LVGL

LVGL（Light and Versatile Graphics Library）是一个开源的嵌入式图形库，用于创建漂亮、高性能且可定制的图形用户界面（GUI）。它设计简单、灵活，适用于各种嵌入式平台，包括微控制器和单片机。

概述

本文介绍了基于 Realtek RTL8772GWP 的 LVGL 方案相关信息，旨在帮助用户搭建开发环境，包括了解 SDK、编译和烧录固件及系统测试方法等。开发者可烧录 SDK 中的测试文件，确保开发环境配置得当、EVB 可以正常工作。

备注

本文所述示例方案采用 Realtek RTL8772GWP EVB，搭配 st7701s 驱动的 RGB(480 * 480) LCD 显示、gt911 驱动的触控屏模组，开发者若选用本文相同的硬件环境，可直接运行 SDK 中的样例工程。
如需适配其他型号的显示屏和输入设备，请参考 GUI 任务小节，适配到新的显示和输入设备。
Realtek RTL8772GWP 芯片支持的显示接口：i8080、qspi/spi、RGB888/RGB565。

实用案例

下图显示了 LVGL 应用包含的模块：

../../../../_images/fig_module1.jpeg — LVGL 系统模块组成

支持功能

Realtek LVGL 应用程序提供完备功能支持:

支持 LVGL
支持蓝牙 BLE OTA

环境需求

硬件环境需求

RTL87x2GWP EVB
LCD 屏幕模块 (480*480 st7701s + gt911)

工具需求

ARM Keil MDK: ArmMDK
MPTool_kits: RealMCU-Tool
DebugAnalyzer: RealMCU-Tool
scons 4.4.0: python 环境运行 pip install scons==4.4.0

硬件连线

EVB

EVB 提供了用户开发和应用调试的硬件环境。LVGL 应用使用 Model B EVB 进行演示，EVB 由母板和子板组成。EVB 具有下载模式和工作模式，下载模式用于烧录固件等功能，工作模式为正常运行应用程序模式，开发者需要配置 EVB 以进入所需的模式。有关 EVB 母板的详细介绍和使用方法请参阅评估板指南。

../../../../_images/fig_evb1.png — LVGL EVB 接线

配置选项

SDK 中 LVGL 方案的配置在 SDK\applications\lvgl\proj\menu_config.h 中，可在 Keil 使用 Configuration Wizard 配置，默认 BLE 配置如下：

#if (CONFIG_REALTEK_BLE_SERVICE == 1)
// <q> DFU_SERVICE
#define CONFIG_REALTEK_DFU_SERVICE 1
#endif
#if (CONFIG_REALTEK_BLE_SERVICE == 1)
// <q> OTA_SERVICE
#define CONFIG_REALTEK_OTA_SERVICE 1
#endif

// <e> BLE_OTA_ENABLED
#define CONFIG_REALTEK_BLE_OTA 1
#if (CONFIG_REALTEK_BLE_OTA == 1)
// <q> SILENT_OTA
// <i> Transmit images while application running
#define CONFIG_REALTEK_SILENT_OTA 1
// <q> NORMAL_OTA
// <i> Enter dfu mode to transmit images
#define CONFIG_REALTEK_NORMAL_OTA 1
#endif
// </e>

// <e> BLE_DEMO_APP
#define CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO 1
#if (CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO == 1)

// <o> BLE_DEMO_APP

// <0=> BLE_OTA_DEMO
// <1=> BLE_PERIPHERAL_DEMO
#define CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO_APP 0    // select ble demo app

#if (CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO_APP == 0)
#define CONFIG_REALTEK_BLE_OTA_DEMO
#elif (CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO_APP == 1)
#define CONFIG_REALTEK_BLE_PERIPHERAL_DEMO
#endif

#endif
// </e>

备注

当配置修改后，根据所支持的编译方式重新构建工程后配置生效，构建方法请参考编译和下载步骤。

CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO, CONFIG_REALTEK_BLE_DEMO_APP：配置是否启用 ble demo app，及选择 demo。
CONFIG_REALTEK_BLE_OTA, CONFIG_REALTEK_DFU_SERVICE, CONFIG_REALTEK_OTA_SERVICE：ble OTA demo app 的底层支持，需与 OTA demo 一同启用，否则关闭配置。

编译和下载

请参阅快速入门进行编译和下载。值得注意的是：

生成 Flash Map 步骤：

开发者需要根据 SDK\applications\lvgl\proj\flash_map.h 生成 flash_map.ini 。
生成 System Config File 步骤：

务必使能 psram power，其他功能可根据需要进行配置。

../../../../_images/fig_system_config1.png — system config 使能 psram power

构建 Keil MDK 工程，编译 APP Image 步骤：
1. LVGL SDK 工程路径为：SDK\applications\lvgl\proj
2. Keil MDK 工程路径为： SDK\applications\lvgl\proj\mdk
3. 当修改了工程的配置后，需要重新构建工程配置方可生效，构建后将会按配置生成全新工程文件，覆盖原有的工程文件。若开发者有手动在原工程中添加的文件或配置，将会在构建后失效不会保留到新的工程。
4. 构建工程时，在工程路径下打开 cmd 窗口。
  
