设计说明
luban-lite/packages/artinchip/lvgl-ui ├── aic_demo // aic lvgl demo ├── lv_driver // lvgl 显示和 2D 加速对接 ├── lvgl // lvgl 库 ├── aic_ui.c // aic demo 入口 ├── aic_ui.h // aic demo 头文件 ├── lv_conf.h // lvgl 配置文件 ├── lv_demo.c // lvgl demo 入口函数 └── SConscript
LVGL 整体流程
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lv_tick_get():获取以毫秒为单位的 tick 时间。
-
lv_timer_handler():在 while 循环中的基于定时器的任务处理
函数 lv_task_handler() 会调用 lv_timer_handler()。lv_tick_get() 决定了 lv_timer_handler() 基于定时器的任务处理的时间的准确性。

uint32_t lv_tick_get(void) { #if LV_TICK_CUSTOM == 0 /*If `lv_tick_inc` is called from an interrupt while `sys_time` is read *the result might be corrupted. *This loop detects if `lv_tick_inc` was called while reading `sys_time`. *If `tick_irq_flag` was cleared in `lv_tick_inc` try to read again *until `tick_irq_flag` remains `1`.*/ uint32_t result; do { tick_irq_flag = 1; result = sys_time; } while(!tick_irq_flag); /*Continue until see a non interrupted cycle*/ return result; #else return LV_TICK_CUSTOM_SYS_TIME_EXPR; #endif }
#define LV_TICK_CUSTOM 1 #define LV_TICK_CUSTOM_INCLUDE LV_RTTHREAD_INCLUDE #define LV_TICK_CUSTOM_SYS_TIME_EXPR (rt_tick_get_millisecond()) /*Expression evaluating to current system time in ms*/
static void lvgl_thread_entry(void *parameter) { #if LV_USE_LOG lv_log_register_print_cb(lv_rt_log); #endif /* LV_USE_LOG */ lv_init(); lv_port_disp_init(); lv_port_indev_init(); lv_user_gui_init(); /* handle the tasks of LVGL */ while(1) { lv_task_handler(); rt_thread_mdelay(SLEEP_PERIOD); } } int lvgl_thread_init(void) { rt_err_t err; err = rt_thread_init(&lvgl_thread, "LVGL", lvgl_thread_entry, RT_NULL, &lvgl_thread_stack[0], sizeof(lvgl_thread_stack), LPKG_LVGL_THREAD_PRIO, 0); if(err != RT_EOK) { LOG_E("Failed to create LVGL thread"); return -1; } rt_thread_startup(&lvgl_thread); return 0; }
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lv_port_disp_init():实现显示接口的对接以及硬件 2D 加速的对接
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lv_port_indev_init():实现触摸屏的对接
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lv_user_gui_init():适配不同 UI 界面的初始化
LVGL 层次结构

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Display:显示设备,是对显示驱动的封装和抽象。
-
Screen:屏幕对象,表示不同的界面。
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Layer:图层,表示屏幕上的不同绘制区域。
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一个 display 包含多个 screen,每个 screen 又包含多个 layer。layer 按照层级关系叠加在一起,形成最终的显示效果。具体来说:
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Active Screen:当前活动的屏幕,承载主要的应用程序界面,是所有操作的主要界面,处于最底层。
一般在 Active Screen 实现不同的 app 界面,用户可以创建多个 screen,但只能有一个 screen 设置为 Active Screen
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Top layer:位于 Active Screen 之上的图层,通常用来创建弹出窗口。
Top layer 永远在 Active Screen 之上。
