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基于低成本 STM32 的图形应用

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STMCU小助手 发布时间:2023-6-19 14:07
前言 : `9 e: h1 {) i( H4 {1 @( e
越来越多的智能设备会基于 STM32 实现图形界面,而 TouchGFX 是专门用于 STM32 的图形界面设计软件,使图形界面能达到类似智能手机的显示效果。通常,在支持 FMC、LTDC、MIPI-DSI 等 LCD 接口的 STM32,都有着比较丰富的内存资源,SRAM 存放帧缓冲也毫无压力。但在一些成本敏感的产品上,STM32 内存较小,不足以存放完整的帧缓冲,这类产品又如何使用 TouchGFX 来做图形界面应用呢?本文将介绍 TouchGFX 的部分帧缓冲特性,以及基于STM32G0 系列 的移植过程。
% d: ^1 n  @; j; f* p/ {, U" A
部分帧缓冲 1 J4 v. D% w5 c& V5 {/ T9 m5 O, g
通常在做图形应用时,需要在 MCU 的 SRAM 里申请一块内存作为帧缓冲:framebuffer。比如使用一个分辨率为240x320,16 位色深的 LCD,需要申请的内存大小为:240x320x2 = 153600 Bytes。而很多低成本的 MCU 内存较小,根本无法满足图形应用对内存的需求。不过,TouchGFX 现在支持部分帧缓冲,仅使用较小的内存作为帧缓冲即可支持图形应用。
( p4 Y: F- P* k4 I6 T
- u6 w+ H# m0 P- P7 G; ?  z
Partial Framebuffer,部分帧缓冲
9 T0 R& @! L) U# _  G$ `3 C- m对内置了 GRAM 的 LCD 来说,图形显示的过程可以概括如下图:
$ ?' l1 ^$ h& D0 D' U4 a" P
, M( A; T0 j% }% l& m

1 ~- U8 n4 Y8 @ V7O8[W}A{S)]Z)6@RGOWN@O.png / Q  d4 h1 }5 ^. H% G

& t) E, _4 K2 D6 B5 X
1, MCU 将图形界面画到内部 Framebuffer0 j$ ]. D3 q( ?- }; d$ ]
2, 画图过程结束后,将 Framebuffer 内容传输到 LCD GRAM
+ |6 g0 w: a3 d4 x  |3, 由 LCD controller 将 GRAM 内容显示到屏幕
1 r; a" z) J" t$ p$ |+ m! t' O: x
如果使用完整的 framebuffer,在上面第 2 步进行传输时,每次传输的都是一整屏的数据。而在很多场景中,LCD 屏幕上变化的区域并不大。比如一个控制界面,可能只有一个小图标会有变化,其它区域都保持不变。我们可以只更新屏幕变化的区域。7 @; g) Q% F; C
部分帧缓冲与此类似,framebuffer 可以被分成许多个小的缓存块去更新和传输,而这些小块的缓存可以被重用,这样可以极大的减小图形应用对内存的需求。而使用 partial framebuffer 的方式,仅有稍许限制:6 }( f' f0 D6 D) u7 Q
1, LCD 模块必需要内置 GRAM* r/ ~8 F$ B& X. S  b" ^% F) B; N
2, 在复杂界面时可能会有撕裂效果
& ~: ]; e3 N! J; v; [% ?. P. P9 q" g6 {* Y4 G
部分帧缓冲在 STM32G071 上的应用
6 Q. p% p. ?& p+ O4 T目标板上的 STM32G071 内置 128K flash,36K SRAM,外接 SPI 接口的 LCD,分辨率 240x320 像素,16 位色。按此 LCD 的分辨率,要支持 TouchGFX 图形应用,必须使用部分帧缓冲特性。
- i: {6 G1 t1 f# Y) I3 F" \
8 X3 B3 C/ m. N6 G3 w' C
配置过程
1 e+ a0 N3 S& x4 |: J0 U整个配置过程主要包括以下四个方面:
6 A+ Z& W( D, r% i& i1 J, D一、在 CubeMX 中,配置 TouchGFX generator 的 display 属性如下图:
: [7 Z$ p  H* l 9U48ZJRGV[})~8Q`{OQ`]T6.png % z$ M: q6 X. G. g; i- J# L
6 x3 D& F. |- ^% k8 k
缓冲块个数和缓冲块大小都可以根据需要调整0 \5 B' i* V, _& d9 L
% l6 R, P- u3 |8 w8 r
: w- @" t" {  V! Y1 s0 A
NL]D)L~F}{20Q92U94Z6N75.png
/ ~0 z& V0 Y+ c. E: c$ Y! U* v) Y' \* V( f5 j+ j2 T
二、配置完成后,先由 CubeMX 生成代码。可以看到,会生成 TouchGFX 目录,以及该目录下的配置文件与部分源码文件。+ L9 H6 t" ]+ x$ h
) E- W+ ^4 B: T! [9 [, ]0 m
%BMHLSDS5WF{)UK~8HRI2HG.png 3 r4 Q! Q+ g, A* `, |& s& L
三、打开 ApplicationTemplate.touchgfx.part 文件,即可打开 TouchGFX Designer 工具,如下图。比如,可以添加box 控件作为背景,textArea 控件来显示文本。& [4 t. C: o1 D6 G3 G+ _% ?
! V  x. K5 K, O
}U]B28(CY}(B5X4RSSR(P93.png
9 Z" Y; V/ E; A然后通过 Generate Code 生成 UI 相关的代码,主要包含 generated 和 gui 两个目录。generated 目录包含生成的资源文件,如字体信息、文本信息、图片资源等,还包括各个 screen 的基类代码。而 gui 目录则包含 screen 的派生类代码。用户可基于 gui 目录进行 UI 后续的开发。0 J# u; \) s! i) t2 n

1 p- U% b- }! Z: p+ k; y6 |; p: }' V* z
@J}]NR~L`KZ)`VIZ584VG(7.png 9 d4 a. @8 ?1 w/ d6 H3 [- D

& i% Y3 |+ H7 }( q* l完整版请查看:附件 基于低成本STM32的图形应用v1.pdf (540.18 KB, 下载次数: 6)
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