arm-2d移植到OneOS上的使用

1.前言

作为图形组件,在OneOS开源组件里面已经有了LVGL。LVGL是一种轻量级的通用图形库。用C编写以获得最大的兼容性,在微控制器下,提供占用小内存的图形界面。它提供了创建嵌入式GUI所需的组成部分,具有易于使用的图形元素,以及精美的视觉效果。

但它也有着一定的限制,比如最小资源占用64 kB Flash,16 kB RAM,所以就想着能不能有一款比LVGL占用更小的呢?有,Arm-2D!

Arm-2D资源占用小,支持PFB(部分缓冲技术)来节省RAM资源,和LVGL相比没有各种各样的控件,主要以贴图为主,开发简单友好!

所以,本次代码贡献,准备把Arm-2D移植到OneOS上去,为OneOS的图形组件贡献自己的一份力量(●’◡’●)。

2. Arm-2D是个啥?

Arm-2D 库提供主要用于深度嵌入式显示系统的低级2D 图像处理服务。支持的功能包括但不限于:

  1. 需要CMSIS的支持
  2. 支持Alpha-Blending / Alpha-Masking
  3. 支持图形复制拼接
  4. 支持各种色彩格式
  5. 支持区域窗口裁剪
  6. 支持部分帧缓冲PFB,这对上层GUI软件是透明的,且对目标屏幕分辨率没有限制,对PFB的大小和形状没有限制(可以是直线或者长方形),支持脏区域dirty regions,支持RGB16像素交换高低字节,支持内置的框架缓冲池各种缓冲模式
  7. 支持变形,旋转缩放,支持不透明度

Arm-2D的服务目标客户是哪些?

Arm-2D是arm官方提供的开源库,所以我想它一定不是和LVGL这样的第三方开源图形库抢饭碗,所以,和LVGL它缺少了控件、动画、事件等等相关内容和机制!!!相反,我想它是想做一个大一统!!!

Arm-2D 侧重于加速低级别的2D 图像处理,并且不会触及 GUI 软件栈的上层,来避免在同一个生态系统中与 GUI 服务提供商竞争。

这样的话,由ARM 提出一个低水平二维图像处理的抽象层,提供硬件加速器的芯片制造商和提供图形用户界面服务的软件供应商之间就可以迅速建立一个完整的生态级别的合作了!

每个人都可以专注于扩大自己的东东。例如,通过为其专有的2D 加速器添加 arm-2D 适配器驱动程序,硬件厂商可以获得来自 GUI 供应商的广泛支持,这些供应商在 ARM-2D API 上构建/移植他们的 GUI 代码。

arm-2d移植到OneOS上的使用_第1张图片

上图列出了Arm-2D所处的位置。介于硬件厂商和图形组件之间,做到了承上启下的作用,棒棒哒!!

3.适配文件

所有的适配文件都在gui/arm2d/oneos_port目录下:

arm_2d_cfg.h
arm_2d_disp_adapter_0.h
arm_2d_disp_adapter_0.c
arm_2d_port_disp.c
arm_2d_port_init.h
arm_2d_port_init.c

其中,大概功能如下:

  1. arm_2d_cfg.h是 Arm-2D 的一些基础配置,包括色彩深度、屏幕高宽、PFB块大小等
  2. arm_2d_disp_adapter_0.h是对屏幕的一些基础配置,包括色彩深度、屏幕高宽、PFB块大小等
  3. arm_2d_disp_adapter_0.c是对显示的初始化
  4. arm_2d_port_disp.c是LCD的显示缓冲区的读写操作
  5. arm_2d_port_init.c是Arm-2D任务的初始化

4.加入编译

import os
from build_tools import *
import osconfig

pwd     = PresentDir()
path    = [pwd]
library = []
objs    = []
LOCAL_CCFLAGS = ''
PATH = []

if IsDefined('OS_USING_GUI_ARM2D'):
    lib_path    = pwd + '/1.0.0-preview4/Library/Include/'
    helper_path = pwd + '/1.0.0-preview4/Helper/Include/'
    port_path   = pwd + '/oneos_port/'
    extra_path_asset    = pwd + '/1.0.0-preview4/examples/common/asset'
    extra_path_ctr      = pwd + '/1.0.0-preview4/examples/common/controls'
    extra_path_benchmark= pwd + '/1.0.0-preview4/examples/common/benchmark'
    
    path = path + [lib_path]
    path = path + [helper_path]
    path = path + [port_path]
    path = path + [extra_path_asset]
    path = path + [extra_path_ctr]
    path = path + [extra_path_benchmark]
    
    path = path + ['D:/Program Files/keil_v5/pack_install/ARM/CMSIS/5.8.0/CMSIS/Core/Include']
    
    library  = Glob('1.0.0-preview4/Library/Source/arm_2d*.c');
    helper   = Glob('1.0.0-preview4/Helper/Source/*.c');
    port     = Glob('oneos_port/*.c');
    asset    = Glob('1.0.0-preview4/examples/common/asset/*.c');
    controls = Glob('1.0.0-preview4/examples/common/controls/*.c');
    benchmark= Glob('1.0.0-preview4/examples/common/benchmark/benchmark_generic*.c');

