使用 Linux 帧缓冲和 LVGL 创建嵌入式图形界面

LVGL 是一个面向资源有限的微控制器的图形库。然而，它也可以用于在运行 Linux 操作系统的高端微处理器和开发板上创建嵌入式图形界面。最知名的处理器核心包括 ARM Cortex A9（例如 NXP i.MX6）和 ARM Cortex A53（例如 Raspberry PI 3）。你可以通过简单地使用 Linux 的帧缓冲设备（通常是 /dev/fb0）在这些单板计算机上创建嵌入式图形界面。如果你还不了解 LVGL，可以在这里了解更多信息：LVGL

为什么直接使用帧缓冲？#

帧缓冲设备是一个非常底层的接口，用于在屏幕上显示内容。对于嵌入式图形界面来说，直接使用帧缓冲而不是窗口管理器有几个原因：

简单 - 只需将像素写入内存
快速 - 没有窗口管理器，这意味着启动快速且开销更少
可移植 - 独立于发行版，每个 Linux 系统都有帧缓冲设备，因此与所有发行版兼容

开始使用 Linux 帧缓冲 #

也许你已经熟悉 Linux 帧缓冲设备。它是一个通常位于 /dev/fb0 的文件。此文件包含显示器的像素数据。如果你向帧缓冲文件写入内容，更改将显示在屏幕上。如果你在 PC 上使用 Linux，可以尝试使用终端：

按 Ctrl + Alt + F1 离开桌面并切换到简单的字符终端
输入 sudo su 并输入密码
停止显示管理器（在 Ubuntu 上是 lightdm）：service lightdm stop 重要提示：这将使你注销，因此所有窗口都将关闭
将随机数据写入帧缓冲设备：cat /dev/urandom > /dev/fb0 你应该在整个屏幕上看到随机彩色像素。
要返回正常的图形用户界面：service lightdm start

它也应该可以在基于 Linux 的单板计算机上运行，例如：

获取 LVGL 来创建嵌入式图形界面 #

现在你知道如何更改显示器上的像素了。但你仍然需要能够创建 GUI 元素而不是随机像素的东西。这就是 LVGL 的用武之地。这个软件库旨在在嵌入式系统的显示器上创建 GUI 元素（如标签、按钮、图表、滑块、复选框等）。在这里查看所有控件。图形库是用 C 语言编写的，因此你肯定可以在项目中采用它。为了使图形界面更具吸引力，可以添加不透明度、平滑动画、抗锯齿和阴影。

要使用 LVGL，你需要从 GitHub 克隆它或从开发者页面获取。需要以下组件：

lvgl - 图形库的核心
lv_drivers - 包含 Linux 帧缓冲驱动程序
lv_examples - 可选，用于加载演示应用程序进行测试

GUI 项目设置 #

最简单的情况是在 Linux PC 上测试基于帧缓冲设备的 GUI。稍后你也可以将相同的代码应用到嵌入式设备上。

在你喜欢的 IDE 中创建一个新项目
将模板配置文件复制到 lvgl 和 lv_drivers 文件夹旁边：
- lvgl/lv_conf_templ.h 复制为 lv_conf.h
- lv_drivers/lv_drv_conf_templ.h 复制为 lv_drv_conf.h
在配置文件中删除第一个和最后一个 #if 和 #endif 以启用其内容。

在 lv_drv_conf.h 中设置 USE_FBDEV 1
在 lv_conf.h 中更改色深：LV_COLOR_DEPTH 32
将项目根文件夹添加为包含路径

创建嵌入式 GUI 应用程序 #

在 main.c 中编写以下代码以创建一个 hello world 标签：

#include "lvgl/lvgl.h"
#include "lv_drivers/display/fbdev.h"
#include <unistd.h>
 
int main(void)
{
    /*LVGL 初始化*/
    lv_init();
 
    /*Linux 帧缓冲设备初始化*/
    fbdev_init();
 
   /*为 LittlevGL 提供一个小缓冲区来绘制屏幕内容*/
    static lv_color_t buf[DISP_BUF_SIZE];
 
    /*初始化缓冲区的描述符*/
    static lv_disp_draw_buf_t disp_buf;
    lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, buf, NULL, DISP_BUF_SIZE);
 
    /*初始化并注册显示驱动程序*/
    static lv_disp_drv_t disp_drv;
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);
    disp_drv.draw_buf   = &disp_buf;
    disp_drv.flush_cb   = fbdev_flush;
    disp_drv.hor_res    = 800;
    disp_drv.ver_res    = 480;
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);
 
    /*创建一个 "Hello world!" 标签*/
    lv_obj_t * label = lv_label_create(lv_scr_act());
    lv_label_set_text(label, "Hello world!");
    lv_obj_align(label, LV_ALIGN_CENTER, 0, 0);
 
    /*处理 LitlevGL 任务（无滴答模式）*/
    while(1) {
        lv_tick_inc(5);
        lv_timer_handler();
        usleep(5000);
    }
 
    return 0;
}

编译代码并返回字符终端模式（Ctrl + Alt + F1 和 service lightdm stop）。转到构建的可执行文件并输入：./file_name

使用 LVGL 帧缓冲显示的 Hello world 标签 — 在帧缓冲上运行的 Hello world 测试应用程序

通过将 Hello world 标签创建替换为 demo_create(); 来测试演示应用程序

在 Linux 帧缓冲上运行的 LVGL 演示应用程序 — 在帧缓冲设备上运行的完整 LVGL 演示

编辑 /boot/cmdline.txt 文件
添加 vt.global_cursor_default=0

总结 #

我希望你喜欢这个教程，并发现它对你的基于微处理器的嵌入式 Linux 项目有用。正如你所看到的，使用 LVGL 仅使用纯 Linux 帧缓冲创建嵌入式 GUI 是非常简单的。

要了解更多关于图形库的信息，请开始阅读文档。

如果你现在还没有嵌入式硬件，可以在 PC 上开始 GUI 开发。

如果你有问题，请使用 GitHub issue 跟踪器。

使用 Linux 帧缓冲和 LVGL 创建嵌入式图形界面

为什么直接使用帧缓冲？#

开始使用 Linux 帧缓冲 #

获取 LVGL 来创建嵌入式图形界面 #

GUI 项目设置 #

创建嵌入式 GUI 应用程序 #

下载即用型项目 #

其他注意事项 #

隐藏光标 #

总结 #

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