学习笔记--(1)Keil中嵌入式系统移植LVGL

news2025/7/17 17:08:19

一 LVGL简介

最近emwin用的比较烦躁，同时被LVGL酷炫的界面吸引到了，所以准备换用LVGL试试水。

LVGL(轻量级和通用图形库)是一个免费和开源的图形库，它提供了创建嵌入式GUI所需的一切，具有易于使用的图形元素，美丽的视觉效果和低内存占用。

【1】主要特性

  1. 丰富且强大的模块化图形组件：按钮 (buttons)、图表 (charts)、列表 (lists)、滑动条 (sliders)、图片 (images) 等

  1. 高级的图形引擎：动画、抗锯齿、透明度、平滑滚动、图层混合等效果

  1. 支持多种输入设备：触摸屏、 键盘、编码器、按键等

  1. 支持多显示设备

  1. 不依赖特定的硬件平台，可以在任何显示屏上运行

  1. 配置可裁剪（最低资源占用：64 kB Flash，16 kB RAM）

  1. 基于UTF-8的多语种支持，例如中文、日文、韩文、阿拉伯文等

  1. 可以通过类CSS的方式来设计、布局图形界面（例如：Flexbox、Grid）

  1. 支持操作系统、外置内存、以及硬件加速（LVGL已内建支持STM32 DMA2D、NXP PXP和VGLite）

  1. 即便仅有单缓冲区(frame buffer)的情况下，也可保证渲染如丝般顺滑

  1. 全部由C编写完成，并支持C++调用

  1. 支持Micropython编程，参见：LVGL API in Micropython

  1. 支持模拟器仿真，可以无硬件依托进行开发

  1. 丰富详实的例程

  1. 详尽的文档以及API参考手册，可线上查阅或可下载为PDF格式

  1. 在 MIT 许可下免费和开源

【2】配置要求

【3】与其他显示工具的对比

二 LVGL移植前准备

【1】参考资料

  1. LVGL官网：https://lvgl.io/

  1. LVGL源码：https://gitee.com/my_lvgl/lvgl

  1. 百问网LVGL中文开发手册：http://lvgl.100ask.net/8.2/index.html

  1. 一些关于移植的经验资料：

LITTLEVGL (LVGL)入门之移植到STM32芯片

LVGL学习笔记 | 02 - 移植LVGL 8.2到STM32F407开发板（MCU屏）

STM32移植LVGL(LittleVGL)

在STM32F4上移植LVGL8.2

【2】硬件资源

硬件资源包括：

  1. 嵌入式平台(我用的MCU是华大的HC32F460芯片)

  1. 实现了屏幕驱动的液晶屏(我用的是3.2寸320*240的8080并口屏，屏幕驱动可以移步【嵌入式】MCU(HC32F460)+并口LCD液晶屏ILI9341 移植emWin记录)

  1. 输入设备(非必要，包括触摸屏、鼠标、键盘、编码器、按键，我自己使用的是磁控旋钮编码器)

【3】其他

推荐一款不错的LVGL设计工具GUI Guider，是由恩智浦开发的，通过NXP官网（https://www.nxp.com.cn/design/software/development-software/gui-guider:GUI-GUIDER）即可下载，具体使用后面有机会专门写一篇文章介绍。

准备好了以上的内容，接下来就可以进行移植了。

三 LVGL移植

【1】源码下载

首先下载LVGL源码，链接见上一章的参考资料。有很多版本，我这边没有选择最新的版本，而是用了V1.5.0-GA版本GUI Guider支持的V8.3.2版本：

下载完解压后是这样的：

【2】源码添加工程

  1. 将上面解压完成的lvgl-v8.3.2文件夹中的下列文件复制到自己keil工程自建文件夹GUI_LVGL中：

  1. 复制进来后，删除proting文件夹以及lv_conf_template文件中_template后缀：

  1. 在keil中建立管理目录：

其中：

  • GUI/LVGL用来存放src及其子目录中所有.c文件。这一步比较考验耐心和细致，每一个子目录下都有不少源文件。（要是不想自己keil工程中有许多看起来凌乱的源文件，可以参考STM32/keil把多个c文件编译为静态库lib中的方法，预先将这许许多多的.c文件编译为lib库，那么GUI/LVGL中放一个lib文件即可。但是这种方法要注意创建lib的工程和使用lib的工程芯片型号要一致才可以）。我是使用的lib库的形式。

