EmbeddedGUI简介
简介
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本项目主要面对RAM资源有限（<8KB），ROM资源有限（<64KB，主要看所需字体和贴图资源），CPU资源还充裕（<100MHz，不支持浮点，FPS在30左右）。需要支持触控、ViewPage等主流的UI控制行为。Framebuffer采用PFB设计，用户可以根据需要选择不同尺寸的PFB大小来平衡屏幕刷新率。
本项目提供一套基于PFB设计的GUI架构。基于面向对象的编码方式，UI参考Android UI架构，用户可以轻松定义项目所需的控件。
本项目主要参考：GuiLite、Arm-2D、EasyGUI、lvgl和Android GUI框架。
本项目仓库路径：EmbeddedGUI(gitee.com)，EmbeddedGUI(github.com)。
产品特点
- 易于移植，全部由C代码编写，支持C++调用，无第三方依赖库。
- 基于轮询结构，可以在任何MCU环境下运行，无需OS支持。
- 支持多种显示支持，RGB8、RGB565、RGB32。
- 基于MIT协议，随便使用。
- 只需要不到4KB RAM（包含Framebuffer）和64KB CODE，针对PFB有特别优化，小PFB和大PFB性能差异不大。
- UTF-8字体支持。
- 图片透明通道支持。
- Mask支持，可以绘制圆角图片等功能。
- 动画支持，支持Android的全部动画效果。
- 抗锯齿支持，基本图形，线，圆，圆环，圆角矩阵，扇形等都支持抗锯齿。
- 脏矩阵支持，平时只绘制需要绘制的区域，不仅省功耗，同时对于特定页面，可以实现高帧率。
- 定点支持，所有代码全部用定点运算实现，避免在没有浮点运算单元的芯片上，运行太卡。
- PFB支持，只需要简单一点点RAM。
- 双缓存支持，可以充分利用SPI写入屏幕时间间隙。
- PC调试，C部署，可以在PC上运行调试，而后在嵌入式项目上运行。
- Makefile组织编译，没有乱七八糟的配置。
例程演示
有点丑，但是核心机制已经演示出来了，剩下基于这个框架加自己东西就行。
 HelloSimple |  HelloViewPageAndScroll |  HelloActivity |  HelloTest |
 HelloBasic(anim) |  HelloBasic(button) |  HelloBasic(button_img) |  HelloBasic(image) |
 HelloBasic(label) |  HelloBasic(linearlayout) |  HelloBasic(mask) |  HelloBasic(scroll) |
 HelloBasic(switch) |  HelloBasic(viewpage) |  HelloBasic(progress_bar) |
需求说明
作为芯片从业人员，国产芯片普遍资源有限（ROM和RAM比较少-都是成本，CPU速度比较高-100MHz），需要在512KB ROM，20KB左右RAM资源上实现手环之类的GUI操作（要有触摸），CPU可以跑96MHz。
第一次搞嵌入式GUI，问了一圈朋友，LVGL直接放弃（太绚丽了，个人觉得也不可能跑得动，而且代码应该也比较复杂，魔改会比较困难），有人建议手撸，那要死人了。
有朋友推荐了GuiLite，看了下介绍，GUI简单直接，所需的ROM和RAM也比较少，效果图里面也有很多所需的场景，持续有更新， Apache-2.0 license，比较符合我的需求。但是实际看了下，Framebuffer设计所需资源太多了，并没有PFB设计，多个Surface需要多个Framebuffer（跟着屏幕大小来的）；此外自定义控件需要考虑自己清除像素，涉及到透明度和滑动等业务场景时，就非常痛苦了。当然项目也有优势，用户完全掌握UI操作代码（4000行代码，可以轻松看懂）后，基本就不会有多余的MIPS浪费了。
又有朋友推荐了Arm-2D，看了下介绍，很有吸引力，支持PFB，小资源芯片就可以跑高帧率，大公司靠谱。实际一看，各种宏定义，由于设计考虑的是卖芯片，所以基本不会去实现GUI的控件管理和触摸管理，脏矩阵还得自己去定义，不要太麻烦。里面实现了很多酷炫的效果，有很好的借鉴意义。
lvgl，很成熟的一个架构了，玩家也很多，看了下最新的代码v9.1.0，找了一会没找到底层canvas实现，看来是我能力太弱了，效果很酷炫，公司芯片基本没有能跑动的可能，想了下，还是放弃。
综上所述，还是自己写一套吧，什么都可控，酷炫的效果无法实现，那就贴图好了。
所需资源分析
资源分GUI代码和控件所需的资源以及Framebuffer。PFB用户根据需要自己定义。
GUI代码和控件所需资源
对于嵌入式环境而言，code size和ram size至关重要。所以以典型的cm0嵌入式开发环境为例，对code size和ram size进行分析。编译出来的大小见下表。
可以看到不同的例程所需资源差异巨大，这个涉及到GUI用到了哪些控件，字库，图片等。
