LVGL移植

写在前面

如果您对LVGL十分感兴趣，我非常建议自己尝试一下移植LVGL，本文将以通俗易懂的方式，向大家介绍LVGL移植的过程，希望读者能在本文的辅助下，独自完成LVGL的移植。在本文的最后部分会向大家介绍有关性能优化的细节。

事实上，LVGL的每个大版本，driver部分的接口都有较大的变化，所以我们选择了两个目前最新的release版本讲述移植过程，分别是 v8.4 和 v9。

你可以在 lvgl 工程源码的 examples/porting 文件夹下找到当前版本的移植模板文件

准备工作

如果你想要在你的显示模组上移植LVGL，最先应该做的是将其点亮。比如实现一个描点函数。

为了验证屏幕处于可用状态，我们通常会在HAL层实现一些基本功能，比如复位、初始化、通常分为以下几步：

1. 复位显示模组

一般来说，大部分显示面板都提供了 RESET 的复位引脚，且低有效。通常这是在向显示模组写入初始化序列的前一步。

#define dm_gpio_set_value(p,v) gpio_put(p, v)
#define mdelay(v) sleep_ms(v)
static int ili9488_reset(struct ili9488_priv *priv)
{
    dm_gpio_set_value(priv->gpio.reset, 1);
    mdelay(10);
    dm_gpio_set_value(priv->gpio.reset, 0);
    mdelay(10);
    dm_gpio_set_value(priv->gpio.reset, 1);
    mdelay(10);
    return 0;
}

2. 向显示模组写入初始化序列

所谓初始化序列，其实就是命令 + 数据的组合，举个例子：

write_reg(priv, 0x3A, 0x55);

代表发送 触发像素格式设置命令 + 设置像素格式为RGB565

这一系列设置命令完成了对显示驱动IC的初步设置。

static int ili9488_init_display(struct ili9488_priv *priv)
{
    pr_debug("%s, writing initial sequence...\n", __func__);
    ili9488_reset(priv);
    // dm_gpio_set_value(&priv->gpio.rd, 1);
    // mdelay(150);

    // Positive Gamma Control
    write_reg(priv, 0xE0, 0x00, 0x03, 0x09, 0x08, 0x16, 0x0A, 0x3F, 0x78, 0x4C, 0x09, 0x0A, 0x08, 0x16, 0x1A, 0x0F);

    // Negative Gamma Control
    write_reg(priv, 0xE1, 0x00, 0x16, 0x19, 0x03, 0x0F, 0x05, 0x32, 0x45, 0x46, 0x04, 0x0E, 0x0D, 0x35, 0x37, 0x0F);

    write_reg(priv, 0xC0, 0x17, 0x15);          // Power Control 1
    write_reg(priv, 0xC1, 0x41);                // Power Control 2
    write_reg(priv, 0xC5, 0x00, 0x12, 0x80);    // VCOM Control
    // write_reg(priv, 0x36, 0x28);                // Memory Access Control
    write_reg(priv, 0x3A, 0x55);                // Pixel Interface Format RGB565 8080 16-bit
    write_reg(priv, 0xB0, 0x00);                // Interface Mode Control

    // Frame Rate Control
    // write_reg(priv, 0xB1, 0xD0, 0x11);       // 60Hz
    write_reg(priv, 0xB1, 0xD0, 0x14);          // 90Hz

    write_reg(priv, 0xB4, 0x02);                // Display Inversion Control
    write_reg(priv, 0xB6, 0x02, 0x02, 0x3B);    // Display Function Control
    write_reg(priv, 0xB7, 0xC6);                // Entry Mode Set
    write_reg(priv, 0xF7, 0xA9, 0x51, 0x2C, 0x82);  // Adjust Control 3
    write_reg(priv, 0x11);                      // Exit Sleep
    mdelay(60);
    write_reg(priv, 0x29);                      // Display on

    return 0;
}

3. 设置绘制区域

一些显示驱动IC，为了节省MCU的内存，将显示buffer集成到了显示驱动IC中。这样做的另一个优势是不强制要求MCU侧具备强大的显示控制器，MCU在讲数据写入到显示驱动IC的SRAM 时，驱动IC会自行将SRAM中的数据刷新到显示面板上。

所以像这种驱动IC，基本都支持局部刷新，我们只需要将显示缓冲区中需要更新的部分写入到SRAM中即可，这类驱动IC一般都提供了一个设置绘制区域的命令，例如 0x2A (设置列地址) 0x2B (设置行地址)，在发送完设置命令之后，还需要发送具体参数，请参考数据手册中的要求。

