显示对接

4 Dec 2024

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LVGL 显示对接主要包括以下步骤和流程：

绘制 buffer 初始化，用于存储当前帧的图像数据，并在需要时进行交换。
flush_cb 对接，刷新回调函数，用于将绘制缓冲区的数据发送到显示屏。刷新回调函数又分为以下两种模式：
- 全刷新
- 局部刷新
2D 硬件加速对接。

为了提高绘图性能，可以将部分绘图操作进行硬件加速。
将上述所有配置注册到 LVGL 中。

绘制 buffer 初始化

在 LVGL（Light and Versatile Graphics Library）中，绘制缓冲区（draw buffer）的初始化是显示设备配置的重要步骤之一。双缓冲模式可以提高图形界面的刷新效率和流畅度。绘制 buffer 初始化函数如下:

void lv_disp_draw_buf_init(lv_disp_draw_buf_t * draw_buf, void * buf1, void * buf2, uint32_t size_in_px_cnt)

buf1：无论选择单缓冲或多缓冲，必须设置此 buffer。
buf2：选择双缓冲时，需要配置此 buffer，单缓冲不需要配置。
size_in_px_cnt：以像素为单位的 buf 大小，应该根据实际的分辨率来计算。

flush_cb 对接

以双缓冲为例，flush_cb 回调函数的处理流程分别如下所示，包括 full_refresh 和 direct_mode 两种绘制模式：

full_refresh：即全刷新模式，每一帧都刷新整个显示屏。流程如下：
1. 直接通过 pan_display 接口将当前绘制缓冲区（draw buffer）发送到显示设备。
2. 等待垂直同步（vsync）中断，确保数据已经显示在屏幕上。
3. 调用 lv_disp_flush_ready 通知 LVGL 框架刷新结束。
4. LVGL 框架会自动交换绘制缓冲区。
图 2. 全刷新模式下 flush_cb 回调函数的处理流程

direct_mode：即局部刷新，每一帧只刷新需要更新的无效区域（可以有多个无效区域）。流程如下：

遍历所有无效区域，例如 invalid area0 和 invalid area1，将每个无效区域的数据从绘制缓冲区发送到显示设备。
最后一个无效区域处理完毕后，调用 lv_disp_flush_ready 通知 LVGL 框架刷新结束。
LVGL 框架会自动交换绘制缓冲区。

direct_flush_cb1 — 图 4. 局部刷新模式下 flush_cb 回调函数的处理流程

flush_cb 的实现代码 fbdev_flush 如下：

static void fbdev_flush(lv_disp_drv_t * drv, const lv_area_t * area, lv_color_t *color_p)
{
    int index = 0;
    lv_disp_t * disp = _lv_refr_get_disp_refreshing();
    lv_disp_draw_buf_t * draw_buf = lv_disp_get_draw_buf(disp);

    if (!disp->driver->direct_mode || draw_buf->flushing_last) {
        if (disp->driver->direct_mode)
            aicos_dcache_clean_invalid_range((unsigned long *)info.framebuffer, (unsigned long)info.smem_len * 2);
        else
            aicos_dcache_clean_invalid_range((unsigned long *)color_p, (unsigned long)info.smem_len);

        if ((void *)color_p == (void *)info.framebuffer)
            index = 0;
        else
            index = 1;

        mpp_fb_ioctl(g_fb, AICFB_PAN_DISPLAY , &index);
        mpp_fb_ioctl(g_fb, AICFB_WAIT_FOR_VSYNC, 0);

        if (drv->direct_mode == 1) {
            for (int i = 0; i < disp->inv_p; i++) {
                if (disp->inv_area_joined[i] == 0) {
                    sync_disp_buf(drv, color_p, &disp->inv_areas[i]);
                }
            }
        }

        lv_disp_flush_ready(drv);
    }
    else {
        lv_disp_flush_ready(drv);
    }
}

2D 硬件加速对接

在 LVGL 中，硬件加速的实现可以显著提高图形绘制的性能。2D 加速主要对接 lv_draw_ctx_t 中的绘制函数，并对接相应的硬件加速接口。以下是详细的步骤：

在 lv_draw_aic_ctx_t 结构体中包含 lv_draw_ctx_t 和 blend 函数。
lv_draw_aic_ctx_t 是一个包含了硬件加速功能的上下文结构体，继承自 lv_draw_sw_ctx_t 并添加了硬件加速所需的成员函数。关于详细绘制函数的说明，可查看 lv_draw_ctx_t 中的绘制函数。
```
typedef struct {
    lv_draw_ctx_t base_draw;

    /** Fill an area of the destination buffer with a color*/
    void (*blend)(lv_draw_ctx_t * draw_ctx, const lv_draw_sw_blend_dsc_t * dsc);
} lv_draw_sw_ctx_t;
```