    LOCAL_CCFLAGS = ''
    if osconfig.COMPILER == 'gcc': # GCC
        LOCAL_CCFLAGS += ' -std=c99'
    elif osconfig.COMPILER == 'armcc': # Keil AC5
        LOCAL_CCFLAGS += ' --c99 --gnu -g -W'
    elif osconfig.COMPILER == 'armclang': # Keil AC6
        LOCAL_CCFLAGS += ' -std=c99 -g -w'


    objs += AddCodeGroup('gui/arm2d',       library,   depend = ['OS_USING_GUI_ARM2D'], CPPPATH = path, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)
    objs += AddCodeGroup('gui/arm2d',       helper,    depend = ['OS_USING_GUI_ARM2D'], CPPPATH = PATH, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)
    objs += AddCodeGroup('gui/arm2d_port',  port,      depend = ['OS_USING_GUI_ARM2D'], CPPPATH = PATH, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)
    objs += AddCodeGroup('gui/arm2d_extra', asset,     depend = ['OS_USING_GUI_ARM2D'], CPPPATH = PATH, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)
    objs += AddCodeGroup('gui/arm2d_extra', controls,  depend = ['OS_USING_GUI_ARM2D'], CPPPATH = PATH, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)
    objs += AddCodeGroup('gui/arm2d_extra', benchmark, depend = ['OS_USING_GUI_ARM2D'], CPPPATH = PATH, LOCAL_CCFLAGS = LOCAL_CCFLAGS)


Return('objs')

5.相关配置

(lcd) GUI display dev name
(touch) GUI input dev name
[ ] Enable LVGL  ----
[*] Enable Arm-2D  --->
-*- Enable CMSIS  --->

注意不要同时选择LVGL,否则,由于Arm-2D任务优先级较低,会优先执行LVGL。选中Arm-2D会强制选中CMSIS。

(16) The colour depth of your screen <8,16,32>
(800) The width of your screen <8-32767>
(480) The height of your screen <8-32767>
(200) The width of your PFB block size <8-32767>
(120) The height of your PFB block size <8-32767>
(30) The run number of iterations before calculate the FPS <0-2000>

Arm-2D basic menu主要是一些最基础也是最重要的设置,其中包括:

  • 屏幕的颜色深度
  • 屏幕的宽度
  • 屏幕的高度
  • PFB块的宽度,主要一定要比屏幕本身小
  • PFB块的高度,主要一定要比屏幕本身小
  • 计算FPS时的运行次数
[*] Enable Arm-2D demo:benchmark

Arm-2D demo中,由于时间关系,目前只有一个,用于测试帧率。后续会持续增加。

注意,在文件OneOS\components\gui\arm2d\oneos_port\arm_2d_port_disp.c中:

#include "arm_2d_port_init.h"

#define GLCD_WIDTH     OS_GRAPHIC_LCD_WIDTH
#define GLCD_HEIGHT    OS_GRAPHIC_LCD_HEIGHT

#define LCD_DB_ADDR   LCD_FRAME_BUFFER_1
#define LCD_DB_PTR    ((volatile uint16_t *)LCD_DB_ADDR)

void Disp0_DrawBitmap (uint32_t x, 
                         uint32_t y, 
                         uint32_t width, 
                         uint32_t height, 
                         const uint8_t *bitmap) 
{
    volatile uint16_t *phwDes = LCD_DB_PTR + y * GLCD_WIDTH + x;
    const uint16_t *phwSrc = (const uint16_t *)bitmap;
    for (int_fast16_t i = 0; i < height; i++) {
        memcpy ((uint16_t *)phwDes, phwSrc, width * 2);
        phwSrc += width;
        phwDes += GLCD_WIDTH;
    }
}

其中LCD的显示缓冲区LCD_DB_ADDR,需要注意!目前的stm32f469及stm32h743是使用的LCD_FRAME_BUFFER_1。不管怎样,您需要知道LCD_DB_ADDR表示的是LCD的显示缓冲区的起始地址,如果有变,需要在此更改。

6.demo展示

如上配置以后,使用命令scons --ide=mdk5 -s更新项目,然后使用keil编译固化运行,显示效果如下:

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