  运行命令 scons --target=mdk5 构建 mdk 工程，打开 mdk 工程进行编译，APP image 将生成在以下路径中：SDK\applications\lvgl\proj\mdk\bin。
```
SDK\applications\lvgl\proj> scons --target=mdk5
scons: Reading SConscript files ...
...
CC xxxx.o
CC xxxx.o
...
LINK app.elf
fromelf --bin app.elf --output rtthread.bin
fromelf -z app.elf
scons: done building targets.
```
5. 打开生成的 Keil MDK 工程，点击编译生成 app image，具体请参阅编译 APP Image 。
下载烧录方法请参阅文件下载。
生成和下载 User Data：
1. LVGL 工程 User Data 打包路径：SDK\subsys\gui\gui_engine\example\screen_lvgl
2. 工程用到的外部文件需要打包作为 User Data 下载，打开工程 User Data 打包路径，将需要打包的文件放置于 root\ 文件夹下，双击脚本 mkromfs_0x4600000.bat 生成 User Data 文件 root(0x4600000).bin 和资源映射地址 resource.h。
3. 请使用 MP Tool 的 User Data 功能下载 root(0x4600000).bin，写入地址： 0x04600000

测试验证

UI 测试流程

正确完成烧录固件后，令 EVB 切换到工作模式，复位重启。
设备重启后可以看到 LVGL 的 benchmark demo 运行，屏幕的左上角显示当前测试用例和测试进度，屏幕的右下角显示当前帧率和 CUP 占用率。
在完成所有测试用例前，不会有 log 输出，无触屏交互响应，完成所有测试用例后，测试结果将以 log 和表格的方式显示，可以触屏滑动浏览。

../../../../_images/fig_benchmark.gif — LVGL UI PC 模拟器演示

软件设计介绍

本章主要介绍 RTL8772GWP LVGL 解决方案的软件相关技术参数和行为规范，为 LVGL 的功能提供软件概述。

源代码目录

工程文件目录： sdk\application\lvgl\proj
源代码目录： sdk\application\lvgl\src

LVGL SDK中的源文件目前分为以下几类：

└── Project: lvgl
    └── app                            includes the LVGL user application implementation
        ├── menu_config.h              project construct configurations
        ├── main.c
        └── lvgl_init.c                includes task and hardware init
    ├── lib
    ├── device
    ├── peripheral                     includes all peripheral drivers and module code used by the application
    ├── profile                        includes BLE profiles or services
    ├── dfu
    ├── dfu_task
    ├── LVGL                           includes all LVGL source
    ├── lcd_low_driver                 includes display pannel IC driver implementation
    ├── touch_driver                   includes touch IC driver implementation
    ├── hal_drivers
    ├── database
    ├── fs                              include file system implementation
    ├──  port_lvgl
        ├── gui_dlps.c                  includes gui dlps configurations
        ├── lv.conf.h                   includes LVGL configurations
        ├── lv_port_disp.c              includes LVGL display interface
        ├── lv_port_indev.c             includes LVGL input device interface
        ├── lvgl_demo.c                 includes LVGL demo, benchmark demo
        └── lv_port_fs.c                includes LVGL filesystem interface
    └── lvgl_assets                     includes user image and font C files
        ├── img_demo_lvgl_logo.c        lvgl logo image array
        ├── lv_font_harmony_32.c        harmony font array
        └── lvgl_example_assets.c       example shows how to set image and font source
    :
    └── ble_ota_app                    includes ble ota demo implementation
    :
    └── ble_app                        includes ble simple peripheral demo implementation

Flash布局

应用程序默认的 flash 布局头文件： sdk\application\lvgl\proj\flash_map.h

Flash布局说明
Example layout with a total flash size of 16 MB	Size(byte)	Start Address
Reserved	4K	0x04000000
OEM Header	4K	0x04001000
Bank0 Boot Patch	32K	0x04002000
Bank1 Boot Patch	32K	0x0400A000
OTA Bank0	2456K	0x04012000
OTA Header	4K	0x04012000
System Patch code	32K	0x04013000
BT Lowerstack Patch code	60K	0x0401B000
BT Host code	212K	0x0402A000
APP code	2148K	0x0405F000
APP Config File	0K	0x04278000
APP data1	0K	0x04278000
APP data2	0K	0x04278000
APP data3	0K	0x04278000
APP data4	0K	0x04278000
APP data5	0K	0x04278000
APP data6	0K	0x04278000
OTA Bank1	0K	0x04278000
Bank0 Secure APP code	16K	0x04278000
Bank0 Secure APP Data	0K	0x040AC000
Bank1 Secure APP code	0K	0x0427C000
Bank1 Secure APP Data	0K	0x0427C000
OTA Temp	2148K	0x0427C000
FTL	16K	0x04495000
APP Defined Section1	0K	0x04499000
APP Defined Section2	0K	0x04499000

