简介

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本项目主要面对RAM资源有限（<8KB），ROM资源有限（<64KB，主要看所需字体和贴图资源），CPU资源还充裕（<100MHz，不支持浮点，FPS在30左右）。需要支持触控、ViewPage等主流的UI控制行为。Framebuffer采用PFB设计，用户可以根据需要选择不同尺寸的PFB大小来平衡屏幕刷新率。

本项目提供一套基于PFB设计的GUI架构。基于面向对象的编码方式，UI参考Android UI架构，用户可以轻松定义项目所需的控件。

本项目主要参考：GuiLite、Arm-2D、EasyGUI、lvgl和Android GUI框架。

本项目仓库路径：EmbeddedGUI(gitee.com)，EmbeddedGUI(github.com)。

产品特点

易于移植，全部由C代码编写，支持C++调用，无第三方依赖库。
基于轮询结构，可以在任何MCU环境下运行，无需OS支持。
支持多种显示支持，RGB8、RGB565、RGB32。
基于MIT协议，随便使用。
只需要不到4KB RAM（包含Framebuffer）和64KB CODE，针对PFB有特别优化，小PFB和大PFB性能差异不大。
UTF-8字体支持。
图片透明通道支持。
Mask支持，可以绘制圆角图片等功能。
动画支持，支持Android的全部动画效果。
抗锯齿支持，基本图形，线，圆，圆环，圆角矩阵，扇形等都支持抗锯齿。
脏矩阵支持，平时只绘制需要绘制的区域，不仅省功耗，同时对于特定页面，可以实现高帧率。
定点支持，所有代码全部用定点运算实现，避免在没有浮点运算单元的芯片上，运行太卡。
PFB支持，只需要简单一点点RAM。
双缓存支持，可以充分利用SPI写入屏幕时间间隙。
PC调试，C部署，可以在PC上运行调试，而后在嵌入式项目上运行。
Makefile组织编译，没有乱七八糟的配置。
同步支持CMake编译。

例程演示

有点丑，但是核心机制已经演示出来了，剩下基于这个框架加自己东西就行。

_HelloSimple	_{HelloViewPageAndScroll}	_{HelloActivity}	_HelloTest
_{HelloBasic(anim)}	_{HelloBasic(button)}	_{HelloBasic(button_img)}	_{HelloBasic(image)}
_{HelloBasic(label)}	_{HelloBasic(linearlayout)}	_{HelloBasic(mask)}	_{HelloBasic(scroll)}
_{HelloBasic(switch)}	_{HelloBasic(viewpage)}	_{HelloBasic(progress_bar)}

需求说明

作为芯片从业人员，国产芯片普遍资源有限（ROM和RAM比较少-都是成本，CPU速度比较高-100MHz），需要在512KB ROM，20KB左右RAM资源上实现手环之类的GUI操作（要有触摸），CPU可以跑96MHz。

第一次搞嵌入式GUI，问了一圈朋友，LVGL直接放弃（太绚丽了，个人觉得也不可能跑得动，而且代码应该也比较复杂，魔改会比较困难），有人建议手撸，那要死人了。

有朋友推荐了GuiLite，看了下介绍，GUI简单直接，所需的ROM和RAM也比较少，效果图里面也有很多所需的场景，持续有更新， Apache-2.0 license，比较符合我的需求。但是实际看了下，Framebuffer设计所需资源太多了，并没有PFB设计，多个Surface需要多个Framebuffer（跟着屏幕大小来的）；此外自定义控件需要考虑自己清除像素，涉及到透明度和滑动等业务场景时，就非常痛苦了。当然项目也有优势，用户完全掌握UI操作代码（4000行代码，可以轻松看懂）后，基本就不会有多余的MIPS浪费了。

又有朋友推荐了Arm-2D，看了下介绍，很有吸引力，支持PFB，小资源芯片就可以跑高帧率，大公司靠谱。实际一看，各种宏定义，由于设计考虑的是卖芯片，所以基本不会去实现GUI的控件管理和触摸管理，脏矩阵还得自己去定义，不要太麻烦。里面实现了很多酷炫的效果，有很好的借鉴意义。

lvgl，很成熟的一个架构了，玩家也很多，看了下最新的代码v9.1.0，找了一会没找到底层canvas实现，看来是我能力太弱了，效果很酷炫，公司芯片基本没有能跑动的可能，想了下，还是放弃。