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System layer:位于最顶层,通常用于显示系统级别的信息,比如鼠标可以在 System layer,永远不会被遮挡
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父子结构
- 每一个对象都包含一个父对象,screen 对象除外。
- 一个父对象可以包含任意数量的子对象。
- 创建对象时需要传入父对象的指针,如果父对象为 NULL,则表示创建的是 screen
对象。
lv_obj_create(NULL);
- 父对象和子对象一起移动。父子对象一起移动
图 4. 父子对象移动 - 子对象超出父对象部分不可见。
图 5. 子对象可见区域
显示对接
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
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:
- 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。
- 等待垂直同步 (vsync)中断,确保数据已经显示在屏幕上。
- 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。
图 7. 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。
图 8. 无效区域
图 9. 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 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。
- 继续实现其它硬件加速的绘制函数,例如 draw_img 和 draw_img_decoded。
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。
- 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。
disp_drv.full_refresh = 0; disp_drv.direct_mode = 1;
disp_drv.full_refresh = 1; disp_drv.direct_mode = 0;
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); }
硬件解码对接
通过 lv_img_decoder_t 可以注册硬件解码器接口,从而提升图像加载和渲染的效率。
- 定义一个解码器结构体,并初始化:
void aic_dec_create() { lv_img_decoder_t *aic_dec = lv_img_decoder_create(); /* init frame info lists */ mpp_list_init(&buf_list); lv_img_decoder_set_info_cb(aic_dec, aic_decoder_info); lv_img_decoder_set_open_cb(aic_dec, aic_decoder_open); lv_img_decoder_set_close_cb(aic_dec, aic_decoder_close); }
- 实现 aic_decoder_info 回调函数,用于获取图片的宽度、高度和格式信息。
- 实现 aic_decoder_open 回调函数,用于申请解码输出 buffer。
- 实现 aic_decoder_close 回调函数,用于释放硬件解码资源。
- 在绘制函数 draw_img_decoded中,通过注册解码器回调去获取需要的解码后数据,默认的图片处理流程如下所示:
图 10. draw_img_decoded -
采用此流程需要额外申请一块解码 buffer,占用内存增加。
-
缓存解码后的 buffer,下次再显示同样的 image,不用重复解码,加快 UI 加载速度。
当绘制函数为 draw_img 时,硬件解码在函数 draw_img 内部,无需注册解码回调函数,默认不采用此方法。在内存受限的场景下,可以评估此方法是否可满足场景需求。
图 11. draw_img -
采用此流程无需额外申请解码 buffer,直接解码到绘制 buffer。
-
当需要进行 alpha blending 的时候,此方法不可行。
-
每次都要重新对 image 解码,速度不如 draw_img_decoded。
-
当硬件解码不支持裁剪的时进行局部更新,此方法不可行。
-
- 通过 lv_img_cache_set_size 设置缓存的图片数量,以优化 UI
流畅性。
如果图片的读取时间或者解码时间比较长,采用图片缓存机制可以提升 UI 流畅性:
- 打开或关闭图片缓冲机制在 lv_conf.h 文件中,采用 lv_img_decoder_t 提供的接口注册的解码器,控制是否启用 LVGL 内部的图片缓冲机制:
- 宏定义 LV_IMG_CACHE_DEF_SIZE 为 1 表示打开图片缓冲机制。
- 宏定义 LV_IMG_CACHE_DEF_SIZE 为 0 表示关闭图片缓冲机制。
- 设置缓存的图片张数
通过 void lv_img_cache_set_size(uint16_t entry_cnt) 来设置缓冲的图片张数
图以张数为单位进行缓存。例如,设置缓存的图片张数为 10。
- 图片缓存价值判断
当图片缓存到设置的最大张数时,如果需要新的缓存,图片缓存机制内部会进行图片缓存价值的判断。 例如,某张图片解码的时间比较久或使用频繁高,则其缓存价值打分会更高,需要优先缓存这类图片。
- 打开或关闭图片缓冲机制
函数 |
说明 |
---|---|
aic_decoder_info |
获取图片宽、高、图片格式信息 |
aic_decoder_open |
申请解码输出 buffer,硬件解码输出 |
aic_decoder_close |
释放硬件解码资源 (包括输出 buffer) |
第三方 FreeType 库支持
如需在 LVGL 中使用 FreeType 字体,执行以下配置流程:
- 使用 scons --menuconfig 或 me 进入配置菜单,选中