注意：由于不同lib库对于printf、malloc等接口影响较大，库这些接口都不实现。资源紧张的场景可以按需简易实现。
注意：直接在根目录运行python .\scripts\utils_analysis_elf_size.py脚本，可以打印下面的表格保存在output\README.md。
| app | Code(Bytes) | Resource(Bytes) | RAM(Bytes) | PFB(Bytes) |
|---|---|---|---|---|
| HelloActivity | 20464 | 9968 | 1384 | 1536 |
| HelloBasic(anim) | 13500 | 3500 | 656 | 2400 |
| HelloBasic(button) | 15124 | 9132 | 648 | 2400 |
| HelloBasic(button_img) | 17852 | 27840 | 624 | 2400 |
| HelloBasic(image) | 17748 | 7756 | 624 | 2400 |
| HelloBasic(label) | 7584 | 5728 | 624 | 2400 |
| HelloBasic(linearlayout) | 15188 | 9140 | 768 | 2400 |
| HelloBasic(mask) | 19460 | 31136 | 720 | 2400 |
| HelloBasic(progress_bar) | 8512 | 3472 | 624 | 2400 |
| HelloBasic(scroll) | 17572 | 9248 | 936 | 2400 |
| HelloBasic(switch) | 8116 | 3468 | 632 | 2400 |
| HelloBasic(viewpage) | 17708 | 9248 | 936 | 2400 |
| HelloPerformace | 35172 | 443544 | 640 | 1536 |
| HelloSimple | 15360 | 6620 | 800 | 1536 |
| HelloTest | 32616 | 56224 | 1536 | 1536 |
| HelloViewPageAndScroll | 20024 | 15552 | 1760 | 1536 |
可以看到，项目的Code基本上远小于Resource，变量RAM也远小于PFB所需的RAM空间。
以HelloSimple为例，实现1个button+1个label只需要15360的code size和800字节的ram size，资源占用6620Bytes，PFB占用1536Bytes。
Framebuffer
GUI设计之初就支持PFB（Partial Frame-buffer），唯一的要求是PFB的Width和Height是屏幕尺寸的整数倍。如屏幕尺寸是240*320，那PFB尺寸为24*32，RGB565的屏幕，所需的RAM为：1536Bytes，可以说很小了。
代码架构
没什么东西，也就是源代码，例程和编译配置。
- example：各种GUI例程。
- porting：程序的主入口，根据平台不同，有一些不同实现。pc支持windows、linux和macos。嵌入式支持stm32g0。
- src：EmbeddedGUI代码实现部分。
- build.mk和Makefile：Makefile文件。
EmbeddedGUI├── build.mk├── Makefile├── example│ ...├── porting│ ...└── src...
使用说明
环境搭建-Windows
Windows编译，最终生成exe，可以直接在PC上跑。
目前需要安装如下环境：
- GCC环境，笔者用的msys64+mingw，用于编译生成exe，参考这个文章安装即可。Win7下msys64安装mingw工具链 - Milton - 博客园 (cnblogs.com)。
环境搭建-Linux/Mac
参考ARM-software/Arm-2D: 2D Graphic Library optimized for Cortex-M processors (github.com)搭建MAC环境。
编译说明
本项目都是由makefile组织编译的，编译整个项目只需要执行make all即可，调用make run可以运行。
根据具体需要可以调整一些参数，目前Makefile支持如下参数配置。
- APP：选择example中的例程，默认选择为
HelloSimple。 - PORT：选择porting中的环境，也就是当前平台，默认选择为
windows，stm32g0需要专门的开发板环境，平时可以用于评估code size和ram size。
也就是可以通过如下指令来编译工程：
make all APP=HelloSimple
执行make run后，在windows环境就会弹出一个窗口，演示GUI效果了。
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