LVGL?(Light and Versatile Graphics Library) 是最流行的免費(fèi)開(kāi)源嵌入式圖形庫(kù)，可為任何 MCU、MPU 和顯示類(lèi)型創(chuàng)建漂亮的 UI

嵌入式GUI框架對(duì)比

Features/框架	LVGL	Flutter-elinux	ArkUI(鴻蒙OS)	AWTK	QT	MIniGUI	emWin	uC/GUI	柿餅UI
跨平臺(tái)	是	是	鴻蒙OS平臺(tái)	是	是	是	是	是	是
設(shè)備驅(qū)動(dòng)兼容性	多種支持	強(qiáng)大	強(qiáng)大	良好	良好	容易擴(kuò)展	強(qiáng)大	強(qiáng)大	強(qiáng)大
體積大小	小	較大	適中	適中	較大	小	小	小	小
開(kāi)發(fā)環(huán)境	C/C++	Dart	C/C++	C/C++	C++	C/C++	C/C++	C/C++	C/C++
2D/3D圖形	2D	3D渲染引擎	2D/3D	2D和3D	2D和3D	2D	2D	2D	2D
社區(qū)支持與文檔	良好	非常強(qiáng)大	良好	良好	強(qiáng)大	一般	良好	一般	一般
多媒體支持	部分	部分，可能需額外實(shí)現(xiàn)	部分	部分	部分	部分	部分	部分	部分
開(kāi)發(fā)工具鏈支持	支持	Flutter提供的工具鏈	支持	支持	支持	支持	支持	支持	支持
應(yīng)用場(chǎng)景	嵌入式設(shè)備、小屏幕設(shè)備	設(shè)計(jì)獨(dú)立于硬件需求	鴻蒙OS平臺(tái)相關(guān)應(yīng)用	嵌入式設(shè)備、大屏幕設(shè)備	多平臺(tái)多設(shè)備應(yīng)用	嵌入式設(shè)備	嵌入式系統(tǒng)等	嵌入式設(shè)備	嵌入式設(shè)備
許可證/license	MIT	BSD-style license	Apache License 2.0	私有	商業(yè)（需要購(gòu)買(mǎi)）、開(kāi)源(GPL/LGPL)	私有，部分LGPL	商業(yè)（需要購(gòu)買(mǎi)）	商業(yè)（需要購(gòu)買(mǎi)）	私有
費(fèi)用/cost	免費(fèi)	免費(fèi)(開(kāi)源)	免費(fèi)(開(kāi)源)	收費(fèi)	社區(qū)版免費(fèi)、商業(yè)版收費(fèi)	部分免費(fèi)/商業(yè)	收費(fèi)	收費(fèi)	收費(fèi)

在嵌入式設(shè)備場(chǎng)景，資源比較受限的情況，從渲染性能、許可費(fèi)用、社區(qū)活躍度等做綜合對(duì)比，LVGL是目前相對(duì)較好的選擇。

LVGL是如何渲染UI的？

LVGL最低配置要求

• 16、32 或 64 位微控制器或處理器
• 建議使用 >16 MHz 時(shí)鐘速度
• 閃存/ROM： > 64 kB 用于非常重要的組件 (> 建議使用 180 kB)
• RAM:
  • 靜態(tài) RAM 使用量：~2 kB，取決于使用的功能和對(duì)象類(lèi)型
  • 堆: > 2kB (> 建議使用 8 kB)
  • 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（堆）: > 2 KB (> 如果使用多個(gè)對(duì)象，建議使用 16 kB). 在 lv_conf.h 文件中配置 LV_MEM_SIZE 生效。
  • 顯示緩沖區(qū)：> “水平分辨率”像素（推薦 >10 × 10ד 水平分辨率”）
  
  
• MCU或外部顯示控制器中的一個(gè)幀緩沖區(qū)
• C99 或更新的編譯器

https://docs.lvgl.io/master/intro/index.html

LVGL 架構(gòu)

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應(yīng)用程序可以與庫(kù)通信以創(chuàng)建 GUI。它包含一個(gè) HAL（硬件抽象層）接口來(lái)注冊(cè)您的顯示和輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

