RVB2601应用开发实战系列三: GUI图形显示

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1. 前言

基于RVB2601的GUI程序是利用Lvgl开源组件实现在OLED屏幕上做字符和图形显示。开发者可以利用Lvgl组件在OLED屏幕上实现Label空间显示功能。

建议在看本文之前，先详细看下RVB2601资源。本例程名为ch2601_gui_demo，可以通过CDK直接从OCC拉取。


2. 硬件配置2.1 显示屏

RVB2601开发板采用的是OLED显示屏， 位于开发板正面。

2.2 屏幕物理接口

CH2601开发板采用单彩色图形显示面板，屏幕分辨率128x64 pixel，屏幕背景可选，该程序中采用的是一块黄色背景的屏幕。屏幕控制器采用SSD1309，通过4 wire SPI接口与主芯片连接, 原理图如下所示, 对应的pin引脚分别为PA27、PA28、PA29、PA30。 原理图如下：

软件通过对SPI进行读写操作来实现对OLED屏上的像素进行点缀操作，从而实现整个屏的点亮操作。


3. GUI软件开发
3.1 LVGL介绍

LVGL全称Light and Versatile Graphics Library,是一个自由的，开源的GUI库，具有界面精美，资源消耗小，可移植度高, 响应式布局等特点, 全库采用纯 c 语言开发.

主要特性如下.

• 具有非常丰富的内置控件,像 buttons, charts, lists, sliders, images 等
• 高级图形效果：动画，反锯齿，透明度，平滑滚动
• 支持多种输入设备,像 touchpad, mouse, keyboard, encoder 等
• 支持多语言的 UTF-8 编码
• 支持多个和多种显示设备，例如同步显示在多个彩色屏或单色屏上
• 完全自定制的图形元素
• 硬件独立于任何微控制器或显示器
• 可以缩小到最小内存 (64 kB Flash, 16 kB RAM)
• 支持操作系统、外部储存和 GPU（非必须）
• 仅仅单个帧缓冲设备就可以呈现高级视觉特效
• 使用 C 编写以获得最大兼容性(兼容 C++)
• 支持 PC 模拟器
• 为加速 GUI 设计,提供教程,案例和主题,支持响应式布局
• 提供了在线和离线文档
• 基于自由和开源的 MIT 协议
• 支持MicroPython
  

3.2 例程下载

打开CDK，点击HOME图标，查找ch2601_gui_demo后，打开工程可以看到以下目录：

3.3 LVGL移植接口

Lvgl移植代码位于app/src/lvgl_porting文件夹内，其包含oled.c和oled.h。

• 以下功能接口位于app/src/lvgl_porting/oled.c， 实现SPI管脚的初始化，主要针对CS, DATA, CLOCK, DATAIN管脚，同时实现了对不同管脚的读写操作。
  

1. static void oled_gpio_init()
   
2. {
   
3.     //
   
4.     csi_gpio_pin_init(&pin_clk, PA28);
   
5.     csi_gpio_pin_dir(&pin_clk, GPIO_DIRECTION_OUTPUT);
   
6.     csi_gpio_pin_init(&pin_mosi, PA29);
   
7.     csi_gpio_pin_dir(&pin_mosi, GPIO_DIRECTION_OUTPUT);
   
8.     csi_gpio_pin_init(&pin_cs, PA27);
   
9.     csi_gpio_pin_dir(&pin_cs, GPIO_DIRECTION_OUTPUT);
   
10.     csi_gpio_pin_init(&pin_miso, PA30); //dc
    
11.     csi_gpio_pin_dir(&pin_miso, GPIO_DIRECTION_OUTPUT);
    
12. }
    
13. static void lcd_cs(uint8_t d)
    
14. {
    
15.     if (d == 1) {
    
16.         csi_gpio_pin_write(&pin_cs, GPIO_PIN_HIGH);
    
17.     } else {
    
18.         csi_gpio_pin_write(&pin_cs, GPIO_PIN_LOW);
    
19.     }
    
20. }
    
21. static void lcd_dc(uint8_t d)
    
22. {
    
23.     if (d == 1) {
    
24.         csi_gpio_pin_write(&pin_miso, GPIO_PIN_HIGH);
    
25.     } else {
    
26.         csi_gpio_pin_write(&pin_miso, GPIO_PIN_LOW);
    
27.     }
    
28. }
    
29. static void lcd_sclk(uint8_t d)
    
30. {
    
31.     if (d == 1) {
    
32.         csi_gpio_pin_write(&pin_clk, GPIO_PIN_HIGH);
    
33.     } else {
    
34.         csi_gpio_pin_write(&pin_clk, GPIO_PIN_LOW);
    
35.     }
    
36. }
    
37. static void lcd_sdin(uint8_t d)
    
38. {
    
39.     if (d == 1) {
    
40.         csi_gpio_pin_write(&pin_mosi, GPIO_PIN_HIGH);
    
41.     } else {
    
42.         csi_gpio_pin_write(&pin_mosi, GPIO_PIN_LOW);
    
43.     }
    
44. }

复制代码

• 以下功能函数位于app/src/lvgl_porting/oled.c，通过SPI实现对屏幕的命令和数据写操作。
  

1. void Write_Command(unsigned char Data)
   