下面这个接口展示了通过 xs, ys, xe, ye 四个参数，设置一个从 (xs, ys) 到 (xe, ye) 的矩形刷新区域。

static int ili9488_set_addr_win(struct ili9488_priv *priv, int xs, int ys, int xe,
                                int ye)
{
    /* set column adddress */
    write_reg(priv, 0x2A, xs >> 8, xs, xe >> 8, xe);

    /* set row address */
    write_reg(priv, 0x2B, ys >> 8, ys, ye >> 8, ye);

    /* write start */
    write_reg(priv, 0x2C);
    return 0;
}

0x2C 命令用于通知驱动IC将要写入SRAM。

4. 发送颜色数据

局部刷新

发送颜色数据一般跟在 0x2C 命令之后，如果你选择局部数据更新，则还应该在这之前设置绘制区域 0x2A, 0x2B。

如下所示的是一个窗口绘制函数，接受一个矩形区域的参数和一个给定长度的像素数据buffer

static void ili9488_video_sync(struct ili9488_priv *priv, int xs, int ys, int xe, int ye, void *vmem16, size_t len)
{
    // pr_debug("video sync: xs=%d, ys=%d, xe=%d, ye=%d, len=%d\n", xs, ys, xe, ye, len);
    priv->tftops->set_addr_win(priv, xs, ys, xe, ye);
    write_buf_rs(priv, vmem16, len * 2, 1);
}

在本工程中，write_buf_rs 是一个宏定义，会根据另一个宏DISP_OVER_PIO来决定是否通过PIO外设模拟I8080协议发送数据

/* rs=0 means writing register, rs=1 means writing data */
#if DISP_OVER_PIO
    #define write_buf_rs(p, b, l, r) i80_write_buf_rs(b, l, r)
#else
    #define write_buf_rs(p, b, l, r) fbtft_write_gpio16_wr_rs(p, b, l, r)
#endif

下面是两个函数的原型，执行的逻辑是先设置RS引脚，再发送给定buffer中的数据到I8080端口。

static void fbtft_write_gpio16_wr_rs(struct ili9488_priv *priv, void *buf, size_t len, bool rs)
void i80_write_buf_rs(void *buf, size_t len, bool rs);

全屏刷新

如果你需要全屏刷新，则必须先分配一个全屏的buffer，在本工程中，一块全屏buffer的大小为 307200 字节，这超出了RP2040上的 256KB SRAM 限制，不过在RP2350上，有512KB SRAM，可以使用全屏刷新。

在发送完初始化序列后，设置一次绘制区域为整屏大小，然后发送命令0x2C，下面是一个示例

priv->tftops->set_addr_win(priv, 0, 0,
                         priv->display->xres - 1,
                         priv->display->yres - 1);

然后就可以循环发送全屏buffer，驱动IC中的行列指针会根据发送的数据自动移动的复位。

全屏刷新一般用于内部有 LCD 控制器的 MCU 或 MPU，例如在 F1C200s 上，可以将 TCON 设置成I8080模式，在初始化TCON之前，先通过GPIO模拟I8080端口，初始化显示屏，然后再初始化 TCON, BE, FE 等，根据framebuffer 中的数据输出I8080时序，就可以实现 LCD 控制器全屏刷新的效果。

LVGL 8.4

显示驱动

可以参考pico_dm_qd3503728_noos/porting/lv_port_disp_template.c

1. 分配 LVGL 显示 buffer


    /* 你可以在这里调用 LCD 的初始化函数 */
    disp_init();

#ifndef MY_DISP_BUF_SIZE
    #warning '"MY_DISP_BUF_SIZE" is not defined, defaulting to (HOR_RES * VER_RES / 2)'
    #define MY_DISP_BUF_SIZE    (MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES / 2)
#endif

    static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;
    static lv_color_t buf_1[MY_DISP_BUF_SIZE];

    /* 调用lvgl接口初始化显示buffer */
    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_BUF_SIZE);

2. 分配、注册 LVGL 显示驱动

    static lv_disp_drv_t disp_drv;                         /*Descriptor of a display driver*/
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);                    /*Basic initialization*/

    /* 你的屏幕的宽高分辨率 */
    disp_drv.hor_res = MY_DISP_HOR_RES;
    disp_drv.ver_res = MY_DISP_VER_RES;

    /* 这个是需要你实现的显示 buffer 刷新的回调函数 */
    disp_drv.flush_cb = ili9488_flush;

    /* 将第一步分配的 LVGL 显示 buffer 注册到显示驱动中 */
    disp_drv.draw_buf = &draw_buf_dsc_1;

