LVGL8 Benchmark 性能测试示例

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功能说明

演示 LVGL 8.x 图形库的 Benchmark 性能测试功能，用于评估图形渲染性能和帧率。

本示例使用 LISA Display 和 LISA Touch 设备框架，通过 SPI 接口驱动 ST7789P3 LCD 屏幕，通过 I2C 接口驱动 CST328 电容触摸屏。Benchmark 会自动运行一系列图形测试场景，并显示每个场景的 FPS（帧率）和 CPU 占用率。

硬件连接

LCD 显示屏（SPI 接口）

信号

引脚

说明

SPI_CLK

PB3

SPI 时钟

SPI_DATA

PB1

SPI 数据

CS

PB5

片选

DC

PB (LCD_CD_PIN)

数据/命令选择

RST

PA (LCD_RST_PIN)

复位

PWM

PA (LCD_PWM_PIN)

背光 PWM

触摸屏（I2C 接口）

信号

引脚

说明

SDA

PA22

I2C 数据

SCL

PA23

I2C 时钟

INT

PA24

中断

RST

PA25

复位

示例步骤

  1. 初始化 LVGL 库

  2. 配置 GPIO 引脚复用

  3. 初始化 Display 设备并配置 SPI 总线

  4. 初始化 Touch 设备并配置 I2C 总线

  5. 启动 LVGL benchmark 性能测试

  6. 在 UI 任务中循环调用 lv_task_handler() 处理界面刷新

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：

LVGL8 benchmark start

屏幕显示：

  • 自动运行多个图形测试场景

  • 每个场景显示测试名称、FPS 和 CPU 占用率

  • 测试场景包括：

    • 矩形填充

    • 边框绘制

    • 阴影效果

    • 图片解码

    • 文字渲染

    • 线条绘制

    • 弧形绘制

    • 等等

核心 API

API

说明

lv_init()

初始化 LVGL 库

lisa_device_get()

获取设备句柄

lisa_display_attach_bus()

配置显示设备总线

lv_port_disp_init()

初始化 LVGL 显示驱动

lisa_touch_attach_bus()

配置触摸设备总线

lv_port_indev_init()

初始化 LVGL 输入设备驱动

lv_task_handler()

LVGL 任务处理函数

lv_demo_benchmark()

启动 benchmark 性能测试

关键代码

Display 设备配置

lisa_display_config_t display_config = {
    .bus_type = LISA_DISPLAY_BUS_SPI_4WIRE,
    .bus_config = {.spi_4wire = {
        .spi_dev = lisa_device_get("spi1"),
        .cs_gpio = gpiob_dev,
        .cs_pin = LCD_CS_PIN,
        .dc_gpio = gpiob_dev,
        .dc_pin = LCD_CD_PIN,
        .spi_freq = 50 * 1000 * 1000,
    }},
    .backlight = {
        .type = LISA_DISPLAY_BACKLIGHT_TYPE_PWM,
        .config.pwm = {.channel = 0, .dev = lisa_device_get("pwm0"), .freq = 2000}
    },
    .rst_gpio = gpioa_dev,
    .rst_pin = LCD_RST_PIN,
};

lisa_device_t *display_device = lisa_device_get("display");
lisa_display_attach_bus(display_device, &display_config);
lv_port_disp_init(display_device);

Touch 设备配置

lisa_touch_bus_config_t bus_config = {
    .bus_type = LISA_TOUCH_BUS_I2C,
    .config = {
        .i2c = {
            .i2c_dev = i2c_dev,
            .int_gpio = gpioa_dev,
            .int_pin = LISA_TOUCH_I2C_INT_PIN,
            .rst_gpio = gpioa_dev,
            .rst_pin = LISA_TOUCH_I2C_RST_PIN,
        }
    }
};

lisa_device_t *touch_dev = lisa_device_get(TOUCH_DEVICE);
lisa_touch_attach_bus(touch_dev, &bus_config);
lv_port_indev_init(touch_dev);

UI 任务

static void task_ui(void *pvParameters)
{
    lv_demo_benchmark();
    LISA_LOGI(LOG_TAG, "LVGL8 benchmark start");

    while (1) {
        uint32_t wait_time = lv_task_handler();
        lisa_thread_mdelay(wait_time);
    }
}

