STM32F4+FreeRTOS+LVGL实现嵌入式快速开发(缝合怪)

2023-05-16

极速进行项目开发，只需要懂一款芯片架构+一个操作系统+一个GUI。各种部件程序全靠抄

，成为究极缝合怪。本文用stm32f407+FreeRTOS+lvgl演示一些demo。

原文链接：STM32F4+FreeRTOS+LVGL实现快速开发(缝合怪)

lvgl官方的音乐播放器demo：

百问网的2048小游戏：

1.STM32F407和FreeRTOS

STM32F407这款芯片就不多介绍了，挺老的MCU，架构为ARM_CM4F。随便一搜就有非常非常多的例程和项目。

会缝合的基础是对芯片架构非常了解，刚入门的同学建议先从基础学起，推荐学习ARM官方的权威指南。

在家中找到一个早之前的开发板，个人还挺喜欢的，只有最小系统，把pin引出来了，没有乱七八糟的外设，还找到一个240*320的LCD屏幕，ILI9341驱动。

至于FreeRTOS，之前讲了FreeRTOS在STM32F4上的移植：STM32F4移植FreeRTOS光是MCU加上FreeRTOS就已经能做很多东西了，github上也有非常多的项目，直接git clone再随便改改就能做出很多东西。

FreeRTOS的系列讲解:FreeRTOS全解析-1.引入与RTOS简介

2.LVGL和FreeRTOS结合

都有显示屏了，当然得显示一下，增加一下逼格，但是自己画肯定不好看，也也没有那个必要，这就需要借助开源图形库了。

嵌入式GUI有非常多，LVGL是其中之一，很低的配置就可以实现非常好的效果。介绍就没必要了，就是一个C语言写的图形库，需要学习的可以去官网：https://lvgl.io/看手册。

官网的一个demo：

我对LVGL了解不多，但通过手册可以知道，LVGL的底层是通过定时器来循环调用lv_tick_inc();函数，以获知系统时间，称为LVGL的心跳。再通过lv_task_handler();（新版的是lv_timer_handler()）来调度LVGL的各种任务，包括显示、输入，各种事件。搞明白这个，我们就可以非常容易得将他与FreeRTOS结合了。

2.1下载LVGL源码，并加入keil工程

去官网找到源码，找个需要的版本，我这里用git下了lvgl8.0。

只需要如下几个东西

把lv_conf_template.h的文件名改成lv_conf.h。这是官方提供的配置样板，我们要改成适合自己的。开头的if 0改成1，使它生效。

#if 1 /*Set it to "1" to enable content*/

显示屏的颜色，我的是16位的

/*Color depth: 1 (1 byte per pixel), 8 (RGB332), 16 (RGB565), 32 (ARGB8888)*/#define LV_COLOR_DEPTH     16

显示和输入（触屏、按钮等）的周期，按需要改。显示周期20ms就是50帧。

/*Default display refresh period. LVG will redraw changed ares with this period time*/#define LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD     20      /*[ms]*//*Input device read period in milliseconds*/#define LV_INDEV_DEF_READ_PERIOD    30      /*[ms]*/

内存和CPU监控开一下，方便看效果，就是我上面demo中左下角和右下角的显示。

/*1: Show CPU usage and FPS count in the right bottom corner*/#define LV_USE_PERF_MONITOR     1/*1: Show the used memory and the memory fragmentation  in the left bottom corner * Requires LV_MEM_CUSTOM = 0*/#define LV_USE_MEM_MONITOR      1

examples文件夹中只需要porting文件夹。

里面的文件名中的template，全部删掉。

以STM32F4移植FreeRTOS中的已经移植好FreeRTOS的keil工程为模板

新建文件夹

LVGL放入src文件，LVGL_PORT放入porting中的文件，LVGL_APP放入example中随便复制的demo

然后在keil中把所有.c文件添加进去，这个过程就比较麻烦，要，需要一个个点。

2.2调整显示接口

lv_port_disp.c为lvgl的显示接口第一步就是把它和lv_port_disp.h头文件中的第一行if 0改为1，使他们生效。

lv_port_disp.h文件中添加两行，表示我LCD的分辨率为240*320

#define MY_DISP_HOR_RES 240#define MY_DISP_VER_RES 320

lv_port_disp.c中初始化函数disp_init中，加上自己的LCD初始化函数。

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

刷屏函数中加上自己的画点函数，官方中的例子是这样的

static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p){    int32_t x;    int32_t y;    for(y = area->y1; y <= area->y2; y++) {        for(x = area->x1; x <= area->x2; x++) {            /*Put a pixel to the display. For example:*/           /*put_px(x, y, *color_p)*/             color_p++;        }    }    lv_disp_flush_ready(disp_drv);}

/*put_px(x, y, *color_p)*/改成你LCD的画点函数，不过这样很慢，推荐直接使用区域绘制

static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p){    LCD_Color_Fill(area->x1,area->y1,area->x2,area->y2,(u16*)color_p);    lv_disp_flush_ready(disp_drv);}

这样会更快。

我的LCD用FSMC，速度已经够快了，但是我想更快一点，就用DMA(提升不会特别大)。在这个函数中只放一个DMA传输函数。

static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p){  LCD_Start_DMA_Transfer(area->x1,area->y1,area->x2,area->y2,(u16*)color_p);}

在DMA完成中断函数中通知LVGL

void DMA2_Stream3_IRQHandler(void){  if(DMA_GetITStatus(LCD_DMA_Stream,LCD_DMA_IT_TCIFx)!=RESET)  {       DMA_ClearITPendingBit(LCD_DMA_Stream,LCD_DMA_IT_TCIFx);       lv_disp_flush_ready(&disp_drv);   }}

