LVGL MicroPython 绑定 - 嵌入式 Python 的高级 GUI

什么是 MicroPython？#

MicroPython 是面向微控制器的 Python。使用 MicroPython，您可以编写 Python 3 代码并在资源有限的裸机架构上运行。

MicroPython 的亮点 #

紧凑 - 仅需 256k 代码空间和 16k 内存即可运行。不需要操作系统，当然您也可以在操作系统上运行它。
兼容 - 力求与标准 Python（称为 CPython）尽可能兼容。
多功能 - 支持多种架构（x86、x86-64、ARM、ARM Thumb、Xtensa）。
交互式 - 无需编译-烧写-启动循环。使用 REPL（交互式提示符），您可以输入命令并立即执行，运行脚本等。
流行 - 支持众多平台。用户群体不断扩大。著名的分支包括 MicroPython、CircuitPython 和 MicroPython_ESP32_psRAM_LoBo。
嵌入式导向 - 专门为嵌入式系统提供模块，如用于访问低级硬件（I/O 引脚、ADC、UART、SPI、I2C、RTC、定时器等）的 machine 模块。

为什么选择 MicroPython + LVGL？#

目前 MicroPython 没有一个好的高级 GUI 库。LVGL 是一个用 C 实现、提供 C API 的优秀高级 GUI 库。LVGL 是一个面向对象、基于组件的库，这使得它非常适合映射到像 Python 这样的高级语言。

在 MicroPython 中使用 LVGL 的优势 #

用 Python 开发 GUI - 使用一种非常流行的高级语言，支持面向对象编程等范式。
快速迭代周期 - 使用 C 时，每次迭代包括修改代码 → 构建 → 烧写 → 运行。在 MicroPython 中，只需修改代码 → 运行。您甚至可以使用 REPL（交互式提示符）交互式地运行命令。

MicroPython + LVGL 的使用场景 #

快速 GUI 原型设计 - 快速尝试不同的设计和布局。
缩短开发周期 - 无需编译/烧写开销即可修改和微调 GUI。
抽象 GUI 建模 - 定义可重用的复合对象，利用 Python 的语言特性，如继承、闭包、列表推导、生成器、异常处理、任意精度整数等。
更广泛的可访问性 - 使 LVGL 能够被更多受众使用。无需了解 C 即可在嵌入式系统上创建精美的 GUI。这与 CircuitPython 的愿景非常契合，CircuitPython 设计时就考虑到教育，让新手或没有经验的用户更容易开始嵌入式开发。

那么它看起来是什么样的？#

提示

它与 C API 非常相似，但 LVGL 组件采用面向对象的方式。

让我们直接看一个示例！

一个简单的示例 #

import lvgl as lv
lv.init()
scr = lv.obj()
btn = lv.btn(scr)
btn.align(lv.scr_act(), lv.ALIGN.CENTER, 0, 0)
label = lv.label(btn)
label.set_text("Button")
lv.scr_load(scr)

python

在这个示例中，我们创建了一个按钮，将其居中对齐，并在上面添加了一个文本标签"Button"。最后，我们加载带有按钮的屏幕以显示它。

一个更高级的示例 #

在这个示例中，我假设您已经具备一些 LVGL 的基础知识。如果没有，请快速浏览一下 LVGL 教程。

class SymbolButton(lv.btn):
    def __init__(self, parent, symbol, text):
        super().__init__(parent)
        self.symbol = lv.label(self)
        self.symbol.set_text(symbol)
        self.symbol.set_style(symbolstyle)
 
        self.label = lv.label(self)
        self.label.set_text(text)

python

在这个示例中，我们创建了一个名为 SymbolButton 的可重用复合组件。它是一个类，因此我们可以从它创建对象实例。它是复合的，因为它由多个原生 LVGL 对象组成：

一个按钮 - SymbolButton 继承自 lv.btn。lv.btn 是一个原生 LVGL 按钮组件。
一个符号标签 - 一个具有符号样式（符号字体）的标签，作为 self 的子对象（即 SymbolButton 继承的父按钮的子对象）。lv.label 是一个原生 LVGL 标签组件，表示另一个组件内的文本。
一个文本标签 - 一个带有文本的标签，作为 self 的另一个子对象。