2. {
   
3.     unsigned char i;
   
4.     lcd_cs(0);
   
5.     lcd_dc(0);
   
6.     for (i = 0; i < 8; i++) {
   
7.         lcd_sclk(0);
   
8.         lcd_sdin((Data & 0x80) >> 7);
   
9.         Data = Data << 1;
   
10.         lcd_sclk(1);
    
11.     }
    
12.     lcd_dc(1);
    
13.     lcd_cs(1);
    
14. }
    
15. void Write_Data(unsigned char Data)
    
16. {
    
17.     unsigned char i;
    
18.     lcd_cs(0);
    
19.     lcd_dc(1);
    
20.     for (i = 0; i < 8; i++) {
    
21.         lcd_sclk(0);
    
22.         lcd_sdin((Data & 0x80) >> 7);
    
23.         Data = Data << 1;
    
24.         lcd_sclk(1);
    
25.     }
    
26.     lcd_dc(1);
    
27.     lcd_cs(1);
    
28. }

复制代码

• 以下功能函数位于app/src/lvgl_porting/oled.c，实现对屏幕的基本命令操作，例如设置屏幕行列地址，屏幕的亮度控制等。
  

1. void Set_Start_Column(unsigned char d)
   
2. {
   
3.     Write_Command(0x00 + d % 16); // Set Lower Column Start Address for Page Addressing Mode
   
4.                                   //   Default => 0x00
   
5.     Write_Command(0x10 + d / 16); // Set Higher Column Start Address for Page Addressing Mode
   
6.                                   //   Default => 0x10
   
7. }
   
8. void Set_Addressing_Mode(unsigned char d)
   
9. {
   
10.     Write_Command(0x20); // Set Memory Addressing Mode
    
11.     Write_Command(d);    //   Default => 0x02
    
12.                          //     0x00 => Horizontal Addressing Mode
    
13.                          //     0x01 => Vertical Addressing Mode
    
14.                          //     0x02 => Page Addressing Mode
    
15. }
    
16. void Set_Column_Address(unsigned char a, unsigned char b)
    
17. {
    
18.     Write_Command(0x21); // Set Column Address
    
19.     Write_Command(a);    //   Default => 0x00 (Column Start Address)
    
20.     Write_Command(b);    //   Default => 0x7F (Column End Address)
    
21. }
    
22. void Set_Page_Address(unsigned char a, unsigned char b)
    
23. {
    
24.     Write_Command(0x22); // Set Page Address
    
25.     Write_Command(a);    //   Default => 0x00 (Page Start Address)
    
26.     Write_Command(b);    //   Default => 0x07 (Page End Address)
    
27. }
    
28. void Set_Start_Line(unsigned char d)
    
29. {
    
30.     Write_Command(0x40 | d); // Set Display Start Line
    
31.                              //   Default => 0x40 (0x00)
    
32. }
    
33. void Set_Contrast_Control(unsigned char d)
    
34. {
    
35.     Write_Command(0x81); // Set Contrast Control for Bank 0
    
36.     Write_Command(d);    //   Default => 0x7F
    
37. }
    
38. void Set_Segment_Remap(unsigned char d)
    
39. {
    
40.     Write_Command(d); // Set Segment Re-Map
    
41.                       //   Default => 0xA0
    
42.                       //     0xA0 => Column Address 0 Mapped to SEG0
    
43.                       //     0xA1 => Column Address 0 Mapped to SEG127
    
44. }
    
45. void Set_Entire_Display(unsigned char d)
    
46. {
    
47.     Write_Command(d); // Set Entire Display On / Off
    
48.                       //   Default => 0xA4
    
49.                       //     0xA4 => Normal Display
    
50.                       //     0xA5 => Entire Display On
    
51. }
    
52. void Set_Inverse_Display(unsigned char d)
    
53. {
    
54.     Write_Command(d); // Set Inverse Display On/Off
    
55.                       //   Default => 0xA6
    
56.                       //     0xA6 => Normal Display
    
57.                       //     0xA7 => Inverse Display On
    
58. }
    
59. void Set_Multiplex_Ratio(unsigned char d)
    
60. {
    
61.     Write_Command(0xA8); // Set Multiplex Ratio
    
62.     Write_Command(d);    //   Default => 0x3F (1/64 Duty)
    
63. }
    
64. void Set_Display_On_Off(unsigned char d)
    
65. {
    
66.     Write_Command(d); // Set Display On/Off
    
67.                       //   Default => 0xAE
    
68.                       //     0xAE => Display Off
    
69.                       //     0xAF => Display On
    
70. }
    
71. void Set_Start_Page(unsigned char d)
    
72. {
    
73.     Write_Command(0xB0 | d); // Set Page Start Address for Page Addressing Mode
    
74.                              //   Default => 0xB0 (0x00)
    
75. }
    
76. void Set_Common_Remap(unsigned char d)
    
77. {
    
78.     Write_Command(d); // Set COM Output Scan Direction
    
79.                       //   Default => 0xC0
    
80.                       //     0xC0 => Scan from COM0 to 63
    
81.                       //     0xC8 => Scan from COM63 to 0
    
82. }
    
83. void Set_Display_Offset(unsigned char d)
    
