ESP32 ESP-IDF LVGL移植和Wokwi仿真

news2024/11/19 19:33:39

陈拓 2023/10/21-2023/10/25

1. ESP-IDF开发环境

ESP-IDF的LVGL移植包括2个组件：

  • lvgl
  • lvgl_esp32_drivers

目前lvgl_esp32_drivers在ESP-IDF 5.0以上版本编译通不过，所以我们安装ESP-IDF 4.4.5。

从https://dl.espressif.cn/dl/esp-idf/下载

安装说明见《Windows系统安装ESP32 ESP-IDF开发环境》

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/133922505?spm=1001.2014.3001.5501

2. ESP-IDF lvgl和lvgl_esp32_drivers组件下载

  1. LVGL相关文档

https://docs.lvgl.io/8.3/

  • lvgl和lvgl_esp32_drivers下载网址

在下面这个网址可以找到很多ESP-IDF组件，因为是国内网络下载比较容易。

https://components.espressif.com/

LVGL各个版本的组件也可以在这里找到，目前最新版本是8.3.10。

LVGL也可以从github下载。

下载LVGL之后还要从github下载lvgl_esp32_drivers。

下面我们从github下载lvgl和lvgl_esp32_drivers。

  • 下载lvgl

lvgl和lvgl_esp32_drivers组件可以下载到ESP-IDF的components目录下面，也可以下载到项目的components下面。

下面我们将两个组件下载到ESP-IDF的components目录下面。

进入components：

cd components

下载LVGL最新版本

https://github.com/lvgl/lvgl/tags

下载v8.3.10：

git clone -b v8.3.10 https://github.com/lvgl/lvgl.git

如果下载失败多选择几遍。

提示：

如果访问github超时或者下载速度慢，可以试试用Watt Toolkit加速，网址：

https://steampp.net/

Watt Tookit可以从Microsoft Store直接安装：

  • 下载lvgl_esp32_drivers

git clone https://github.com/lvgl/lvgl_esp32_drivers.git

3. 创建新项目

  • 在F:盘上建一个工作目录esp

  • 进入esp

  • 在esp下再建一个项目目录esp32_lvgl

mkdir esp32_lvgl

  • 复制测试项目到工作目录

xcopy D:\Espressif\frameworks\esp-idf-v4.4.5\examples\get-started\sample_project\ F:\esp\esp32_lvgl\ /E

  • cd esp32_lvgl

4. 编译项目

4.1 编译LVGL

  • 设定目标芯片

idf.py set-target esp32

  • 配置项目

idf.py menuconfig

1) 将闪存设置为4MB

2) 选择显示屏控制芯片ILI9341

3) 定义引脚

接线表（对照硬件电路）：

ILI9341             ESP32

GND                   GND

VCC                    VIN

SCK                    D18

MOSI                  D23

RES                    D4

D/C                     D2

CS                      D15

LED                    空

MISO                  空

4) 无背光控制

5) 屏幕方向 - 横屏

6) 交换16位颜色的2个字节

ILI9341的颜色深度是16位，选择Color depth. (16：RGB565)，颜色值用2字节表示，ESP32是小端Little Endian模式，先发送低位字节，如果颜色失真，可以选交换颜色值的高低字节。

保存，退出。

  • 在lvgl_esp32_drivers\lvgl_helpers.h中添加宏定义
/*********************
 *      DEFINES
 *********************/

#define LV_HOR_RES_MAX 320
#define LV_VER_RES_MAX 240
#define SPI_HOST_MAX 3
  • 编译LVGL

idf.py build

看到这些提示LVGL编译就成功了。

4.2 编译项目

  • 修改main.c

现在的main.c是空的：

/*********************
 *      DEFINES
 *********************/

#define LV_HOR_RES_MAX 320
#define LV_VER_RES_MAX 240
#define SPI_HOST_MAX 3

用下面的代码替换：

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/event_groups.h"
#include "lvgl.h"
#include "freertos/semphr.h"
#include "esp_system.h"
#include "lvgl_helpers.h"
 
/*********************
 *      DEFINES
 *********************/
#define LV_TICK_PERIOD_MS 1
 
/**********************
 *  STATIC PROTOTYPES
 **********************/
static void lv_tick_task(void *arg);
static void guiTask(void *pvParameter);
static void create_demo_application(void);
 
/**********************
 *   APPLICATION MAIN
 **********************/
void app_main(void)
{
    // xTaskCreate(guiTask, "gui", 4096*2, NULL, 1, NULL);
    // xTaskCreatePinnedToCore(guiTask, "gui", 4096*2, NULL, 1, NULL, 1);
    /* NOTE: When not using Wi-Fi nor Bluetooth you can pin the guiTask to core 0 */
    xTaskCreatePinnedToCore(guiTask, "gui", 4096*2, NULL, 0, NULL, 1);
}
 
