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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 r/ V& F% x5 `
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。( U8 \6 D. B* a% C' L9 q
部分帧缓冲
4 {& e# W7 \& R# V. e* \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。+ U8 M! {* T7 L9 H( e+ }

: T3 S) C: ?4 G; F; D3 n. q
Partial Framebuffer,部分帧缓冲 $ x: }4 @1 n1 ~6 X& z& l' q6 u
对内置了 GRAM 的 LCD 来说,图形显示的过程可以概括如下图:
, [: B+ N( Y1 z* v
. \( H" ?# l4 e

2 H- E% ?1 D1 g V7O8[W}A{S)]Z)6@RGOWN@O.png ! T9 }. q7 a" A0 {( q5 E
6 s, r7 |6 n4 a; ?  g7 B
1, MCU 将图形界面画到内部 Framebuffer! t$ D% r4 f5 Z# x% {. s, C
2, 画图过程结束后,将 Framebuffer 内容传输到 LCD GRAM
4 `5 g  Y: ?) ]& r! Y$ j! T3, 由 LCD controller 将 GRAM 内容显示到屏幕
" Y$ x, f$ b- _. E9 f, t- }+ N+ X+ t
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。
5 _. \$ R: F" c* W* m( W* 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:
/ x/ _% N* f8 K  Q1, LCD 模块必需要内置 GRAM% H7 `2 G1 t) }
2, 在复杂界面时可能会有撕裂效果
. V/ Y) W7 A0 A) V; h% P& X& Q% W) C8 d8 P
部分帧缓冲在 STM32G071 上的应用   e# Q0 g# r2 f& s8 h0 Y3 R7 e
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。1 x* l# {: r, O4 D+ v9 m
6 Q; g; K0 ?. f6 j6 m$ i1 n
配置过程
5 ?, `  A9 }- o2 Z整个配置过程主要包括以下四个方面:( o, ?, t% q. C, E3 [! a& Q
一、在 CubeMX 中,配置 TouchGFX generator 的 display 属性如下图:7 u7 J, B: I2 ~% i
9U48ZJRGV[})~8Q`{OQ`]T6.png
" d( v6 A6 \3 ]( Q( U3 l' f
+ y. a, j" }, D! h$ a! H
缓冲块个数和缓冲块大小都可以根据需要调整) L" `  {+ X2 |

# a! r: L& a& K7 u! _+ P3 |" B

7 a* W! G4 @3 ?. q% y* v+ i' S NL]D)L~F}{20Q92U94Z6N75.png % j! {! i3 g$ r8 A6 N9 T
9 u" S. S. e+ G
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。& H% g! m5 O# I+ V3 n; h
" x# E( D3 W- N1 z2 ~
%BMHLSDS5WF{)UK~8HRI2HG.png
. H! r- @% H6 v" d# P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。
+ e4 K, l3 w: n/ F# w6 Z- @% h
. u, r' P; w0 ?0 x/ | }U]B28(CY}(B5X4RSSR(P93.png
& |1 y: S' D( `8 b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。
( z7 b* e! l% e& @! a0 f8 f3 \' q' g) N7 @; w& l

5 N) ]' Z- r' d0 O# _ @J}]NR~L`KZ)`VIZ584VG(7.png , |: e2 g. H( e. c

9 L, S4 _, q, D: J% E5 v3 b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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