SymbolButton 构造函数（__init__ 函数）创建了这两个标签，并设置了它们的内容和样式。

以下是如何使用我们的 SymbolButton 的示例：

self.btn1 = SymbolButton(page, lv.SYMBOL.PLAY, "Play")
self.btn1.set_size(140,100)
self.btn1.align(None, lv.ALIGN.IN_TOP_LEFT, 10, 0)
 
self.btn2 = SymbolButton(page, lv.SYMBOL.PAUSE, "Pause")
self.btn2.set_size(140,100)
self.btn2.align(self.btn1, lv.ALIGN.OUT_RIGHT_TOP, 10, 0)

python

这里，我们设置了每个按钮的大小，将 btn1 对齐到页面，并将 btn2 相对于 btn1 对齐。我们调用了复合组件 SymbolButton 的 set_size 和 align 方法——这些方法是从 SymbolButton 的父类 lv.btn 继承的，lv.btn 是一个 LVGL 原生对象。

结果如下所示：

要获取更完整的示例（包括其他对象类型以及动作回调函数和驱动程序注册），请查看这个演示脚本。

以下是在 MicroPython 中使用 LVGL 的更多示例：

创建结构体实例 #

symbolstyle = lv.style_t(lv.style_plain)

python

symbolstyle 将是一个 lv_style_t 的实例，初始化为与 lv_style_plain 相同的值。

设置结构体中的字段 #

symbolstyle.text.color = lv.color_hex(0xffffff)

python

symbolstyle.text.color 将被初始化为 lv_color_hex 返回的颜色结构体。

创建对象实例 #

self.tabview = lv.tabview(lv.scr_act())

python

对象构造函数的第一个参数是父对象，第二个参数是要从哪个元素复制此元素。

调用对象方法 #

self.symbol.align(self, lv.ALIGN.CENTER, 0, 0)

python

在这个示例中，lv.ALIGN 是一个枚举，lv.ALIGN.CENTER 是一个枚举成员（一个整数值）。

使用回调函数 #

for btn, name in [(self.btn1, 'Play'), (self.btn2, 'Pause')]:
    btn.set_action(lv.btn.ACTION.CLICK, lambda action,name=name: self.label.set_text('%s click' % name) or lv.RES.OK)

python

这里，我们有一个循环，为按钮 btn1 和 btn2 设置动作。btn1 的动作是将 label 文本设置为"Play click"，btn2 的动作是将 label 文本设置为"Pause click"。

这是如何工作的？首先您需要理解两个 Python 特性：lambda 和闭包。set_action 函数需要两个参数：一个动作枚举（在本例中为 CLICK）和一个函数。在 Python 中，函数是"一等公民"，这意味着它们可以被当作值并传递给另一个函数，就像这个例子中一样。

我们传递的函数是一个 lambda，这是一个匿名函数。它的第一个参数是动作，第二个参数是来自 for 循环的 name 变量。该函数不使用 action 参数，但使用 name 来设置标签的文本。

设置完标签文本后，lambda 函数完成并返回 lv.RES.OK 值。lambda 不能有 return 语句，因为它必须是一个表达式。set_text 的求值结果为 None，因此 set_text(...) or lv.RES.OK 的求值结果为 lv.RES.OK，并被视为 lambda 函数的返回值。

您可能会问自己——为什么我们需要将 name 作为参数传递？为什么不像这样在 lambda 中直接使用它：lambda action: self.label.set_text('%s click' % name)？

嗯，**这样做不会正确工作！**像这样使用 name 会创建一个闭包，这是一个记住封闭作用域中值（在本例中为 name）的函数对象。问题在于，在 Python 中，name 的解析是在执行 name 时完成的。如果我们将 name 放在 lambda 函数中，就太晚了——name 已经被设置为 Pause，因此两个按钮都会设置"Pause click"文本。我们需要在 for 循环迭代执行时设置 name，而不是在执行 lambda 函数时。因此我们将 name 作为参数传递，这是它被解析的时刻。这里有一篇简短的 Stack Overflow 帖子解释了这一点。

查看完整脚本。

提示

目前绑定限制为每个对象只能有一个回调函数。

它是如何工作的？#

提示

一个脚本解析 LVGL 头文件并创建 MicroPython 模块。

要在 MicroPython 中使用 LVGL，您需要 MicroPython Binding for LVGL。此绑定是 LVGL MicroPython 模块的生成器。它本质上是一个 Python 脚本，读取并解析 LVGL C 头文件，然后从中生成 MicroPython 模块。该模块可以在 MicroPython 中用于访问大部分 LVGL API。

LVGL 是一个面向对象、基于组件的库。有一个名为 lv_obj 的基类，所有其他组件都从它继承，在组件之间创建了一个层次结构。对象有它们的方法函数，继承它们父类的方法等。MicroPython Binding for LVGL 利用了这种设计，并在 Python 中对此类层次结构进行建模。您可以通过继承从现有 LVGL 组件创建自己的（纯 Python）复合组件。

