补齐emwin一项重大短板，小内存单片机使用分段绘制方法研究——Part 1 单片机刷图块性能测试

zysxdg

前言：
    当前主流GUI框架如 GUIX、TouchGFX、Embedded Wizard、AWTK等，均提供了分段绘制功能，以支持小内存单片机实现仅使用内部SRAM的情况下达到较为流程的UI效果，而作为使用最为广泛和大家最熟知的emwin对分段绘制的支持不太友好，特别是使用了WM的情况下，未提供分段绘制的接口，对于驱动SPI\I2C接口的液晶屏，只能外挂SRAM芯片作为显存，一方面增加了硬件成本，另一方面对EMC测试产生较大影响。为解决这个问题，本人近段时间作了一些探索，取得了一些成果，准备分成几个部分逐步与大家分享。

今天先进行基础性能测试，目的在于验证使用内部SRAM时GUI性能到底如何，能否满足UI流畅运行的基本条件。
由于手里目前只有407的开发板，这系列的测试都是基于407系列，后续如果有条件可能会在103等系列进行测试。

测试条件：
单片机：STM32F407ZET6 内部SRAM总共192kB 优化等级-o3 运行时间优化
屏幕：320*240TFT 4线SPI 驱动芯片ST7789V
测试参数：主频168M SPI频率42M
由于407内部SRAM不够放下整个屏幕数据，使用256*120大小的部分屏幕进行测试，后面实现分段绘制后可进行全屏绘制。

刷图块理论最大速度：168000000*2(一次操作4字节相当于两个565像素点)/3(数据赋值+循环开销) = 112,000,000 pixel/s;

实测结果：
CPU绘制测试结果(对循环开销进行了优化)；

CPU绘制

刷纯色图块性能为 1.7亿像素每秒。

DMA绘制测试结果：

DMA绘制

比较意外的是DMA速度反而更慢，只有6800万点。

结论：使用单片机内部SRAM也能够达到比较好的GUI性能，为后续分段绘制的流畅性打下了基础。
未完待续。。。

hqgboy

好文章。继续。。。。

glory

楼主连应用这么普遍的emwin都没有好好研究啊。emwin的内存设备memdev就是这个作用。
如果在GUI_Init()之前，先执行WM_SetCreateFlags(WM_CF_MEMDEV)，整个窗口管理就可以无缝利用memdev。
此时，底层的LCD驱动接口只有drawbitmap接口才会被调用，因为图形都由emwin分片绘制到内存块，驱动只需要把内存块送到LCD即可。

zysxdg

glory 发表于 2021-9-3 14:00
楼主连应用这么普遍的emwin都没有好好研究啊。emwin的内存设备memdev就是这个作用。
如果在GUI_Init()之前 ...

哈哈，你说得很对，但是SPI接口传输速度的限制，需要做一些处理才能保证屏幕显示的流畅性，如果你有过这样的应用，也希望把你的实现方法分享出来看下，有可能我实现的方案和你的方法一样。我觉得应该早有人解决这问题了，只是没发到论坛里来

glory

楼主你用的DMA更慢，是指“RAM到SPI”的，还是“RAM到RAM”的过程？emWin上层的memdev是分块绘制，不过交给驱动时，它的驱动drawbitmap接口比较难优化，因为它所指向的内存在函数返回后就要归还，所以无法启动DMA传输当前块的同时，函数返回开始渲染下一块。
只有拷贝到一个中转内存才能这么实现，但这样做又多了一次内存拷贝开销，仔细想想是比较头疼的。
在具备全屏显存的条件下是没有这种问题的。

zysxdg

glory 发表于 2021-9-3 22:45
楼主你用的DMA更慢，是指“RAM到SPI”的，还是“RAM到RAM”的过程？emWin上层的memdev是分块绘制，不过交给 ...

是指的刷内部RAM,42M的SPI刷屏只能到30帧左右。你的思路很对，但为了提升UI绘制效率，确实需要以空间换时间。