/* Creates a semaphore to handle concurrent call to lvgl stuff
 * If you wish to call *any* lvgl function from other threads/tasks
 * you should lock on the very same semaphore! */
SemaphoreHandle_t xGuiSemaphore;
 
static void guiTask(void *pvParameter)
{
    (void) pvParameter;
    xGuiSemaphore = xSemaphoreCreateMutex();
 
    lv_init();
 
    /* Initialize SPI or I2C bus used by the drivers */
    lvgl_driver_init();
 
    lv_color_t *buf1 = heap_caps_malloc(DISP_BUF_SIZE * sizeof(lv_color_t), MALLOC_CAP_DMA);
    assert(buf1 != NULL);
    /* Use double buffered when not working with monochrome displays */
    lv_color_t* buf2 = heap_caps_malloc(DISP_BUF_SIZE * sizeof(lv_color_t), MALLOC_CAP_DMA);
    assert(buf2 != NULL);
    static lv_disp_draw_buf_t disp_buf;
    uint32_t size_in_px = DISP_BUF_SIZE;
    /* Initialize the working buffer depending on the selected display. */
    lv_disp_draw_buf_init(&disp_buf, buf1, buf2, size_in_px);
 
    lv_disp_drv_t disp_drv;
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);
    disp_drv.hor_res = LV_HOR_RES_MAX;
    disp_drv.ver_res = LV_VER_RES_MAX;
    disp_drv.flush_cb = disp_driver_flush;
    disp_drv.draw_buf = &disp_buf;
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);
 
    /* Create and start a periodic timer interrupt to call lv_tick_inc */
    const esp_timer_create_args_t periodic_timer_args = {
        .callback = &lv_tick_task,
        .name = "periodic_gui"
    };
    esp_timer_handle_t periodic_timer;
    ESP_ERROR_CHECK(esp_timer_create(&periodic_timer_args, &periodic_timer));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_timer_start_periodic(periodic_timer, LV_TICK_PERIOD_MS * 1000));
 
    /* Create the demo application */
    create_demo_application();
 
    while (1)
    {
        /* Delay 1 tick (assumes FreeRTOS tick is 10ms */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
        lv_task_handler();
 
        /* Try to take the semaphore, call lvgl related function on success */
        if (pdTRUE == xSemaphoreTake(xGuiSemaphore, portMAX_DELAY)) {
            lv_task_handler();
            xSemaphoreGive(xGuiSemaphore);
       }
    }
}
 
static void create_demo_application(void)
{
    /* Get the current screen  */
    lv_obj_t * scr = lv_disp_get_scr_act(NULL);    
    /*Create a Label on the currently active screen*/
    lv_obj_t * label1 =  lv_label_create(scr);
    /*Modify the Label's text*/
    lv_label_set_text(label1, "Hello\nworld");
    /* Align the Label to the center
     * NULL means align on parent (which is the screen now)
     * 0, 0 at the end means an x, y offset after alignment*/
    lv_obj_align(label1, LV_ALIGN_CENTER, 0, 0);
}
 
static void lv_tick_task(void *arg) {
    (void) arg;
 
    lv_tick_inc(LV_TICK_PERIOD_MS);
}
  • 编译项目

idf.py build

在build目录下生成引导加载程序bootloader.bin、应用程序main.bin和分区表partition-table.bin三个ESP32运行所需的bin文件。

5. Wokwi仿真

详细说明见《用Wokwi仿真ESP-IDF项目》

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/133963728?spm=1001.2014.3001.5501

5.1 硬件模拟电路

  • 打开Wokwi网页

https://wokwi.com/

选择ESP32。

  • 选择项目

打开ILI9341 TFT LCD显示屏项目。

  • Wokwi编程、仿真界面

左边是arduino的程序代码编写区。右边是电路连接和仿真区。

5.2 仿真

  • 在代码编辑器中按F1

选择Upload Firmware and Start Simulation…

  • 选择main.bin文件

  • Wokwi模拟器显示

6. demos仿真

  • 选择Show some widget和Enable slide show

  • 修改main.c

添加头文件：

#include "demos/lv_demos.h"
  • 修改create_demo_application函数
static void create_demo_application(void)
{
    #if defined CONFIG_LV_USE_DEMO_WIDGETS
        lv_demo_widgets();
    #elif defined CONFIG_LV_USE_DEMO_KEYPAD_AND_ENCODER
        lv_demo_keypad_encoder();
    #elif defined CONFIG_LV_USE_DEMO_BENCHMARK
        lv_demo_benchmark();
    #elif defined CONFIG_LV_USE_DEMO_STRESS
        lv_demo_stress();
    #else
        #error "No demo application selected."
    #endif
}
  • 编译项目

idf.py build

内存不足，无法运行lv_demo_widget。请将LV_MEM_SIZE设置为至少38KB（38ul*1024ul）。建议使用48KB。

再编译成功。

  • 仿真

参考文档

  1.  ESP32 ESP-IDF LVGL8.3.3移植
    https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/128269394?spm=1002014.3001.5501

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