RT-Thread-ART Pi Smart 基于RT-Thread Smart系统的LVGL移植RT-Thread问答社区

ART Pi Smart 基于RT-Thread Smart系统的LVGL移植

发布于 2022-07-30 11:07:20 浏览：1455 订阅该版

[tocm]

#ART Pi Smart 基于RT-Thread Smart系统的LVGL移植
  感谢RT-Thread社区发起了ART-Pi Smart 开发板评测活动，我有幸成为其中一员。
ART-Pi Smart开发板为RT-Thread联合百问科技出品，使用的是 NXP 公司的 i.MX6ULL 处理器，具备单核 ARM Cortex-A7，最高运行频率可以达到 800MHz。拥有 1 路 LCD 显示、1 路数字摄像头、8 路 UART、2 路 USB OTG、2 路 CAN、2 路以太网等资源，便于客户灵活定制。
![board](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220401/f2db859a261189178620186c20e2a5e0.png.webp "board")
## 概述
  我申请测试是想实现3D打印机的高级功能的，由于测试时间有限（本来规定测试时间为一个月，但是板子到手只有不到半个月）。要在这么短的时间内移植全部程序是远远不够的，特别是RT-Thread Smart系统还需要时间学习，所以决定移植基于LVGL的图形UI。查看了RT-Thread官方网站，还没有基于LVGL的移植报告，这样就更有意义。
### RT-Thread Smart简介
  RT-Thread Smart（简称 rt-smart）是基于 RT-Thread 操作系统衍生的新分支，面向带 MMU，中高端应用的芯片，例如 ARM Cortex-A 系列芯片，MIPS 芯片，带 MMU 的 RISC-V 芯片等。rt-smart 在 RT-Thread 操作系统的基础上启用独立、完整的进程方式，同时以混合微内核模式执行。rt-smart 是一款高性能混合微内核操作系统，主要包含内核模块和用户态运行时环境。内核模块包括虚拟地址空间管理、进程管理、线程管理、进程间通信、虚拟文件系统框架、网络接口层框架、设备驱动框架、msh 控制台、日志系统、异常中断管理和系统调用接口，设备驱动框架包含串口驱动框架和看门狗驱动框架。用户态运行时环境包括用户态 C 库。

![RTTS.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/3a454ca38826bb11dfa3717b2f6fc522.png.webp "RTTS.png")
### LVGL简介
  LVGL(轻量级和通用图形库)是一个免费和开源的图形库，它提供了创建嵌入式GUI所需的一切，具有易于使用的图形元素，美丽的视觉效果和低内存占用。LVGL的项目作者是来自匈牙利首都布达佩斯的 Gábor Kiss-Vámosi 。Kiss 在2016年将其并发布在 [GitHub](https://github.com/lvgl) 上。当时叫 LittlevGL而不是LVGL，后来作者统一修改为 LVGL。 像一般的开源项目的那样，它是作为一个人的项目开始的。 从那时起，陆续有近 100 名贡献者参与了项目开发，使得 LVGL 逐渐成为最受欢迎的嵌入式图形库之一。  
    
![lvgl.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/f3cb1b99e52ea7b7f425d907ebe7a262.jpg.webp "lvgl.jpg")
## 开发环境
### 硬件
#### 硬件环境搭建

![i.MX6ULL-核心板系统框图.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/964674f6873964c8f2e9dc4f99cf22c0.png.webp "i.MX6ULL-核心板系统框图.png")

* 电源输入：5V，500 mA，通过开发板 USB-TypeC（下面）供电。如下图所示，通过测试电脑的 USB 直接对开发板供电
* 串口连接：下方的 USB-TypeC 接口，既是用作电源供电，同时也是 USB 转 UART 接口，主要用于打印系统的控制台输入和输出

|   波特率  |数据位|停止位|校验位|流控|
    |-----------|------|------|------|----|
    |115200 |  8 |1	|无	|无|

* 网络接口：通过路由器和网线，将开发板和测试电脑连接在同一个局域网内

* Micro SD卡：32GB 或 32GB 以下。可使用读卡器将编译生成的用户 APP 固件文件（.elf）复制到 SD 卡
* 显示接口：开发板未上电之前，先将 4.3 寸 LCD 显示器的 40 Pin FPC 排线连接到 ART-Pi Smart 开发板背面的 LCD 硬件插槽

#### ART-Pi Smart 硬件连接图

![ART-Pi_Smart_硬件连接图.drawio.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/effb2dde5b65559c437a2174924e00e4.jpg.webp "ART-Pi_Smart_硬件连接图.drawio.jpg")

![device.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/f302e156a3a0438b2062cbb2748830ec.jpg "device.jpg")