初始化 lv_draw_aic_ctx_t 硬件加速上下文结构体，并将软件实现的绘制函数替换为硬件加速版本的函数。

void lv_draw_aic_ctx_init(lv_disp_drv_t * drv, lv_draw_ctx_t * draw_ctx)
{
    lv_draw_sw_init_ctx(drv, draw_ctx);
    lv_draw_aic_ctx_t * aic_draw_ctx = (lv_draw_aic_ctx_t *)draw_ctx;

    aic_draw_ctx->blend = lv_draw_aic_blend;
    aic_draw_ctx->base_draw.draw_img = lv_draw_aic_draw_img;
    aic_draw_ctx->base_draw.draw_img_decoded = lv_draw_aic_img_decoded;

    return;
}

draw_rect、draw_line 等接口操作的功能由多个步骤组成，虽然未进行硬件加速，但是操作的部分实现会调用到 blend，而 blend 接口进行了硬件加速对接。

实现硬件加速的 blend 函数，该函数会调用底层硬件加速 API 来实现高效的混合操作。

先调用 lv_draw_sw_init_ctx 函数把所有绘制操作都初始化为软件实现，对可以硬件加速的接口重新实现，覆盖原来的软件实现。
继续实现其他硬件加速的绘制函数，例如 draw_img 和 draw_img_decoded。

表 1. lv_draw_ctx_t 中的绘制函数
成员	说明	是否硬件加速
void *buf	当前要绘制的 buffer	-
const lv_area_t * clip_area	绘制区域裁剪（以屏幕为参考的绝对坐标）	-
void (*draw_rect)()	绘制矩形（包括圆角、阴影、渐变等）	否
void (*draw_arc)()	绘制弧形	否
void (*draw_img_decoded)()	绘制已经解码后的图像	是
lv_res_t (*draw_img)()	绘制图像（包括图片解码）	是
void (*draw_letter)()	绘制文字	否
void (*draw_line)()	绘制直线	否
void (*draw_polygon)()	绘制多边形	否

显示驱动注册

通过 lv_disp_drv_init 来初始化 lv_disp_drv_t 结构体。
注： lv_disp_drv_t包含了所有与显示相关的配置信息，详情可查看lv_disp_drv_t 结构体代码
通过 lv_disp_draw_buf_init 初始化绘制 buffer。
通过回调 flush_cb 来注册显示接口。
通过 lv_draw_aic_ctx_init 来注册 2D 硬件加速相关接口。
通过 lv_disp_drv_register 来注册 lv_disp_drv_t。

上述代码中表示目前是局部刷新模式：

disp_drv.full_refresh = 0;
disp_drv.direct_mode = 1;

全刷新模式参数配置如下：

disp_drv.full_refresh = 1;
disp_drv.direct_mode = 0;

lv_disp_drv_t 结构体代码示例如下所示：

static lv_disp_drv_t disp_drv;
void lv_port_disp_init(void)
{
    void *buf1 = RT_NULL;
    void *buf2 = RT_NULL;
    uint32_t fb_Size;
    rt_err_t result;

    g_fb = mpp_fb_open();
    if (g_fb == 0) {
        LOG_E("can't find aic framebuffer device!");
        return;
    }

    result = mpp_fb_ioctl(g_fb, AICFB_GET_SCREENINFO, &info);
    if (result != RT_EOK) {
        LOG_E("get device fb info failed!");
        return;
    }

    g_ge = mpp_ge_open();
    if (!g_ge) {
        LOG_E("ge open fail\n");
        return;
    }

    fb_Size = info.height * info.stride;
    buf1 = (void *)info.framebuffer;
    buf2 = (void *)((uint8_t *)info.framebuffer + fb_Size);
    lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, buf2, buf1,
                        info.width * info.height);
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);

    /*Set a display buffer*/
    disp_drv.draw_buf = &disp_buf;

    /*Set the resolution of the display*/
    disp_drv.hor_res = info.width;
    disp_drv.ver_res = info.height;
    disp_drv.full_refresh = 0;
    disp_drv.direct_mode = 1;
    disp_drv.flush_cb = fbdev_flush;
    disp_drv.draw_ctx_init = lv_draw_aic_ctx_init;
    disp_drv.draw_ctx_deinit = lv_draw_aic_ctx_deinit;
    disp_drv.draw_ctx_size = sizeof(lv_draw_aic_ctx_t);

    /*Finally register the driver*/
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);
}