  • GUI/LVGL/PORT用来存放porting下的三个源文件，分别是lv_port_disp.c（显示接口文件）、lv_port_indev（输入设备接口文件）、lv_port_fs（文件系统接口文件）。

  • GUI/LVGL用来存放GUI Guider生成的图形界面文件，这边暂时还没有用到，可以不用管。

  1. 包含头文件路径：

  1. 最后还有两个重要的小操作，一个是要选用C99 Mode:

另一个是加大栈空间，方法是打开.s启动文件，修改其中的Stack_Size值，我这边配置的是8KB（根据上面LVGL运行配置要求的推荐值确定）：

至此，可以编译一下，由于还没有使用显示接口等，所以这边应该是编译无误的。

【3】添加心跳接口

在timer.c中包含头文件"lvgl.h"，并在1ms定时器中调用lv_tick_inc(1)启用心跳：

/**************************************************************************
* 函数名称： TimeraUnit2_IrqCallback
* 功能描述： 定时器A 单元2初始化
* 输入参数： 
* 输出参数： 
* 返 回 值： 
* 其它说明： 1ms定时器中断
**************************************************************************/
static void TimeraUnit2_IrqCallback(void)
{
    lv_tick_inc(1);
    TIMERA_ClearFlag(TIMERA_UNIT2, TimeraFlagOverflow);
}

当然还有其他方式让LVGL开始心跳，这个可以自行选用，控制心跳周期为1ms即可。

【4】显示接口对接屏幕驱动

  1. 修改lv_conf.h头文件中的#if 0为#if 1，同时根据适配的显示设备设置颜色格式：

补充，如果想屏幕刷新快一点，可以将FPS做如下调整（30ms-->10ms，即FPS由30-->100）：

  1. 把lv_port_disp.c、lv_port_disp.h、lv_port_indev.c、lv_port_indev.h四个文件的#if 0 都改成#if 1 ，这四个文件包含的头文件名字还需根据编译报错信息修改。：

注意，若头文件#include "lvgl/lvgl.h"包含报错，可以添加宏定义LV_CONF_INCLUDE_SIMPLE。

  1. 修改lv_port_disp.c中适配底层屏幕驱动分辨率（我用的就是320*240）：

/*********************
 *      DEFINES
 *********************/
#ifndef MY_DISP_HOR_RES
    #warning Please define or replace the macro MY_DISP_HOR_RES with the actual screen width, default value 320 is used for now.
    #define MY_DISP_HOR_RES    320
#endif

#ifndef MY_DISP_VER_RES
    #warning Please define or replace the macro MY_DISP_HOR_RES with the actual screen height, default value 240 is used for now.
    #define MY_DISP_VER_RES    240
#endif

  1. 修改lv_port_disp.c中lv_port_disp_init函数，该函数包含两个部分，一个是初始化disp_init()，一个是绘制缓冲区。

其中初始化函数disp_init()中加入自己的屏幕初始化程序：

void LCD_AllInit(void)
{
    LCD_InitGPIO();  //初始化几个GPIO口，包括CS\RS\WR\RD\RES\DB0-15
    
    LCD_HardwareReset();  //LCD复位

    LCD_ConfigureREG();   //RGB配置初始化
    
    LCD_Clear(WHITE);  //清屏白色

    LCD_DisplayDir(data_inter.showDirect);  //默认为横屏
}

static void disp_init(void)
{
    /*You code here*/
    LCD_AllInit();
}

  1. 修改lv_port_disp.c中lv_port_disp_init函数绘制缓冲区的部分，删除不用的Example for 2/3，只留Example for 1即可：

void lv_port_disp_init(void)
{
    /*-------------------------
     * Initialize your display
     * -----------------------*/
    disp_init();

    /*-----------------------------
     * Create a buffer for drawing
     *----------------------------*/

    /**
     * LVGL requires a buffer where it internally draws the widgets.
     * Later this buffer will passed to your display driver's `flush_cb` to copy its content to your display.
     * The buffer has to be greater than 1 display row
     *
     * There are 3 buffering configurations:
     * 1. Create ONE buffer:
     *      LVGL will draw the display's content here and writes it to your display
     *
     * 2. Create TWO buffer:
     *      LVGL will draw the display's content to a buffer and writes it your display.
     *      You should use DMA to write the buffer's content to the display.
     *      It will enable LVGL to draw the next part of the screen to the other buffer while
     *      the data is being sent form the first buffer. It makes rendering and flushing parallel.
     *
     * 3. Double buffering
     *      Set 2 screens sized buffers and set disp_drv.full_refresh = 1.
     *      This way LVGL will always provide the whole rendered screen in `flush_cb`
     *      and you only need to change the frame buffer's address.
     */