### 软件
#### SDK下载
*   ART-Pi Smart SDK 软件包
[ART-Pi-Smart SDK 仓库](https://gitee.com/rtthread/ART-Pi-smart)是 RT-Thread 团队对 ART-Pi Smart 开发板所作的支持包，用于学习和评估 RT-Thread Smart 微内核操作系统，让用户可以更简单方便地开发自己的应用程序。
ART-Pi smart 开发板的 SDK 仓库，主要包括 RT-Thread Smart 的源码，BSP 驱动，应用程序 demo 等。
SDK 下载方法：通过 Git 下载 ART-Pi Smart SDK 包：

```
	git clone https://gitee.com/rtthread/ART-Pi-smart.git
	```

* 下载工具链
 rt-smart 采用的工具链为：arm-linux-musleabi 工具链，ART-Pi smart sdk本身并不携带工具链，所以在下载了sdk后需要自行安装工具链，不过安装工具链非常简单，只需要在sdk的tools目录下执行下python脚本即可：
 	```
	python get_toolchain.py
	```
	将下载下来的工具链，解压到指定的路径 /rt-smart/tools/gnu_gcc/ 下面
#### 软件环境
* 安装Visual Studio Code并安装插件
  安装Visual Studio Code后要安装RT-Thread Smart插件，目前VS Code RT-Thread Smart插件已经上传到VS Code市场，所以安装非常方便，可以直接在VS Code 的扩展市场中搜索 RT-Thread Smart，点击安装即可：（推荐安装Path interestise）
  
![vs ins.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/779c2214ab07004c5fb0e82abee07e33.png.webp "vs ins.png")

* 可选安装Visual Studio
  根据LVGL for VS项目，设计LVGL的界面，并编译成基于Windows平台的仿真软件，确保UI部分没有bug。

![vs.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/b9521e7650ab929045f3e4f16c07db0b.png.webp "vs.png")
  效果
  
![sim1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/d68c652c2deb18b27562b05b15b8d4a5.jpg.webp "sim1.jpg")

![sim2.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/014031e71c894e32467eed0416db80ba.png.webp "sim2.png")

![sim3.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/71083f609fccde2ee8c3d4bfe6cca539.jpg.webp "sim3.jpg")
#### 创建 LVGL Demo

![vs proj.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/ade64a141f4e09f143c57ac86bdf5c8e.jpg.webp "vs proj.jpg")
设置SDK工具链路径

![vs path.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/7d9a66d6b2fd54d2b83bdd2f65c01beb.png.webp "vs path.png")
编译文件路径

![vs scr.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/d5103463425ffe60c52a026efe139e9c.png.webp "vs scr.png")
编译

![by.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/540f54e4e53d6bd33695a6d2adaea749.jpg.webp "by.jpg")
下载

![download.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/f15cc602c8e69e3056216d97d82fa6b5.png.webp "download.png")
#### 关键代码
用户态应用是一份 elf（Executable Linkable Format）文件，由 GNU GCC 编译链接而产生。在 RT-Thread Smart 中，它被固定加载到虚拟地址 0x100000 处执行。当需要系统服务时通过系统调用的方式通过 MMU陷入到内核中。用户态应用环境中，外设的使用需要先调用rt_device_find（）函数查找设备，然后通过rt_device_open（）打开，使用rt_device_control（）函数通过命令字实现相应的功能。至于设备的初始化和功能的实现交到内核完成，这样就极大的降低用户态应用开发难度，这种思想应该大赞一个。
LVGL初始化
```

#if LV_USE_LOG
static void lv_rt_log(const char *buf)
{
    LOG_I(buf);
}
#endif /* LV_USE_LOG */

static void lvgl_thread_entry(void *parameter)
{
    rt_kprintf("Startup lvgl thread.\n");
#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(10);
    }
}

int lvgl_thread_init(void)
{
    rt_thread_t rtt;

rtt = rt_thread_create("lvgl", lvgl_thread_entry, NULL, 4096, PKG_LVGL_THREAD_PRIO, 100);  
    if(rtt == RT_NULL)
    {
        LOG_D("Failed to create LVGL thread");
        return -1;
    }
    rt_thread_startup(rtt);

return 0;
}
```
LCD设备接口与lvgl对接
```
void lv_port_disp_init(void)
{
    rt_err_t result;
 
    lcd_device = rt_device_find("lcd");
    if (lcd_device == 0)
    {
        LOG_D("lcd_device error!");
        return;
    }

result = rt_device_open(lcd_device, 0);

if (result != RT_EOK)
    {
        LOG_D("device_open error!");
        return;
    }
 
    result = rt_device_control(lcd_device, FBIOGET_FSCREENINFO, &f_info);
    if (result != RT_EOK)
    {
        LOG_D("device_control error!");
        /* get device information failed */
        return;
    }
    rt_kprintf("Display Device: %s - 0x%08x, size %d\n", f_info.id, (unsigned int)f_info.smem_start, f_info.smem_len);

rt_device_control(lcd_device, FBIOGET_VSCREENINFO, &v_info);
    rt_kprintf("\tScreen: %dx%d, %dbpp\n", v_info.xres, v_info.yres, v_info.bits_per_pixel);

/*Initialize `disp_buf` with the buffer(s).*/
    lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, lv_disp_buf1, RT_NULL, DISP_BUF_SIZE);

lv_disp_drv_init(&disp_drv); /*Basic initialization*/

/*Set the resolution of the display*/
    disp_drv.hor_res = v_info.xres;
    disp_drv.ver_res = v_info.yres;

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

/*Used to copy the buffer's content to the display*/
    disp_drv.flush_cb = lcd_fb_flush;

/*Finally register the driver*/
    lv_disp_t * disp = lv_disp_drv_register(&disp_drv);

g_disp_drv = disp_drv;

lv_disp_set_default(disp);
    lv_theme_t * th = lv_theme_default_init(disp, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), LV_THEME_DEFAULT_DARK, LV_FONT_DEFAULT);
    lv_disp_set_theme(disp, th);

lv_group_t * gr = lv_group_create();
    lv_group_set_default(gr);
}