配置说明

必需的配置项（prj.conf）

# 设备框架
CONFIG_LISA_DEVICE=y
CONFIG_LISA_GPIO_DEVICE=y
CONFIG_LISA_GPIOA=y
CONFIG_LISA_GPIOB=y
CONFIG_LISA_PWM=y
CONFIG_LISA_SPI1=y

# 显示设备
CONFIG_LISA_DISPLAY_DEVICE=y
CONFIG_LISA_DISPLAY_PANEL_ST7789P3=y
CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_SPI_4WIRE=y

# 触摸设备
CONFIG_LISA_TOUCH_DEVICE=y
CONFIG_LISA_I2C=y
CONFIG_LISA_I2C0=y
CONFIG_LISA_TOUCH_ARCS_CST328=y

# LVGL8
CONFIG_SDK_MODULE_LVGL8=y
CONFIG_LV_USE_DEMO_BENCHMARK=y
CONFIG_LV_USE_GPU_CSK_DMA2D=y
CONFIG_LV_DOUBLE_VDB=y
CONFIG_LV_USE_PERF_MONITOR=y

性能优化配置

CONFIG_LV_USE_GPU_CSK_DMA2D=y                # 启用 DMA2D 硬件加速
CONFIG_LV_DOUBLE_VDB=y                        # 双缓冲
CONFIG_LV_DRIVER_FULL_REFRESH=y               # 全屏刷新
CONFIG_LV_REFR_UNCONDITIONAL_AREA_JOIN=y      # 区域合并优化
CONFIG_LV_ATTRIBUTE_FAST_MEM_USE_IRAM=y       # 将性能关键函数放入 ITCM 内存

CONFIG_LV_ATTRIBUTE_FAST_MEM_USE_IRAM 说明:

启用此选项后,LVGL 的性能关键函数(如绘图函数)将被放置到 ITCM(Instruction Tightly-Coupled Memory)内存区域。ITCM 是一种与 CPU 紧密耦合的快速内存,具有以下优势:

  • 零等待访问: CPU 可以以零等待周期访问 ITCM,无需通过总线仲裁

  • 更快的执行速度: 相比普通 Flash 或 SRAM,ITCM 的访问速度更快

  • 降低功耗: 减少总线访问次数,降低系统功耗

  • 提升 UI 流畅度: 加速 LVGL 的绘图和刷新操作,提高帧率

通过在编译时添加 __attribute__((section(".itcm.text"))) 属性,标记为 LV_ATTRIBUTE_FAST_MEM 的函数会被链接器放置到 ITCM 段。这对于需要高性能 UI 渲染的应用场景特别有用。

在 Benchmark 测试中的意义:

启用此选项后,可以在 Benchmark 测试中获得更高的 FPS 数据,更准确地反映系统的实际渲染能力。对比启用/禁用该选项的测试结果,可以直观地看到 ITCM 优化带来的性能提升。

注意事项

  1. 引脚复用配置：必须在设备初始化前正确配置 GPIO 引脚复用功能

  2. 设备初始化顺序：

    • 先调用 lv_init() 初始化 LVGL

    • 再初始化 Display 设备

    • 然后初始化 Touch 设备

    • 最后创建 UI 任务

  3. 屏幕旋转：通过 CONFIG_LV_DRIVER_ROTATE_270 配置屏幕旋转角度

  4. 内存配置：确保 PSRAM 堆大小足够（CONFIG_PSRAM_HEAP_SIZE=614400）

  5. 性能监控：启用 CONFIG_LV_USE_PERF_MONITOR=y 可在屏幕左上角显示实时 FPS 和 CPU 占用率

  6. LVGL8 vs LVGL7：LVGL8 相比 LVGL7 有更好的性能和更丰富的功能，API 略有不同

  7. ITCM 内存优化：启用 CONFIG_LV_ATTRIBUTE_FAST_MEM_USE_IRAM=y 可显著提升 Benchmark 测试的 FPS 数据,但会占用部分 ITCM 空间。建议在性能测试时启用此选项,以获得最佳性能表现