LISA RGB Bounce Buffer 显示示例

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功能说明

演示如何使用 RGB 驱动的 Bounce Buffer 模式实现高效的彩色图案显示，展示双缓冲机制和自动帧切换功能。

底层采用 Ping-Pong DMA 和双帧缓冲区机制，应用层通过 PSRAM 分配大帧缓冲区，驱动层自动管理缓冲区切换，实现流畅的显示效果。

新特性

  • 双缓冲机制：使用两个独立的显示缓冲区，支持无撕裂的帧切换

  • Ping-Pong DMA：硬件自动在两个 Bounce Buffer 间切换，提高传输效率

  • 自动帧切换：DMA 中断自动管理缓冲区切换，应用层无需手动控制

  • PSRAM 大缓冲：帧缓冲区分配在 PSRAM，内部 SRAM 用于 Bounce Buffer，优化内存使用

  • 高分辨率支持：演示 480x480 分辨率全屏显示，适合高像素密度屏幕

硬件连接

使用 RGB 并行接口连接屏幕，具体引脚配置由 Device Tree 或板级配置文件定义。

典型连接包括：

  • RGB 数据线：16 位并行数据 (RGB565 格式)

  • 时钟信号：PCLK (像素时钟)

  • 同步信号：HSYNC (行同步), VSYNC (帧同步), DE (数据使能)

  • 背光控制：PWM 或 GPIO 控制 (可选)

注意：RGB 屏幕还需要独立的命令通道（3-Wire SPI 或 I2C）用于初始化配置，由 Display Panel 驱动层自动管理。

使用场景

目前由于ARCSD的PSRAM带宽影响以及GPDMA CMD FIFO深度太大，RGB的大屏(验证480x480)显示仅仅能进行纯色刷新显示，无法进行复杂的UI渲染。

示例步骤

  1. 获取 RGB 控制器设备 (rgb0)

  2. 从 PSRAM 分配帧缓冲区 (480x480x2 字节)

  3. 循环绘制不同的彩色图案（纯色、彩条、渐变）

  4. 调用 lisa_rgb_update_framebuffer() 更新显示

  5. DMA 中断自动处理缓冲区切换和数据传输

  6. 延时后切换到下一个图案

编译

重要提示：在编译前，请先确认您使用的开发板型号。SDK 目前支持以下开发板：

  • arcs_evb - ARCS EVB 评估板

  • arcs_mini - ARCS Mini 开发板

根据您的开发板型号，选择对应的编译命令：

在示例目录下执行编译:

# 使用 arcs_evb 开发板
./build.sh -C -DBOARD=arcs_evb

# 或使用 arcs_mini 开发板
./build.sh -C -DBOARD=arcs_mini

Note

如果在 SDK 根目录执行，需要指定示例路径:

# 使用 arcs_evb 开发板
./build.sh -C -S samples/<示例路径> -DBOARD=arcs_evb

# 或使用 arcs_mini 开发板
./build.sh -C -S samples/<示例路径> -DBOARD=arcs_mini

Note

确保已安装对应的工具链。

烧录

编译完成后，使用 SDK tools 目录下的 cskburn 工具烧录固件:

./tools/burn/cskburn -s /dev/ttyUSB0 -b 3000000 0x0 build/arcs.bin -C arcs

Note

烧录参数说明：

  • -s /dev/ttyUSB0：串口设备路径，需要根据实际情况修改 - Linux 系统：通常是 /dev/ttyUSB0 或 /dev/ttyACM0 - 可通过 ls /dev/tty* 命令查看可用串口设备 - 不同开发板或 USB 转串口芯片可能使用不同的设备名

  • -b 3000000：烧录波特率（3Mbps）

  • 0x0：烧录起始地址

  • build/arcs.bin：编译生成的固件路径

  • -C arcs：芯片类型

注意事项：

  • 确保开发板已正确连接到电脑

  • 如果无法识别串口设备，请检查 USB 连接线是否正常，或尝试其他 USB 端口

预期输出

终端输出：

=== LISA RGB Bounce Buffer 模式示例 ===
RGB device ready
Framebuffer allocated: 0x20000000 (size: 460800 bytes)
Starting pattern display loop...

Pattern 0: Red screen
Pattern 1: Green screen
Pattern 2: Blue screen
Pattern 3: White screen
Pattern 4: Color bars
Pattern 5: Gradient
Pattern 6: Red screen
...