有关更多详细信息，请参阅 MicroPython Binding for LVGL 的 README。

如何使用它？#

快速入门

最快的开始方式：Fork lv_micropython。它包含 MicroPython + LVGL 的可用 Unix（Linux）和 ESP32 移植。

MicroPython Binding for LVGL（lv_binding_micropython）旨在简化在 MicroPython 中使用 LVGL。原则上它可以支持任何 MicroPython 分支。

要将它添加到某个 MicroPython 分支，您需要在 MicroPython lib 下将 lv_binding_micropython 添加为 git 子模块。lv_binding_micropython 本身包含 LVGL 作为 git 子模块。在 MicroPython 代码本身中，只需要进行很少的更改。您需要在 MicroPython Makefile 中添加一些行来创建 LVGL 绑定模块并编译 LVGL，并且还需要通过编辑 mpconfigport.h 将新的 lvgl 模块添加到 MicroPython。

作为示例，我创建了 lv_micropython——一个带有 LVGL 绑定的 MicroPython 分支。您可以按原样使用它，或者将其作为如何将 LVGL 与 MicroPython 集成的示例。lv_micropython 目前可以在 unix 移植和 ESP32 移植上与 LVGL 一起使用。

可用的驱动程序 #

LVGL 需要显示屏和输入设备的驱动程序。MicroPython 绑定包含一些示例驱动程序，这些驱动程序在 lv_micropython 上注册和使用：

SDL unix 驱动程序（显示屏和鼠标）
ILI9341 驱动程序（用于 ESP32）
原始电阻式触摸（用于 ESP32，ADC 直接连接到屏幕，无触摸 IC）

为其他显示屏和输入设备创建新驱动程序很容易。如果您添加了新驱动程序，我们很乐意将其添加到 MicroPython Binding，所以请向我们发送 pull request！

常见问题 #

如何知道 MicroPython 中有哪些 LVGL 对象和函数可用？#

几乎所有的都可用！如果缺少某些您需要的功能，请在 MicroPython Binding Issues 部分打开一个 issue，我们会尝试添加它们。

运行启用了 LVGL 模块的 MicroPython（例如 lv_micropython）
打开 REPL（交互式控制台）
import lvgl as lv
输入 lv. + TAB 进行自动补全。将显示 LVGL 所有支持的类和函数。
另一个选项：help(lv)
另一个选项：print('\n'.join(dir(lv)))
您也可以递归地执行此操作。例如 lv.btn. + TAB，或 print('\n'.join(dir(lv.btn)))

您还可以查看 LVGL 绑定模块本身。它在 MicroPython 构建期间生成，通常称为 lv_mpy.c。

import lvgl as lv
s = lv.style_t()

python

您还可以创建一个结构体，它是另一个结构体的副本：

import lvgl as lv
s = lv.style_t(lv.style_plain)

python

您可以像 C 结构体一样访问它们，使用 Python 属性：

s.text.color = lv.color_hex(0xffffff)

python

MicroPython 上的 LVGL 有些东西出错了/无法工作/缺失！#

请在 GitHub 上 MicroPython Binding for LVGL 的 MicroPython Binding Issues 部分报告错误和问题。您也可以在 LVGL 论坛上联系我们以提问或进行任何其他讨论。

LVGL MicroPython 绑定 - 嵌入式 Python 的高级 GUI

什么是 MicroPython？#

MicroPython 的亮点 #

为什么选择 MicroPython + LVGL？#

在 MicroPython 中使用 LVGL 的优势 #

MicroPython + LVGL 的使用场景 #

那么它看起来是什么样的？#

一个简单的示例 #

一个更高级的示例 #

创建带有按钮和标签的屏幕 #

创建结构体实例 #

设置结构体中的字段 #

使用字典设置嵌套结构体 #

创建对象实例 #

调用对象方法 #

使用回调函数 #

它是如何工作的？#

如何使用它？#

可用的驱动程序 #

常见问题 #

如何知道 MicroPython 中有哪些 LVGL 对象和函数可用？#

这是一个庞大的 API！仅 LVGL 绑定模块就有超过 25K 行代码！这还没算 LVGL 代码本身！#

我想试试！最快的开始方式是什么？#

Python 上的 LVGL？这不是有点......慢吗？#

我可以在 XXXX MicroPython 分支上使用 LVGL 绑定吗？#

我可以在 XXXX 显示屏/输入设备硬件上使用 LVGL 绑定吗？#

我需要分配一个 LVGL 结构体（如 Style、Color 等）。我该怎么做？如何为其分配/释放内存？#

MicroPython 上的 LVGL 有些东西出错了/无法工作/缺失！#

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