[LVGL] 刷新率优化

前言

  实验硬件：STM32F407ZGT6；2.4寸TFT-LCD模块（ILI9341驱动芯片、XTP2046触摸芯片）
  本文目标：lvgl的刷新率优化，解决拉帘子问题
  注意：本文在LVGL显示触摸代码移植完成的基础上进行，第一次使用lvgl可根据前文一步步移植，点击下方传送门查看相关文章
  传送门：
      STM32F4驱动ILI9341的TFT-LCD触摸屏(HAL库)（一）
      STM32F4驱动ILI9341的TFT-LCD触摸屏(HAL库)（二）
      [LVGL] 显示代码移植 基于STM32F4
      [LVGL] 触摸代码移植 基于STM32F4
  软件：Keil、CubeMX
  完整项目在文章末尾github链接中

disp_flush函数

  在前文 “[LVGL] 显示代码移植 基于STM32F4”中，我们已经完成了LVGL在STM32F407ZGT6平台上的基本显示驱动移植，实现了LVGL界面在2.4寸TFT-LCD（ILI9341驱动）上的正常显示。移植完成后，虽然能够正常显示各种控件和界面，但在实际使用过程中会遇到“拉帘子”现象。
  造成这种现象的原因与lv_port_disp.c下的disp_flush函数的实现方式相关。disp_flush作为LVGL与底层LCD硬件之间的桥梁，负责将LVGL渲染好的像素数据刷新到物理屏幕上，如果该函数不够高效，或者数据传输方式不合理，就会导致刷新速率低、显示不流畅等问题。

  为了解决“拉帘子”现象，我们需要对disp_flush函数的实现方式进行优化。原先的做法是通过打点函数逐点刷新屏幕，每次刷新都需要一个像素一个像素地传输数据到LCD，这种方式效率较低，导致界面刷新时出现明显的拖影和撕裂，我们要实现一个区域填充函数，该函数的作用，是设置好LCD的窗口区域后通过DMA批量传输像素数据到LCD，该函数核心代码如下：

void LCD_FillBlock(uint16_t xsta, uint16_t ysta, uint16_t xend, uint16_t yend, uint16_t *color)
{
    uint16_t height, width;
    uint32_t byte_sum;        // 总字节数

    width = xend - xsta + 1;    // 计算填充的宽度
    height = yend - ysta + 1;   // 计算填充的高度

    byte_sum = width * height * 2; // 每个像素两个字节

        LCD_SetWindow(xsta, ysta, xend, yend); // 设置LCD的填充区域
	
        LCD_DC_Set(); // 写数据
        LCD_CS_Clr();
	

        // 循环发送数据直到填充完整个区域
        while (byte_sum > 0) {
                uint32_t bytes_to_send = (byte_sum > LCD_BUF_SIZE) ? LCD_BUF_SIZE : byte_sum;
            
                // 填充 DMA 缓冲区
                for (uint32_t i = 0; i < bytes_to_send; i += 2) {
                        uint8_t high_byte = *color >> 8;        // 高8位颜色
                        uint8_t low_byte =  *color & 0xFF;      // 低8位颜色

                        lcd_buf[i] = high_byte;
                        lcd_buf[i + 1] = low_byte;
                        color ++;
                }

                // 开始 DMA 传输
			// 等待之前的DMA传输完成
			while(HAL_DMA_GetState(&hdma_spi1_tx) != HAL_DMA_STATE_READY);

			// 使用DMA发送数据
			HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, lcd_buf, bytes_to_send);

			// 等待传输完成
			while(HAL_DMA_GetState(&hdma_spi1_tx) != HAL_DMA_STATE_READY);

                // 更新剩余字节数
                byte_sum -= bytes_to_send;
        }
        LCD_CS_Set();
}

  之后将disp_flush函数的实现替换为我们的区域填充函数，编译后重新烧录拉帘子问题就解决了。

二、其他设置

  lv_port_disp_init()下的缓冲区也可以尝试一下其他两种缓冲方式是否能提高帧率，不同平台，帧率表现可能不太一样。

  此外，lv_conf.h下的宏定义LV_DISP_DEF_REER_PERIOD是 LVGL的一个显示刷新周期参数，单位是毫秒，表示每隔x毫秒刷新一次屏幕，该函数决定了你屏幕帧率的上限，如果设置为30ms，意味着LVGL每30毫秒会触发一次刷新操作，推荐设置为15-20提升lvgl帧率。

  lv_conf.h下的宏定义LV_USE_PERF_MONITOR是lvgl的性能监视器，设置为1时，LVGL会在屏幕上右下角显示CPU使用率以及帧率。
  LV_USE_MEM_MONITOR是内存监视器， 设置为1时，屏幕上会显示已用内存及内存碎片率，两者都可以通过宏定义设置显示位置，方便开发者在不同阶段进行系统性能和资源的可视化监控。

  另外如果使用并行总线如LTDC、FSMC等协议(而不是那种串行的串口屏、spi屏)屏幕刷新率会有进一步的提升。
  以上为我在使用lvgl时遇到的帧率提升的基本方法，由于个人经验和项目环境有限，文中方法和理解可能存在不全面或不准确之处，欢迎批评指正、补充交流。