LCD 接口的四种实现方式

LCD 是对显示设备的抽象,提供了基本的绘图函数。自己去实现 LCD 接口虽然不难,但是需要花费不少功夫,AWTK 提供了几种缺省的实现,利用这些缺省的实现,在移植到新的平台时,一般只需要很少的代码就行了。

下面我们介绍一下几种常见的 LCD 实现方式:

一、基于寄存器实现的 LCD

在低端的嵌入式平台上,内存只有几十 KB,没有足够的内存使用 framebuffer,通常直接向寄存器中写入坐标和颜色数据。lcd_reg.inc 提供了基于寄存器实现的 LCD,用它实现不同平台的 LCD 时,只需要提供两个宏即可:

下面是 STMF103ze 上 LCD 的实现,这里把 set_window_func 定义为 TFT_SetWindow,把 write_data_func 定义为 TFT_WriteData:

#include "tftlcd.h"
#include "tkc/mem.h"
#include "lcd/lcd_reg.h"

typedef uint16_t pixel_t;

#define LCD_FORMAT BITMAP_FMT_BGR565
#define pixel_from_rgb(r, g, b)                                                \
  ((((r) >> 3) << 11) | (((g) >> 2) << 5) | ((b) >> 3))
#define pixel_to_rgba(p)                                                       \
  { (0xff & ((p >> 11) << 3)), (0xff & ((p >> 5) << 2)), (0xff & (p << 3)) }

#define set_window_func LCD_Set_Window
#define write_data_func LCD_WriteData_Color

#include "base/pixel.h"
#include "blend/pixel_ops.inc"
#include "lcd/lcd_reg.inc"

基于寄存器实现的实现有几个限制:

在 AWTK 中,不再推荐此方法,基于片段帧缓冲实现的 LCD 是更好的选择。

二、基于片段帧缓冲实现的 LCD

在低端的嵌入式平台上,内存只有几十 KB,没有足够的内存创建一屏的帧缓冲,而使用基于寄存器的方式屏幕容易闪烁。

比较好的办法是,创建一小块帧缓冲,把屏幕分成很多小块,一次只绘制一小块。由于有脏矩形机制,除了打开新窗口时,在正常情况下,绘制速度仍然很快,可以有效的解决闪速问题。

lcd_mem_fragment.inc 提供了基于片段帧缓冲实现的 LCD,用它实现不同平台的 LCD 时,只需要提供两个宏即可:

下面是 STMF103ze 上 LCD 的实现,这里把 set_window_func 定义为 TFT_SetWindow,把 write_data_func 定义为 TFT_WriteData:

#include "tftlcd.h"

#include "tkc/mem.h"
#include "lcd/lcd_mem_fragment.h"

typedef uint16_t pixel_t;

#define LCD_FORMAT BITMAP_FMT_BGR565
#define pixel_from_rgb(r, g, b)                                                \
  ((((r) >> 3) << 11) | (((g) >> 2) << 5) | ((b) >> 3))
#define pixel_to_rgba(p)                                                       \
  { (0xff & ((p >> 11) << 3)), (0xff & ((p >> 5) << 2)), (0xff & (p << 3)) }

#define set_window_func LCD_Set_Window
#define write_data_func LCD_WriteData_Color

#include "base/pixel.h"
#include "blend/pixel_ops.inc"
#include "lcd/lcd_mem_fragment.inc"

三、基于 framebuffer 实现的 LCD

这是在嵌入式平台上最常见的方式。一般有两个 framebuffer,一个称为 online framebuffer,一个称为 offline framebuffer。online framebuffer 是当前现实的内容,offline framebuffer 是 GUI 当前正在绘制的内容。lcd_mem_rgb565 提供了 rgb565 格式的 LCD 实现,lcd_mem_rgba8888 提供了 rgba8888 格式的 LCD 实现,它们都是在 lcd_mem.inc 基础上实现的,要增加新的格式也是很方便的。

下面是 STMF429 上 LCD 的实现:

extern u32 *ltdc_framebuf[2];
#define online_fb_addr (uint8_t*)ltdc_framebuf[0]
#define offline_fb_addr (uint8_t*)ltdc_framebuf[1]

lcd_t* platform_create_lcd(wh_t w, wh_t h) {
  return lcd_mem_rgb565_create_double_fb(w, h, online_fb_addr, offline_fb_addr);
}

四、基于 vgcanvas 实现的 LCD

在支持 OpenGL 3D 硬件加速的平台上(如 PC 和手机),我们使用 nanovg 把 OpenGL 封装成 vgcanvas 的接口,在 vgcanvas 基础之上实现 LCD。lcd_vgcanvas.inc 将 vgcanvas 封装成 LCD 的接口,这里出于可移植性考虑,并没有直接基于 nanovg 的函数,而是基于 vgcanvas 的接口,所以在没有 GPU 时,如果 CPU 够强大,也是可以基于 agg/picasso 去实现的 LCD。

这种方式实现,一般不会在嵌入平台上使用,读者不需要关注它。

总结

以上几种实现方式,基本上涵盖了最常用的场景,所以在移植 AWTK 到新的平台时,并不需要在实现 LCD 接口上费多少功夫。