freetype 包:
Local packages options ---> Third-party packages options ---> [*] freetype ---
- 打开头文件 luban-lite/packages/artinchip/lvgl-ui/lv_conf.h ,并定义宏
LV_USE_FREETYPE:
#define LV_USE_FREETYPE 1
- 编写 FreeType 字体调用代码,并将其添加在项目中。FreeType 字体调用示例如下:
void lv_example_freetype_1(void) { /*Create a font*/ static lv_ft_info_t info; /*FreeType uses C standard file system, so no driver letter is required.*/ // 需要设置字库文件在系统目录下的路径 info.name = "/rodata/lvgl_data/font/Lato-Regular.ttf"; info.weight = 24; info.style = FT_FONT_STYLE_NORMAL; info.mem = NULL; if(!lv_ft_font_init(&info)) { LV_LOG_ERROR("create failed."); } /*Create style with the new font*/ static lv_style_t style; lv_style_init(&style); lv_style_set_text_font(&style, info.font); lv_style_set_text_align(&style, LV_TEXT_ALIGN_CENTER); /*Create a label with the new style*/ lv_obj_t * label = lv_label_create(lv_scr_act()); lv_obj_add_style(label, &style, 0); // 添加字库 style 到 label 控件 lv_label_set_text(label, "Hello world\nI'm a font created with FreeType"); lv_obj_center(label); }
- 编译项目。
确保所有依赖项都已正确安装。编译完成后,可在屏幕上看到使用 FreeType 字体渲染的文本。
LVGL Demo
- Base Demo:LVGL 的基础演示示例,展示了如何使用 LVGL 创建基本的
UI 元素,通常用于展示 LVGL 的基本功能和使用方法,包括:
- 创建按钮并响应点击事件。
- 显示文本标签。
- 使用滑块调整数值。
- 简单的动画效果。
- Meter Demo:演示如何使用 LVGL 创建仪表盘 (meter),
常用于需要显示数据变化的场景,如速度表、温度计等。功能包括:
- 创建仪表盘并添加指针。
- 动态更新指针位置。
- 显示刻度和标签。
- 支持多种样式和颜色。
- Widgets demo:展示 LVGL 提供的各种 UI 控件,可以帮助开发者了解如何使用不同的控件来构建复杂的用户界面。UI 控件包括:
- 列表视图。
- 下拉菜单。
- 复选框和单选按钮。
- 开关按钮。
- 日期选择器。
- Benchmark demo:展示 LVGL 在不同硬件平台上的表现,用于测试和评估 LVGL 的性能,包括渲染速度、内存占用指标以及帧率统计。
本节主要介绍 Base Demo 和 Meter Demo。
Base Demo

- 每个页面都可以通过滑动操作切换。页面滑动使用了 tabview 控件,每个页面都是一个 tab:
lv_obj_set_size(main_tabview, 1024, 600); lv_obj_set_pos(main_tabview, 0, 0); lv_obj_set_style_bg_opa(main_tabview, LV_OPA_0, 0); lv_obj_t *main_tab0 = lv_tabview_add_tab(main_tabview, "main page 0"); lv_obj_t *main_tab1 = lv_tabview_add_tab(main_tabview, "main page 1"); lv_obj_set_style_bg_opa(main_tab0, LV_OPA_0, 0); lv_obj_set_style_bg_opa(main_tab1, LV_OPA_0, 0); lv_obj_set_size(main_tab0, 1024, 600); lv_obj_set_size(main_tab1, 1024, 600); lv_obj_set_pos(main_tab0, 0, 0); lv_obj_set_pos(main_tab1, 0, 0);
- 背景图片通过 image 控件来创建,是一个名字为 global_bg 的 PNG 图片。此图片会采用注册的硬件解码器进行解码:
static lv_obj_t *img_bg = NULL; img_bg = lv_img_create(lv_scr_act()); lv_img_set_src(img_bg, LVGL_PATH(global_bg)); lv_obj_set_pos(img_bg, 0, 0);
- 菜单图片也通过 image 控件来创建,也是一个 PNG 图片,且此图片也会采用注册的硬件解码器进行解码:
lv_obj_t *sub_image00 = lv_img_create(sub_tab0); lv_img_set_src(sub_image00, LVGL_PATH(cook_0.jpg)); lv_obj_set_pos(sub_image00, 36, 100);
- Fake imageFake image 不是一个真实的图片,通过此方式可以方便的对一个矩形区域进行填充,包括 alpha、red、green、blue:
static lv_obj_t *img_bg = NULL; FAKE_IMAGE_DECLARE(bg_dark) // 声明 (bg_dark 名字可修改) /* 最后一个参数为要设置的颜色值:bit31:24 为 alpha */ FAKE_IMAGE_INIT(bg_dark, 1024, 600, 0, 0x00000000); lv_img_set_src(img_bg, FAKE_IMAGE_NAME(bg_dark)); // 设置 fake image 数据源
- Build-in image 是通过数组变量在程序中表示图像。图片转换成 .c 文件的工具,参考官网:http://lvgl.io/tools/imageconverter
uint8_t circle_white_map[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0x50, 0xff, 0x7f, 0xff, ........................................................}; const lv_img_dsc_t circle_white = { .header.cf = LV_IMG_CF_TRUE_COLOR_ALPHA, .header.always_zero = 0, .header.reserved = 0, .header.w = 20, .header.h = 20, .data_size = 400 * LV_IMG_PX_SIZE_ALPHA_BYTE, .data = circle_white_map, }; static lv_obj_t * circle_0 = lv_img_create(img_bg); lv_img_set_src(circle_0, &circle_white); lv_obj_align(circle_0, LV_ALIGN_BOTTOM_MID, -16, -28);
Meter Demo
Meter demo 演示了硬件旋转,以及仪表盘的设计参考。

Meter demo 的详细说明及特点如下:
- 各种控件的动作通过 timer 来实现,每间隔一定的时间执行相应的回调函数:
lv_timer_create(point_callback, 10, 0); lv_timer_create(fps_callback, 1000, 0); lv_timer_create(speed_callback, 100, 0); lv_timer_create(time_callback, 1000 * 60, 0);
- 指针和光影通过贴图和硬件任意角度旋转来实现。其中,前 74 张指针通过切换 74 张图片来实现, 从第 75 张开始的红色指针,采用硬件任意角度旋转来实现:
static void point_callback(lv_timer_t *tmr) { char data_str[64]; (void)tmr; static bool first = true; static int id = 1; static int direct = 0; static int mode_id = 0; static int mode_num = sizeof(rot_mode_list) / sizeof(rot_mode_list[0]); static int start_id = 0; static int end_id = 0; if (first) { first = false; start_id = rot_mode_list[mode_id].start_id; end_id = rot_mode_list[mode_id].end_id; } direct = start_id < end_id ? 0: 1; if (id < 75) { lv_img_set_src(img_circle, LVGL_PATH(bg/small_blue)); lv_obj_clear_flag(img_circle, LV_OBJ_FLAG_HIDDEN); } else { lv_obj_add_flag(img_circle, LV_OBJ_FLAG_HIDDEN); } if (id < 75) { sprintf(data_str, "%spoint/point_%05d", LVGL_DIR, id); lv_img_set_src(img_point, data_str); lv_img_set_angle(img_point, 0); } else { // id to angle float rot_angle = ((float)(id - 75) * 2 * 10) * 0.84; sprintf(data_str, "%spoint/point_%05d", LVGL_DIR, 75); lv_img_set_src(img_point, data_str); lv_img_set_pivot(img_point, 210, 210); lv_img_set_angle(img_point, (int16_t)rot_angle); } if (direct == 0) { id++; } else { id--; } if ((!direct && (id > end_id) ) || (direct && (id < end_id))) { id = end_id; mode_id++; mode_id %= mode_num; start_id = rot_mode_list[mode_id].start_id; end_id = rot_mode_list[mode_id].end_id; } return; }
- UI 设计方案比较。
针对本 demo 场景,有以下 UI 设计方案可供选择。其中 UI 设计方案 2 更高效,实现同样的界面效果,简化流程速度可以提升一倍以上:
- UI 设计方案 1
图 14. UI 设计方案 1 示例 -
准备光条、指针、光圈、底图四张图片。
-
按照先后顺序,依次对光圈和背景、光条和背景以及指针和背景进行 alpha blending。
-
每一个角度的旋转都需要进行三次 alpha blending。
-
- UI 设计方案 2
图 15. UI 设计方案 2 示例 -
光条和指针合并为一张图片。
-
光圈合并到背景图中。
-
准备光条和指针图片和底图。
-
每一个角度的旋转都只需要对光条和指针图片与背景图进行一次 alpha blending。
-
- UI 设计方案 1