LVGL初始化流程

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• 調(diào)用lv_init(), 初始化LVGL
• 實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)
• 實(shí)現(xiàn)輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)
• 實(shí)現(xiàn)tick_thread 和 handler_thread

具體參考： https://docs.lvgl.io/master/get-started/quick-overview.html#add-lvgl-into-your-project

LVGL 渲染鏈路解析

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在嵌入式系統(tǒng)中，CPU 是控制整個(gè)系統(tǒng)的核心，FrameBuffer 是用于存儲(chǔ)屏幕上的圖像信息的緩沖區(qū)，LCD 屏是用于顯示圖像的硬件設(shè)備。LVGL 庫(kù)的底層原理是通過(guò) CPU、FrameBuffer 和 LCD 屏之間的協(xié)作實(shí)現(xiàn)圖形界面的顯示和交互。

具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)應(yīng)用程序需要顯示圖形界面時(shí)，LVGL 庫(kù)會(huì)調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)程序來(lái)初始化 FrameBuffer 緩沖區(qū)，并將緩沖區(qū)中的圖像信息傳遞給 LCD 屏進(jìn)行顯示。此時(shí)，CPU 會(huì)持續(xù)不斷地將應(yīng)用程序中的圖形繪制指令傳遞給 LVGL 庫(kù)，LVGL 庫(kù)則將這些指令轉(zhuǎn)換為對(duì) FrameBuffer 緩沖區(qū)的操作，并通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒉僮鱾鬟f給 LCD 屏進(jìn)行顯示。

同時(shí)，LVGL 庫(kù)還會(huì)通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)程序來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備上的事件，如按鍵事件、觸摸事件等，并將事件信息傳遞給 LVGL 庫(kù)中的事件處理函數(shù)進(jìn)行處理。在事件處理函數(shù)中，LVGL 庫(kù)會(huì)根據(jù)事件類(lèi)型和事件發(fā)生的位置等信息來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作，如改變窗口的位置、更新按鈕的狀態(tài)等。這些操作也是通過(guò)對(duì) FrameBuffer 緩沖區(qū)的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

此外，LVGL 庫(kù)中的對(duì)象（如窗口、按鈕等）需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)其屬性和狀態(tài)信息。LVGL 庫(kù)通過(guò)內(nèi)存池的方式來(lái)管理對(duì)象的內(nèi)存分配和釋放，提高了內(nèi)存的使用效率。

CPU、FrameBuffer 和 LCD 屏之間的協(xié)作是 LVGL 庫(kù)實(shí)現(xiàn)圖形界面的關(guān)鍵。CPU 通過(guò)調(diào)用 LVGL 庫(kù)中的函數(shù)來(lái)操作 FrameBuffer 緩沖區(qū)，而 LVGL 庫(kù)則通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)程序來(lái)將緩沖區(qū)中的圖像信息傳遞給 LCD 屏進(jìn)行顯示。

補(bǔ)充知識(shí)：Linux FrameBuffer驅(qū)動(dòng)框架

LCD控制鏈路

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FrameBuffer驅(qū)動(dòng)框架

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幀緩沖實(shí)際上是內(nèi)存中的一塊物理內(nèi)存，驅(qū)動(dòng)程序控制顯示控制器將這塊內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示設(shè)備上，應(yīng)用程序只需要向這塊內(nèi)存寫(xiě)入圖像數(shù)據(jù)，顯示控制器就會(huì)將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示設(shè)備上，完成圖像的顯示。

總結(jié)

LVGL 是目前主流的嵌入式GUI框架，可以通過(guò)它很便捷的開(kāi)發(fā)應(yīng)用層的交互頁(yè)面，通過(guò)深入學(xué)習(xí)底層原理能夠更好的理解LCD屏幕和FrameBuffer和驅(qū)動(dòng)之間的關(guān)系，可以為我們后續(xù)優(yōu)化LVGL顯示性能打下基礎(chǔ)。

淺析嵌入式GUI框架-LVGL - 知乎 (zhihu.com)