84. {
    
85.     Write_Command(0xD3); // Set Display Offset
    
86.     Write_Command(d);    //   Default => 0x00
    
87. }
    
88. void Set_Display_Clock(unsigned char d)
    
89. {
    
90.     Write_Command(0xD5); // Set Display Clock Divide Ratio / Oscillator Frequency
    
91.     Write_Command(d);    //   Default => 0x70
    
92.                          //     D[3:0] => Display Clock Divider
    
93.                          //     D[7:4] => Oscillator Frequency
    
94. }
    
95. void Set_Low_Power(unsigned char d)
    
96. {
    
97.     Write_Command(0xD8); // Set Low Power Display Mode
    
98.     Write_Command(d);    //   Default => 0x04 (Normal Power Mode)
    
99. }
    
100. void Set_Precharge_Period(unsigned char d)
     
101. {
     
102.     Write_Command(0xD9); // Set Pre-Charge Period
     
103.     Write_Command(d); //   Default => 0x22 (2 Display Clocks [Phase 2] / 2 Display Clocks [Phase 1])
     
104.                       //     D[3:0] => Phase 1 Period in 1~15 Display Clocks
     
105.                       //     D[7:4] => Phase 2 Period in 1~15 Display Clocks
     
106. }
     
107. void Set_Common_Config(unsigned char d)
     
108. {
     
109.     Write_Command(0xDA); // Set COM Pins Hardware Configuration
     
110.     Write_Command(d);    //   Default => 0x12
     
111.                          //     Alternative COM Pin Configuration
     
112.                          //     Disable COM Left/Right Re-Map
     
113. }
     
114. void Set_NOP()
     
115. {
     
116.     Write_Command(0xE3); // Command for No Operation
     
117. }
     
118. void Set_Command_Lock(unsigned char d)
     
119. {
     
120.     Write_Command(0xFD); // Set Command Lock
     
121.     Write_Command(d);    //   Default => 0x12
     
122.                          //     0x12 => Driver IC interface is unlocked from entering command.
     
123.                          //     0x16 => All Commands are locked except 0xFD.
     
124. }

复制代码

• 该功能函数位于app/src/lvgl_porting/oled.c，实现对屏幕的初始化。
  

1. static void oled_initialize()
   
2. {
   
3.     Set_Command_Lock(0x12);           // Unlock Driver IC (0x12/0x16)
   
4.     Set_Display_On_Off(0xAE);         // Display Off (0xAE/0xAF)
   
5.     Set_Display_Clock(0xA0);          // Set Clock as 116 Frames/Sec
   
6.     Set_Multiplex_Ratio(0x3F);        // 1/64 Duty (0x0F~0x3F)
   
7.     Set_Display_Offset(0x00);         // Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)
   
8.     Set_Start_Line(0x00);             // Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
   
9.     Set_Low_Power(0x04);              // Set Normal Power Mode (0x04/0x05)
   
10.     Set_Addressing_Mode(0x02);        // Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
    
11.     Set_Segment_Remap(0xA1);          // Set SEG/Column Mapping (0xA0/0xA1)
    
12.     Set_Common_Remap(0xC8);           // Set COM/Row Scan Direction (0xC0/0xC8)
    
13.     Set_Common_Config(0x12);          // Set Alternative Configuration (0x02/0x12)
    
14.     Set_Contrast_Control(Brightness); // Set SEG Output Current
    
15.     Set_Precharge_Period(0x82);       // Set Pre-Charge as 8 Clocks & Discharge as 2 Clocks
    
16.     Set_VCOMH(0x34);                  // Set VCOM Deselect Level
    
17.     Set_Entire_Display(0xA4);         // Disable Entire Display On (0xA4/0xA5)
    
18.     Set_Inverse_Display(0xA6);        // Disable Inverse Display On (0xA6/0xA7)
    
19.     Fill_RAM(0x00); // Clear Screen
    
20.     Set_Display_On_Off(0xAF); // Display On (0xAE/0xAF)
    
21. }

复制代码

• 该功能函数位于app/src/main.c，实现在屏幕固定处画一个label, 显示一串字符串。
  

1. static void gui_label_create(void)
   
2. {
   
3.     lv_obj_t *p = lv_label_create(lv_scr_act(), NULL);
   
4.     lv_label_set_long_mode(p, LV_LABEL_LONG_BREAK);
   
5.     lv_label_set_align(p, LV_LABEL_ALIGN_CENTER);
   
6.     lv_obj_set_pos(p, 0, 4);
   
7.     lv_obj_set_size(p, 128, 60);
   
8.     lv_label_set_text(p, "THEAD RISC-V\nGUI\nDEMO");
   
9. }

复制代码

3.4. 编译运行

编译通过后，点击下载成功，复位运行。可看屏上显示"THEAD RISC-V\nGUI\nDEMO" 字符串。

5. 总结

本例程介绍了如何通过SPI接口来实现对OLED屏幕的图形显示。后续还有更多的开发例程，敬请期待！

完