    /* 注册显示驱动 */
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);

下面是 ili9488_flush 相关函数的实现

static inline void ili9488_write_cmd(uint16_t cmd)
{
    write_buf_rs(&g_priv, &cmd, sizeof(cmd), 0);
}
#define write_cmd ili9488_write_cmd
static inline void ili9488_write_data(uint16_t data)
{
    write_buf_rs(&g_priv, &data, sizeof(data), 1);
}
#define write_data ili9488_write_data

#include "lvgl/lvgl.h"
void ili9488_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
#if 1
    write_cmd(0x2A);
    write_data(area->x1 >> 8);
    write_data(area->x1);
    write_data(area->x2 >> 8);
    write_data(area->x2);

    /* set row address */
    write_cmd(0x2B);
    write_data(area->y1 >> 8);
    write_data(area->y1);
    write_data(area->y2 >> 8);
    write_data(area->y2);

    /* write start */
    write_cmd(0x2C);
    write_buf_rs(&g_priv, (void *)color_p, lv_area_get_size(area) * 2, 1);
#else
    struct ili9488_priv *priv = &g_priv;
    priv->tftops->set_addr_win(priv, area->x1, area->y1, area->x2, area->y2);
    write_buf_rs(priv, (void *)px_map, lv_area_get_size(area) * 2, 1);
#endif
    lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}

输入驱动

可以参考pico_dm_qd3503728_noos/porting/lv_port_indev_template.c

1. 分配、注册 LVGL Touchpad 驱动

    static lv_indev_drv_t indev_drv;

    /*------------------
     * Touchpad
     * -----------------*/

    /* 你可以在这里初始化你的触摸屏 */
    touchpad_init();

    /* 初始化 LVGL 触摸屏驱动 */
    lv_indev_drv_init(&indev_drv);

    /* 设置驱动类型为点类型 */
    indev_drv.type = LV_INDEV_TYPE_POINTER;

    /* 设置触摸屏驱动的读取回调函数，这个需要你自己实现 */
    indev_drv.read_cb = touchpad_read;

    /* 注册触摸屏驱动 */
    indev_touchpad = lv_indev_drv_register(&indev_drv);

下面是 touchpad_read 相关函数的实现

static void touchpad_read(lv_indev_drv_t * indev_drv, lv_indev_data_t * data)
{
    static lv_coord_t last_x = 0;
    static lv_coord_t last_y = 0;

    /*Save the pressed coordinates and the state*/
    if(touchpad_is_pressed()) {
        touchpad_get_xy(&last_x, &last_y);
        // printf("touchpad is pressed, x: %d, y: %d\n", last_x, last_y);
        data->state = LV_INDEV_STATE_PR;
    }
    else {
        data->state = LV_INDEV_STATE_REL;
    }

    /*Set the last pressed coordinates*/
    data->point.x = last_x;
    data->point.y = last_y;
}

static bool touchpad_is_pressed(void)
{
    /*Your code comes here*/
    return ft6236_is_pressed();
    // return false;
}

static void touchpad_get_xy(lv_coord_t * x, lv_coord_t * y)
{
    /*Your code comes here*/
    (*x) = ft6236_read_x();
    (*y) = ft6236_read_y();
}

Tick 驱动

v8.4 版本的 LVGL 允许在 lv_conf.h 中设置 tick 回调函数

#define LV_TICK_CUSTOM 1
#if LV_TICK_CUSTOM
    #define LV_TICK_CUSTOM_INCLUDE "pico/time.h"         /*Header for the system time function*/
    #define LV_TICK_CUSTOM_SYS_TIME_EXPR (time_us_32() / 1000LL)    /*Expression evaluating to current system time in ms*/
    /*If using lvgl as ESP32 component*/
    // #define LV_TICK_CUSTOM_INCLUDE "esp_timer.h"
    // #define LV_TICK_CUSTOM_SYS_TIME_EXPR ((esp_timer_get_time() / 1000LL))
#endif   /*LV_TICK_CUSTOM*/

time_us_32() 是 Pico SDK 中的一个函数，用于获取系统启动后经过的时间，单位为微秒，因为 LVGL 的tick以毫秒为单位，所以需要除1000

LVGL 9

显示驱动

void lv_port_disp_init(void)
{
    disp_init();

    /*------------------------------------
     * 创建一个 display 对象，并注册刷新回调函数
     * -----------------------------------*/
    disp = lv_display_create(MY_DISP_HOR_RES, MY_DISP_VER_RES);
    lv_display_set_flush_cb(disp, ili9488_flush);

