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K230 GUI实战 - LVGL移植教程

1.K230 GUI实战​

LVGL是流行的免费开源嵌入式图形库，可以用于嵌入式系统的图形用户界面(GUI)开发。

1.1 硬件环境​

  • K230-USIP-LP3-EVB-V1.1
  • 配套的LCD模组

1.2 概述​

k230使用DRM作为显示驱动，DRM(Direct Rendering Manager) 是 Linux 内核中的一个子系统，相比过时的Framebuffer 可以支持复杂的 GPU 操作，如硬件加速的图形渲染。lvgl可以基于libdrm提供的接口进行GUI的绘制。

SDK中已经移植好lvgl组件，且默认编译了一个可以运行的demo，位于/usr/bin/lvgl_demo_widgets。开机后在小核linux终端输入命令lvgl_demo_widgets回车即可体验。

1.3 lvgl源码位置​

SDK中已经包含移植好的lvgl，路径位于src/little/buildroot-ext/package/lvgl。在SDK的buildroot编译过程中会将源码放置于目录output/k230_evb_defconfig/little/buildroot-ext/build/lvgl-v8.3.7下，该目录包含了从github拉取的lvgl源码包以及前面所说的src路径下的移植文件。目录结构如下：

.
├── lv_conf.h
├── lv_drivers
│   ├── display
│   │   ├── drm.c
│   │   └── drm.h
│   ├── indev
│   │   ├── AD_touch.c
│   │   ├── AD_touch.h
│   │   ├── evdev.c
│   │   ├── evdev.h
│   │   ├── keyboard.h
│   │   ├── libinput.c
│   │   ├── libinput_drv.h
│   │   ├── mouse.h
│   │   └── mousewheel.h
│   └── lv_drivers.mk
├── lv_drv_conf.h
├── main.c
├── Makefile
└── mouse_cursor_icon.c

1.4 lvgl的DRM驱动​

linux内核中DRM驱动加载成功后会出现以下节点/dev/dri/card0。

1.4.1 DRM配置相关​

在头文件src/little/buildroot-ext/package/lvgl/port_src/lv_drv_conf.h中

  • 配置宏定义define USE_DRM 1来使能DRM显示驱动
  • 配置宏定义define DRM_CARD "/dev/dri/card0"指定DRM驱动节点

1.4.2 DRM驱动源码具体介绍​

lvgl的drm驱动程序位于src/little/buildroot-ext/package/lvgl/port_src/lv_drivers/display/drm.c。 对DRM的操作需要先open该文件节点。
lvgl使用中主要用到以下几个函数：

  • drm_init() drm初始化。
  • drm_get_sizes() 获取显示器分辨率信息。
  • drm_flush() 显示绘制回调接口。

drm初始化过程中会自动获取DRM的资源，包括获知connect id, plane id, crtc id等，会根据配置文件中选定的颜色格式自动匹配对应支持的plane。

该drm驱动默认开启了双buffer，但目前在没有硬件加速的情况下，双缓冲刷新率低，可以注释掉下面代码以单缓冲方式刷新，显示效果会更好：

void drm_flush(lv_disp_drv_t *disp_drv, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p)
{
    ...
 if (!drm_dev.cur_bufs[0])
  drm_dev.cur_bufs[1] = &drm_dev.drm_bufs[1];
 else
  drm_dev.cur_bufs[1] = drm_dev.cur_bufs[0];
  drm_dev.cur_bufs[0] = fbuf;
    ...
}

1.5 lvgl的使用​

lvgl的主程序文件位于src/little/buildroot-ext/package/lvgl/port_src/main.c

1.5.1 lvgl配置相关​

lvgl配置文件位于：src/little/buildroot-ext/package/lvgl/port_src/lv_conf.h

以下是几个常用的配置项:

  • #define LV_COLOR_DEPTH 32 设置颜色深度
  • #define LV_COLOR_SCREEN_TRANSP 1 设置屏幕透明
  • #define LV_DPI_DEF 300 设置屏幕DPI
  • #define LV_USE_PERF_MONITOR 1 显示fps以及cpu占用率，用于调试
  • #define LV_USE_MEM_MONITOR 1 显示内存占用，用于调试
  • #define LV_USE_DEMO_WIDGETS 1 启用lvgl widgets demo

1.5.2 lvgl使用的主要步骤​

  1. LVGL初始化:

    lv_init();

  2. 显示驱动初始化:

    drm_init();
    drm_get_sizes(&lcd_w, &lcd_h, &lcd_dpi);
    printf("lcd w,h,dpi:%d,%d,%d \n", lcd_w, lcd_h, lcd_dpi);

    uint32_t draw_buf_size = lcd_w * lcd_h * sizeof(lv_color_t) / 4; /*1/4 screen sized buffer has the same performance */
    static lv_disp_draw_buf_t disp_buf;
    lv_color_t *buf_2_1 = malloc(draw_buf_size);
    lv_color_t *buf_2_2 = malloc(draw_buf_size);
    lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, buf_2_1, buf_2_2, draw_buf_size);

    /*Initialize and register a display driver*/
    static lv_disp_drv_t disp_drv;
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);
    disp_drv.draw_buf   = &disp_buf;
    disp_drv.flush_cb   = drm_flush;
    disp_drv.hor_res    = lcd_w;
    disp_drv.ver_res    = lcd_h;
    disp_drv.screen_transp = 1;
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);

  3. 触摸驱动：

    evdev_init();
    static lv_indev_drv_t indev_drv_1;
    lv_indev_drv_init(&indev_drv_1); /*Basic initialization*/
    indev_drv_1.type = LV_INDEV_TYPE_POINTER;

    /*This function will be called periodically (by the library) to get the mouse position and state*/
    indev_drv_1.read_cb = evdev_read;
    lv_indev_t *mouse_indev = lv_indev_drv_register(&indev_drv_1);

  4. demo例程:

    lv_demo_widgets();

关于lvgl更详细的用法请参考lvgl官网:https://lvgl.io，API文档以及例程：https://docs.lvgl.io/8.3/index.html。

也可以使用lvgl的拖放式UI编辑器SquareLine Studio来简化开发:https://squareline.io。

1.6 编译​

在SDK根目录下执行make默认全部编译。

1.7 运行lv_demo_widgets​

lvgl_demo_widgets

执行完上述命令，会在LCD屏幕上显示配置界面，可以通过触摸屏进行相关配置，具体如下所示：

显示内容

当然lvgl应用程序开发也可以作为一个独立项目而不是在SDK中进行编译，可以参考https://github.com/lvgl/lv_port_linux_frame_buffer项目将SDK中的移植文件替换进去，然后配置K230的交叉编译工具链以及对应libdrm引用即可。