重要

如需调整Flash布局，请参考快速入门中生成 Flash Map 的步骤。
调整Flash布局后，必须使用新的 flash_map.ini 重新进行生成 OTA Header 和生成 System Config File 步骤。

软件架构

系统软件架构如下图所示：

../../../../_images/fig_swArch1.png — 系统软件架构

Platform feature：包括 OTA、Flash、FTL 等。
Peripheral driver：提供对 RTL87x2G 外设接口的应用层访问。
OSIF：实时操作系统的抽象层。
GAP：用户应用程序与 BLE 协议栈通信的抽象层。
Application：应用层包含用户定义的各个应用任务。

任务和优先级

如下图所示，用户应用程序共创建了 5 个任务：

../../../../_images/fig_swTask1.png — 任务和优先级

各任务描述及优先级如下表：

任务说明及优先级
任务	描述	优先级
Timer	实现 FreeRTOS 所需的软件定时器	6
BT Controller stack	实现 HCI 以下的BLE协议栈	6
BT Host stack	实现 HCI 以上的BLE协议栈	5
LVGL	处理 UI 显示及交互	1
Idle	运行后台任务	0

备注

开发者可创建多个应用任务，并相应地分配内存资源。

GUI 任务

在本示例工程中 GUI 默认任务为 LVGL benchmark demo 工程，测试并展示了 LVGL 在该平台上各个场景下的性能表现，包括帧率和 CUP 负载水平。

UI

LVGL 主要的配置项目都在 sdk\application\lvgl\src\lvgl_port\lv_conf.h 中进行配置，包括显示设备尺寸和颜色深度、堆栈接口配置等，开发者可以根据需求进行定制。

关于 LVGL UI 的设计开发指南请参阅使用 LVGL 设计应用程序及 LVGL 在线文档 LVGL Documentation。文档使用 LVGL 设计应用程序中对 PC 模拟器的使用、实机移植方法、benchmark 性能、UI 资源转换、LVGL 基本开发方法等做了详细介绍，文档 LVGL Documentation 为 LVGL 的开发文档，其中详细介绍了 LVGL 的功能与特性等，并配以丰富的示例。

DLPS

DLPS 为系统休眠模式，具有较低的功耗，以及较快的进出时间，同时 RAM 内容保持。系统如何进出 DLPS 及其具体行为，请参阅低功耗模式。 PSRAM 的默认配置在进入 DLPS 后会掉电，所有数据丢失，需要改变掉电设置请参阅 PSRAM。

在本示例工程中，如需配置打开 DLPS 功能：

在文件 menu_config.h 中使能 HAL 支持，修改后重新构建工程，构建方法请参考编译和下载小节：

在文件 sdk\application\lvgl\proj\board.h 中配置使能宏：

../../../../_images/fig_dlps_board.png — LVGL DLPS 使能开关

在本示例工程中，使能 DLPS 功能后，系统以显示激活时间是否超时作为休眠许可，当屏幕在一段时间内（如 5 秒）没有触屏事件发生，则停止刷屏，屏幕熄灭，系统进入休眠。系统在休眠时，若有新的触屏事件发生，则系统唤醒，点亮屏幕，程序继续运行，并进入新的休眠倒计时。具体的，进入休眠前系统将配置触屏 IC 的 INT 引脚作为唤醒源，当发生触屏事件时，触屏 IC 在 INT 引脚上将产生电平变化，从而唤醒 host，即 PAD 唤醒。

若使能了蓝牙功能，则蓝牙将会在休眠期间定期唤醒系统进行广播，但不会唤醒 GUI 任务。蓝牙任务的唤醒行为可由开发者按需开发（如是否需要通过蓝牙唤醒所有任务）。进出休眠时需要配置硬件和软件状态，均在定义在文件 sdk\application\lvgl\src\dlps\gui_dlps.c 中。

注意：

请勿在 gui_dlps.c 中的函数 bool gui_dlps_enter(void)() 中执行长时间耗时动作，如 delay 等待

static void gui_hook_af(void)
{
   /*Add your hook function here*/
#if (DLPS_EN == 1)
   // Demo dlps
   /*Normal operation (no sleep) in < xx sec inactivity*/
   if (lv_disp_get_inactive_time(NULL) < 5000)
   {
      gui_dlps_set(false);
   }
   /*Sleep after xx sec inactivity*/
   else
   {
      // check other task state
      // wait transform done here
      gui_dlps_set(true);
   }
#endif
}

static void lvgl_demo_run(void *p)
{
   ...
   gui_dlps_init();
   ...
   while (1)
   {
      if (gui_dlps_check() == false)
      {
            /* hook function before lvgl event */
            gui_hook_bf();

            lv_task_handler();

            /* hook function after lvgl event */
            gui_hook_af();
            // os_delay(5);
      }
      else
      {
            // DBG_DIRECT("stop timer");
            /*Stop timer and suspend gui task*/
            os_timer_stop(&gui_timer0);
            os_task_suspend(lvgl_task_handle);
      }
   }
}

BLE 任务

BLE_OTA_DEMO 请参阅 OTA
BLE_PERIPHERAL_DEMO 请参阅 LE Peripheral