    /* Example for 1) */
    static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;
    static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * 10];                          /*A buffer for 10 rows*/
    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_HOR_RES * 10);   /*Initialize the display buffer*/

    /*-----------------------------------
     * Register the display in LVGL
     *----------------------------------*/

    static lv_disp_drv_t disp_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 = MY_DISP_HOR_RES;
    disp_drv.ver_res = MY_DISP_VER_RES;

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

    /*Set a display buffer*/
    disp_drv.draw_buf = &draw_buf_dsc_1;

    /*Required for Example 3)*/
    //disp_drv.full_refresh = 1;

    /* Fill a memory array with a color if you have GPU.
     * Note that, in lv_conf.h you can enable GPUs that has built-in support in LVGL.
     * But if you have a different GPU you can use with this callback.*/
    //disp_drv.gpu_fill_cb = gpu_fill;

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

补充，如果想屏幕刷新快一点，在SRAM足够的条件下，可以修改默认的buf_1[MY_DISP_HOR_RES * 10]为buf_1[MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES / 4]：

static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;
    static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES / 4];                          /*A buffer for 10 rows*/
    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES / 4);   /*Initialize the display buffer*/

  1. 修改lv_port_disp.c中的刷屏函数disp_flush，默认的刷屏用打点的方式速度太慢，改用刷块的方式：

void LCD_Fill_LVGL(U16 sx,U16 sy,U16 ex,U16 ey,U16 *color)
{
    uint16_t height, width;
    uint16_t i, j;

    width = ex - sx + 1;            /* 得到填充的宽度 */
    height = ey - sy + 1;           /* 高度 */

    for (i = 0; i < height; i++)
    {
        LCD_SetCursor(sx, sy + i); /* 设置光标位置 */
        LCD_WriteRAM_Prepare();    /* 开始写入GRAM */

        for (j = 0; j < width; j++)
            LCD_WriteRAM(color[i * width + j]); /* 写入数据 */
    }
} 

/*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_disp_flush_ready()' has to be called when finished.*/
static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
    LCD_Fill_LVGL(area->x1,area->y1,area->x2,area->y2,(U16 *)color_p);

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

至此，显示接口对接屏幕驱动完成。

【5】输入设备接口对接编码器

如果没有使用到诸如触摸屏、鼠标、键盘、编码器、按键这几类的外部设备，只要显示界面不用操作的话，可以跳过这一节，直接到LVGL测试章节继续。

我这边用到的是磁控旋钮编码器外设。

  1. 修改lv_port_indev.c中lv_port_indev_init函数，包含两个部分，一个是初始化encoder_init()，一个是注册编码器外部设备。

其中初始化函数encoder_init()中加入自己的屏幕初始化程序：

/*Initialize your keypad*/
extern STRU_KNOB knob_old;
extern char knob_state_now;
static void encoder_init(void)
{
    /*Your code comes here*/
    MLX_InitGPIO();
    MLX_InitSPI();
    knob_old = knobPosInit();  //旋钮位置初始化
}

  1. 删除不用的外部设备，只留下编码器作为唯一外部输入：

void lv_port_indev_init(void)
{
    /**
     * Here you will find example implementation of input devices supported by LittelvGL:
     *  - Touchpad
     *  - Mouse (with cursor support)
     *  - Keypad (supports GUI usage only with key)
     *  - Encoder (supports GUI usage only with: left, right, push)
     *  - Button (external buttons to press points on the screen)
     *
     *  The `..._read()` function are only examples.
     *  You should shape them according to your hardware
     */

    static lv_indev_drv_t indev_drv;
    
    /*------------------
     * Encoder
     * -----------------*/

    /*Initialize your encoder if you have*/
    encoder_init();

    /*Register a encoder input device*/
    lv_indev_drv_init(&indev_drv);
    indev_drv.type = LV_INDEV_TYPE_ENCODER;
    indev_drv.read_cb = encoder_read;
    indev_encoder = lv_indev_drv_register(&indev_drv);