屏幕显示：

  • 每 2 秒切换一次图案

  • 依次显示：红色 → 绿色 → 蓝色 → 白色 → 彩色条纹 → 渐变效果

  • 画面切换流畅，无撕裂现象

核心 API

API

说明

lisa_device_get()

获取 RGB 控制器设备

lisa_mem_alloc()

从 PSRAM 分配内存

lisa_rgb_update_framebuffer()

更新显示帧缓冲区（拷贝到非显示缓冲区）

lisa_os_delay_ms()

延时函数

lisa_mem_free()

释放 PSRAM 内存

Bounce Buffer 说明

工作原理

lisa_rgb_update_framebuffer() 在 Bounce Buffer 模式下的工作流程：

  1. 确定目标缓冲区：自动选择当前非显示缓冲区作为拷贝目标

  2. DMA 分块传输：将应用帧缓冲区通过 DMA 分块拷贝到目标缓冲区

  3. 标记待切换：设置 swap_pending 标志，等待下一帧开始时切换

  4. 中断自动切换：DMA 传输完成中断自动交换 display_idx 和 write_idx

双缓冲机制

  • fb_buf[0] 和 fb_buf[1]：两个独立的完整帧缓冲区（PSRAM）

  • display_idx：当前正在扫描输出到屏幕的缓冲区索引

  • write_idx：应用层可以写入的缓冲区索引（等于 !display_idx）

  • swap_pending：标记是否有待切换的新帧数据

Ping-Pong DMA

  • bb_buf[0] 和 bb_buf[1]：两个 Bounce Buffer（内部 SRAM）

  • bb_idx：当前 DMA 正在使用的 Bounce Buffer 索引

  • 硬件自动在两个 Bounce Buffer 间切换，一个 DMA 传输时另一个 RGB 输出

返回值

  • 成功时返回 0 (LISA_DEVICE_OK)

  • 失败时返回负数错误码：

    • -EINVAL：无效参数（设备为空、数据为空、长度错误）

    • -EBUSY：设备繁忙（上一次传输尚未完成）

关键代码

帧缓冲区分配

/* 从 PSRAM 分配帧缓冲区（RGB565，每像素 2 字节） */
#define FRAME_SIZE (SCREEN_WIDTH * SCREEN_HEIGHT * 2)
uint16_t *framebuffer = (uint16_t *)lisa_mem_alloc(FRAME_SIZE);

绘制彩色图案

/* 填充纯色 */
static void fill_color(uint16_t *fb, uint16_t color)
{
    for (int i = 0; i < SCREEN_WIDTH * SCREEN_HEIGHT; i++) {
        fb[i] = color;
    }
}

/* RGB565 颜色定义 */
#define COLOR_RED     0xF800  // R:5位(31), G:6位(0), B:5位(0)
#define COLOR_GREEN   0x07E0  // R:5位(0), G:6位(63), B:5位(0)
#define COLOR_BLUE    0x001F  // R:5位(0), G:6位(0), B:5位(31)

更新显示

/* 拷贝到非显示缓冲区并标记待切换 */
int ret = lisa_rgb_update_framebuffer(rgb, framebuffer, FRAME_SIZE);
if (ret != LISA_DEVICE_OK) {
    LOGE("Failed to update framebuffer: %d", ret);
}

/* DMA 中断会在下一帧传输完成时自动切换显示缓冲区 */
/* 应用层无需手动管理缓冲区切换 */

配置说明

PSRAM 配置

示例需要足够的 PSRAM 用于分配帧缓冲区：

  • prj.conf 配置：CONFIG_PSRAM_HEAP_SIZE=0x500000 (5 MB)

  • 实际需求：480x480x2 = 460800 字节 ≈ 450 KB（单帧）

  • 建议配置：至少 1 MB 以支持双帧缓冲和其他 PSRAM 分配

Bounce Buffer 配置

Bounce Buffer 大小由设备配置决定，典型配置：

lisa_rgb_config_t config = {
    .bounce_buffer_size = 19200,  // 像素数量（如 240x80 = 19200）
    // 实际字节数 = bounce_buffer_size * bpp / 8
};

注意：bounce_buffer_size 表示像素数量，不是字节数！

RGB565 格式

  • R 分量：5 位 (位 15-11)，值范围 0-31

  • G 分量：6 位 (位 10-5)，值范围 0-63

  • B 分量：5 位 (位 4-0)，值范围 0-31

  • 合成公式：color = (r << 11) | (g << 5) | b

注意事项

  1. 设备对象区分：应使用 RGB 控制器设备 (rgb0)，而不是 RGB 总线设备 (panel_bus_rgb)

  2. 内存对齐：帧缓冲区内存需要满足 DMA 对齐要求（通常 32 字节对齐）

  3. 缓冲区生命周期：在更新完成前不要释放或修改帧缓冲区内容

  4. 并发控制：如需连续更新帧，应等待上一次传输完成后再发起下一次更新

  5. PSRAM 配置：确保 CONFIG_PSRAM_HEAP_SIZE 足够大，否则 lisa_mem_alloc() 会失败

  6. RGB 初始化：示例假设 RGB 设备已在 Display Bus attach 时初始化，如直接使用 RGB API 需先调用 lisa_rgb_setup() 和 lisa_rgb_start()

  7. 颜色格式：确认屏幕配置为 RGB565 格式，其他格式需调整像素数据结构

  8. 性能优化：对于高帧率应用，可减小 Bounce Buffer 以降低单次 DMA 延迟，但会增加 DMA 中断频率