```
触摸采用的芯片是GT911，通过I2C接口获得

```
void lv_port_indev_init(void)
{
    touch_dev = rt_device_find(TOUCH_DEV_NAME);
    if (touch_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("Can't find device:%s\n", TOUCH_DEV_NAME);
        return;
    }
    if (rt_device_open(touch_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX) != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("open device failed!\n");
        return;
    }
    void *id;
    rt_uint16_t x = g_disp_drv.hor_res;
    rt_uint16_t y = g_disp_drv.ver_res;
    id = rt_malloc(sizeof(rt_uint8_t) * 8);
    rt_device_control(touch_dev, RT_TOUCH_CTRL_GET_ID, id);
    rt_uint8_t * read_id = (rt_uint8_t *)id;
    rt_kprintf("Touch device: id = GT%d%d%d \n", read_id[0] - '0', read_id[1] - '0', read_id[2] - '0');

rt_device_control(touch_dev, RT_TOUCH_CTRL_SET_X_RANGE, &x);  /* if possible you can set your x y coordinate*/
    rt_device_control(touch_dev, RT_TOUCH_CTRL_SET_Y_RANGE, &y);
    rt_device_control(touch_dev, RT_TOUCH_CTRL_GET_INFO, id);
    rt_kprintf("\trange_x = %4d, range_y = %4d, point_num = %4d\n", 
            (*(struct rt_touch_info*)id).range_x, (*(struct rt_touch_info*)id).range_y, (*(struct rt_touch_info*)id).point_num);
    signal(SIGINT, Stop);

static lv_indev_drv_t indev_drv;
    lv_indev_drv_init(&indev_drv); /*Basic initialization*/
    indev_drv.type = LV_INDEV_TYPE_POINTER;
    indev_drv.read_cb = input_read;

/*Register the driver in LVGL and save the created input device object*/
    g_touch_dev = lv_indev_drv_register(&indev_drv);    
}
```
#### 运行
按复位键启动到msh环境

![mx1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/5591f33a4fabc93265e17b984cf38a4a.png.webp "mx1.png")
运行测试程序

![mx2.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/09b5ec8b6b900a1a89b2525300e1ac0b.png.webp "mx2.png")
![xg.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220730/4b3f93b6f24be22dfe9f0882f12ccdf4.jpg.webp "xg.jpg")
视频
[https://www.bilibili.com/video/BV1ha411T7fi?vd_source=ef9faff871d8ab428ddff65f03ada790](https://www.bilibili.com/video/BV1ha411T7fi?vd_source=ef9faff871d8ab428ddff65f03ada790)

软件

[test1.zip](https://club.rt-thread.org/file_download/4a7d0bdab156c621)
### 总结
  通过测试，我对RT-Thread smart的印象深刻。以前也开发过RT-Thread的项目，但对rt-smart这种将内核与用户态分隔开，以前只在大型桌面操作系统里见到的特征，能在嵌入式系统里运用感到震撼。这样使开发板的设计只需要提供内核和驱动代码，应用开发只需要挂载使用，极大地降低应用开发难度，提高代码重用度。而且提高应用代码隔离时系统更加健壮。
  在测试过程中，遇到了问题，RT-Thread掌门人——熊谱翔先生很快亲自回答。在这里表示感谢。
  由于时间太短，其它外设还没有来得及测试，颇为遗憾。
  同时，希望RT-Thread能够提供统一的开发环境，特别是基于Windows平台，毕竟用户多一些。能否像LVGL提供一个模拟器（基于Visual Studio），毕竟Visual Studio调试功能很强，且有VisualGDB加持。这样就可在模拟器上消灭与平台无关的bug，减少仿真调试，下载时间。
  最后，祝愿RT-Thread发展越来越好！