    /*Later you should create group(s) with `lv_group_t * group = lv_group_create()`,
     *add objects to the group with `lv_group_add_obj(group, obj)`
     *and assign this input device to group to navigate in it:
     *`lv_indev_set_group(indev_encoder, group);`*/
}

  1. 注册外部设备，修改encoder_read函数，encoder_handler可以不用管，encoder_diff的加减表示左旋和右旋，encoder_state赋值LV_INDEV_STATE_PR或者LV_INDEV_STATE_REL表示按下或松开：

/*Will be called by the library to read the encoder*/
static void encoder_read(lv_indev_drv_t * indev_drv, lv_indev_data_t * data)
{
    if(knob_state_now == 9 || knob_state_now == 15)  //按下动作和按下状态都算按下
        encoder_state = LV_INDEV_STATE_PR;   //按下
    else
        encoder_state = LV_INDEV_STATE_REL;  //松开
    
    if(knob_state_now == 19)
        encoder_diff ++;
    else if(knob_state_now == 17)
        encoder_diff --;

    data->enc_diff = encoder_diff;
    data->state = encoder_state;
    encoder_diff = 0;
}

knob_state_now表示当前旋钮的状态，其状态的获得在主循环中获取，将其映射到encoder_diff和encoder_state这两个变量：

#define KNOB_ESCAPE         8   //旋钮抬起状态，xy不变
#define KNOB_UP             17  //z不变，正向旋转
#define KNOB_DOWN           19  //z不变，反向旋转
#define KNOB_ENTER_BEF      15  //按下动作

四 LVGL测试

至此便完成了LVGL的显示接口以及输入设备接口的移植。

在主任务中添加上面的初始化，这边简单做了一个小界面方便展示：

#include "lvgl.h"
#include "lv_port_disp.h"
#include "lv_port_indev.h"
static void lv_ex_label_1(void)
{
    lv_obj_t * label2 = lv_label_create(lv_scr_act());
    lv_label_set_recolor(label2, true);
    lv_label_set_long_mode(label2, LV_LABEL_LONG_SCROLL_CIRCULAR); /*Circular scroll*/
    lv_obj_set_width(label2, 120);
    // Hello world ! Trisuborn.
    lv_label_set_text(label2, "#ff0000 Hello# #00ff00 world ! Trisuborn.#");
    lv_obj_align(label2, LV_ALIGN_CENTER, 0, 0);
}

void GUI_Task(void)
{
    //LVGL初始化
    lv_init();
    //显示器初始化
    lv_port_disp_init();
    //外部输入初始化
    lv_port_indev_init();
    //界面生成
    lv_ex_label_1();

    while(1)
    {
        knob_now = knobPosNow();  //确定旋钮当前位置
        knob_state_now = Knob_State_Entry(&knob_old, &knob_now, knob_state_old);  //确定旋钮当前状态
        if(KNOB_ESCAPE == knob_state_now)
        {
            knob_state_old = knob_state_now;
        }
        else
        {
            knob_old = knob_now;
            knob_state_old = knob_state_now;
        }
        lv_task_handler();
        os_dly_wait(5);
    }
}

效果如下：

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感知手的形状和动作的能力可能是在各种技术领域和平台上改善用户体验的重要组成部分。例如，它可以构成手语理解和手势控制的基础，并且还可以在增强现实中将数字内容和信息覆盖在物理世界之上。虽然自然而然地出现在人们手中，但是强大的实时手感知力无疑是一项具有挑战性的计…
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【基础算法】字符串哈希

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&#x1f339;作者:云小逸 &#x1f4dd;个人主页:云小逸的主页 &#x1f4dd;Github:云小逸的Github &#x1f91f;motto:要敢于一个人默默的面对自己&#xff0c;强大自己才是核心。不要等到什么都没有了&#xff0c;才下定决心去做。种一颗树&#xff0c;最好的时间是十年前…
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逆风翻盘拿下感知实习offer，机会总是留给有准备的人

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个人背景211本&#xff0c;985硕&#xff0c;本科是计算机科学与技术专业&#xff0c;研究生是自学计算机视觉方向&#xff0c;本科主要做C和python程序设计开发&#xff0c;java安卓开发&#xff0c;研究生主要做目标检测&#xff0c;现在在入门目标跟踪和3d目标检测。无论文&…
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