/* 如果没有定义 MY_DISP_BUF_SIZE，则默认设置为屏幕分辨率的 1/8 */
#ifndef MY_DISP_BUF_SIZE
#define MY_DISP_BUF_SIZE    (MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES / 8)
#endif

    /* 设置 display 对象的显示 buffer， 默认使用 1 个 buffer，刷新方式为局部刷新 */
    static lv_color_t buf_1_1[MY_DISP_BUF_SIZE];
    lv_display_set_buffers(disp, buf_1_1, NULL, sizeof(buf_1_1), LV_DISPLAY_RENDER_MODE_PARTIAL);
}

static void disp_init(void)
{
    /*You code here*/
    ili9488_driver_init();
}

输入驱动

lvgl v9 版本的输入驱动相比 v8.4 版本没有太大的变化，只不过原来在 lv_conf.h 中设置输入事件的读取周期，改为了定时器。

void lv_port_indev_init(void)
{
    /*Initialize your touchpad if you have*/
    touchpad_init();

    /* 分配、注册一个 pointer 类型的输入设备 */
    indev_touchpad = lv_indev_create();
    lv_indev_set_type(indev_touchpad, LV_INDEV_TYPE_POINTER);
    lv_indev_set_read_cb(indev_touchpad, touchpad_read);

    /* 创建一个 lvgl 定时器，用于周期性的调用 touchpad_read */
    lv_timer_t *indev_timer = lv_indev_get_read_timer(indev_touchpad);
    lv_timer_set_period(indev_timer, 16);
}

static void touchpad_init(void)
{
    /*Your code comes here*/
    ft6236_driver_init();
}

static void touchpad_read(lv_indev_t * indev_drv, lv_indev_data_t * data)
{
    static int32_t last_x = 0;
    static int32_t last_y = 0;

    /*Save the pressed coordinates and the state*/
    if(touchpad_is_pressed()) {
        touchpad_get_xy(&last_x, &last_y);
        data->state = LV_INDEV_STATE_PR;
    }
    else {
        data->state = LV_INDEV_STATE_REL;
    }

    /*Set the last pressed coordinates*/
    data->point.x = last_x;
    data->point.y = last_y;
}

/*Return true is the touchpad is pressed*/
static bool touchpad_is_pressed(void)
{
    /*Your code comes here*/
    return ft6236_is_pressed();
}

/*Get the x and y coordinates if the touchpad is pressed*/
static void touchpad_get_xy(int32_t * x, int32_t * y)
{
    /*Your code comes here*/
    (*x) = ft6236_read_x();
    (*y) = ft6236_read_y();
}

Tick 驱动

在 lvgl 的 v9 版本中，你需要调用一个接口来注册 tick 的回调函数

static uint32_t __time_critical_func(my_tick_get_cb)(void)
{
    return time_us_32() / 1000;
}

lv_tick_set_cb(my_tick_get_cb);

性能优化

待添加

ESP32-S3

8080模板工程

Docs

embeddedboys

Title here

LVGL移植

写在前面

准备工作

1. 复位显示模组

2. 向显示模组写入初始化序列

3. 设置绘制区域

4. 发送颜色数据

局部刷新

全屏刷新

LVGL 8.4

显示驱动

1. 分配 LVGL 显示 buffer

2. 分配、注册 LVGL 显示驱动

输入驱动

1. 分配、注册 LVGL Touchpad 驱动

Tick 驱动

LVGL 9

显示驱动

输入驱动

Tick 驱动

性能优化

LVGL移植

写在前面#

准备工作#

1. 复位显示模组#

2. 向显示模组写入初始化序列#

3. 设置绘制区域#

4. 发送颜色数据#

局部刷新#

全屏刷新#

LVGL 8.4#

显示驱动#

1. 分配 LVGL 显示 buffer#

2. 分配、注册 LVGL 显示驱动#

输入驱动#

1. 分配、注册 LVGL Touchpad 驱动#

Tick 驱动#

LVGL 9#

显示驱动#

输入驱动#

Tick 驱动#

性能优化#

写在前面

准备工作

1. 复位显示模组

2. 向显示模组写入初始化序列

3. 设置绘制区域

4. 发送颜色数据

局部刷新

全屏刷新

LVGL 8.4

显示驱动

1. 分配 LVGL 显示 buffer

2. 分配、注册 LVGL 显示驱动

输入驱动

1. 分配、注册 LVGL Touchpad 驱动

Tick 驱动

LVGL 9

显示驱动

输入驱动

Tick 驱动

性能优化