综上所述，还是自己写一套吧，什么都可控，酷炫的效果无法实现，那就贴图好了。

所需资源分析

资源分GUI代码和控件所需的资源以及Framebuffer。PFB用户根据需要自己定义。

GUI代码和控件所需资源

对于嵌入式环境而言，code size和ram size至关重要。所以以典型的cm0嵌入式开发环境为例，对code size和ram size进行分析。编译出来的大小见下表。

可以看到不同的例程所需资源差异巨大，这个涉及到GUI用到了哪些控件，字库，图片等。

注意：由于不同lib库对于printf、malloc等接口影响较大，库这些接口都不实现。资源紧张的场景可以按需简易实现。

注意：直接在根目录运行python .\scripts\utils_analysis_elf_size.py脚本，可以打印下面的表格保存在output\README.md。

app	Code(Bytes)	Resource(Bytes)	RAM(Bytes)	PFB(Bytes)
HelloActivity	20464	9968	1384	1536
HelloBasic(anim)	13500	3500	656	2400
HelloBasic(button)	15124	9132	648	2400
HelloBasic(button_img)	17852	27840	624	2400
HelloBasic(image)	17748	7756	624	2400
HelloBasic(label)	7584	5728	624	2400
HelloBasic(linearlayout)	15188	9140	768	2400
HelloBasic(mask)	19460	31136	720	2400
HelloBasic(progress_bar)	8512	3472	624	2400
HelloBasic(scroll)	17572	9248	936	2400
HelloBasic(switch)	8116	3468	632	2400
HelloBasic(viewpage)	17708	9248	936	2400
HelloPerformace	35172	443544	640	1536
HelloSimple	15360	6620	800	1536
HelloTest	32616	56224	1536	1536
HelloViewPageAndScroll	20024	15552	1760	1536

可以看到，项目的Code基本上远小于Resource，变量RAM也远小于PFB所需的RAM空间。

以HelloSimple为例，实现1个button+1个label只需要15360的code size和800字节的ram size，资源占用6620Bytes，PFB占用1536Bytes。

Framebuffer

GUI设计之初就支持PFB（Partial Frame-buffer），唯一的要求是PFB的Width和Height是屏幕尺寸的整数倍。如屏幕尺寸是240*320，那PFB尺寸为24*32，RGB565的屏幕，所需的RAM为：1536Bytes，可以说很小了。

代码架构

没什么东西，也就是源代码，例程和编译配置。

example：各种GUI例程。
porting：程序的主入口，根据平台不同，有一些不同实现。pc支持windows、linux和macos。嵌入式支持stm32g0。
src：EmbeddedGUI代码实现部分。
build.mk和Makefile：Makefile文件。

EmbeddedGUI
 ├── build.mk
 ├── Makefile
 ├── example
 │   ...
 ├── porting
 │   ...
 └── src
     ...

使用说明

环境搭建-Windows

Windows编译，最终生成exe，可以直接在PC上跑。

目前需要安装如下环境：

GCC环境，笔者用的msys64+mingw，用于编译生成exe，参考这个文章安装即可。Win7下msys64安装mingw工具链 - Milton - 博客园 (cnblogs.com)。

环境搭建-Linux/Mac

参考ARM-software/Arm-2D: 2D Graphic Library optimized for Cortex-M processors (github.com)搭建MAC环境。

编译说明

本项目都是由makefile组织编译的，编译整个项目只需要执行make all即可，调用make run可以运行。

根据具体需要可以调整一些参数，目前Makefile支持如下参数配置。

APP：选择example中的例程，默认选择为HelloSimple。
PORT：选择porting中的环境，也就是当前平台，默认选择为pc，stm32g0需要专门的开发板环境，平时可以用于评估code size和ram size。

也就是可以通过如下指令来编译工程：

make all APP=HelloSimple

执行make run后，在PC环境就会弹出一个窗口，演示GUI效果了。

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