然后就是为LVGL选择一种显存，在这个函数：

void lv_port_disp_init(void)

中，提供了三种显存方案，第一种是十行，第二种是双十行显存，第三种是双全屏显存，stm32f407sram只有192k，开不了全屏显存。我选择第二种，双显存，因为我开启了DMA，传输的时候CPU可以去计算，并存入第二块显存。用不到的代码注释掉就行。如下：

    /* Example for 1) *///    static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;//    static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * 10];                          /*A buffer for 10 rows*///    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_HOR_RES * 10);   /*Initialize the display buffer*/    /* Example for 2) */    static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;    static lv_color_t buf_2_1[MY_DISP_HOR_RES * 80];                        /*A buffer for 10 rows*/    static lv_color_t buf_2_2[MY_DISP_HOR_RES * 80];                        /*An other buffer for 10 rows*/    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_2_1, buf_2_2, MY_DISP_HOR_RES * 80);   /*Initialize the display buffer*///    /* Example for 3) also set disp_drv.full_refresh = 1 below*///    static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_3;//    static lv_color_t buf_3_1[MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES];            /*A screen sized buffer*///    static lv_color_t buf_3_1[MY_DISP_HOR_RES * MY_DISP_VER_RES];            /*An other screen sized buffer*///    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_3, buf_3_1, buf_3_2, MY_DISP_VER_RES * LV_VER_RES_MAX);   /*Initialize the display buffer*/

同时，比较旧的lvgl在这个函数中，还需要注册一下，新的不用

    /*Set up the functions to access to your display*/    /*Set the resolution of the display*/    disp_drv.hor_res = MY_DISP_HOR_RES;    disp_drv.ver_res = MY_DISP_VER_RES;

其实就是加上分辨率。

2.3调整输入接口

lv_port_indev.c为lvgl的显示接口第一步就是把它和lv_port_indev.h头文件中的第一行if 0改为1，使他们生效。

lvgl支持触摸屏，按键，编码器等输入，我用触摸屏，只需要修改touchpad相关

static void touchpad_init(void){   /*Your code comes here*/  tp_dev.init();}/*Return true is the touchpad is pressed*/static bool touchpad_is_pressed(void){    tp_dev.scan(0);    if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN)      return true;    return false;}/*Get the x and y coordinates if the touchpad is pressed*/static void touchpad_get_xy(lv_coord_t * x, lv_coord_t * y){     (*x) = tp_dev.x[0];    (*y) = tp_dev.y[0];}

分别是初始化、扫描确实是否有按下，和获取按下的点的值。

我的触摸屏是电阻屏，驱动从正点原子的触摸屏实验例程中来，该驱动中用到了SysTick定时器来延时微秒，我们的工程是含有FreeRTOS的，会造成冲突，我也懒得优化细改了，用了个比较粗糙简单的方法，直接在延时前把几个寄存器保存一下，延时后再恢复。

void delay_us(u32 nus){      u32 temp;    u32  tickload = SysTick->LOAD;  u32  tickval = SysTick->VAL;  u32  tickctrl = SysTick->CTRL;    SysTick->LOAD=nus*fac_us;         //Ê±¼ä¼ÓÔØ           SysTick->VAL=0x00;                //Çå¿Õ¼ÆÊýÆ÷  SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //¿ªÊ¼µ¹Êý      do  {    temp=SysTick->CTRL;  }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));  //µÈ´ýÊ±¼äµ½´ï     SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //¹Ø±Õ¼ÆÊýÆ÷  SysTick->VAL =0X00;               //Çå¿Õ¼ÆÊýÆ÷     SysTick->LOAD  = tickload;  SysTick->VAL  = tickval;  SysTick->CTRL  = tickctrl;}

读数据TP_Read_AD中加入临界区保护，就可以完美使用。

u16 TP_Read_AD(u8 CMD)    {      taskENTER_CRITICAL();  略  taskEXIT_CRITICAL();       return(Num);   }

2.4main函数

开头说了，将LVGL与FreeRTOS结合的重点其实就是再讲lv_tick_inc()和lv_task_handler()两个函数与FreeRTOS结合起来。

FreeRTOS也有心跳Tick，我们在FreeRTOS的FreeRTOSConfig.h中开启TICK钩子：

#define configUSE_TICK_HOOK        1

每次FreeRTOS发生tick都会去调用钩子函数，在钩子函数中放入LVGL的心跳就可以了：

void vApplicationTickHook(void){  lv_tick_inc(1);}

数字1的意思是告诉LVGL每1ms执行一次。

至于lv_task_handler()，我们开一个任务去执行它

因为LVGL线程不安全，所以调用到LVGL的API时需要加互斥锁。

主函数：

  MutexSemaphore=xSemaphoreCreateMutex();   xTaskCreate(lvgl_handler, "lvgl_handler", 1000, NULL, 4, NULL);

任务：

static void lvgl_handler( void *pvParameters ){  for( ;; )  {        xSemaphoreTake(MutexSemaphore,portMAX_DELAY);      lv_task_handler();    xSemaphoreGive(MutexSemaphore); //    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20));  }}

到这了就是完全移植成功了。

现在你需要的就是个应用代码，github上有特别多的LVGL相关例子，官方也有很多，随便一抄，稍微修改，就可以完成一个小项目，这就是缝合的威力。

lvgl官方的压力测试demo：

STM32F4+FreeRTOS+LVGL实现快速开发(缝合怪)

本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)