LVGL Demo embarcadores

Aplicação de exemplo usando a biblioteca gráfica LVGL.

Introdução

O presente projeto foi desenvolvido com o intuito de demonstrar a utlização da biblioteca gráfica open source LVGL. Essa biblioteca é escrita em linguagem C, voltada principalmente para criação de GUI's (Graphical User Interface) para microcontroladores e sistemas com poucos recursos.

A plataforma target microcontrolada utilizada foi o kit de desenvolvimento STM32F429-Discovery, pois o mesmo possui interface com display TFT, facilitando a prototipação e desenvolvimento.

O código é portável entre plataformas x86 (simulador) e arm (STM32), mediante configuração de build.

Entendendo a aplicação

A aplicação interfaceia alguns dispositivos de hardware e utiliza seus dados como fonte de atualização de componentes gráficos na tela. A tela da nossa aplicação é criada apartir de uma tabview, um componente gráfico (widget) que permite a inserção de múltiplas tabs (abas). Cada tab corresponde a um dispositivos de hardware em específico:

• GPS tab: mostra os dados de um módulo GPS
• Gauge tab: mostra o valor de um potenciômetro
• IMU tab: mostra os valores de um módulo de IMU

Embora o display utilizado possua um controlador de touchscreen, a escolha final foi utilizar um hardware externo como dispositivo de entrada, no caso um encoder rotativo.

Dependências

Software

Para realizar a compilação e execução do projeto será necessário:

• Um computador host rodando algum sistema operacional GNU/Linux
• Compilador arm-none-gnueabi-gcc para microcontroladores arm cortex M
• Ferramentea make para utilização de arquivos Makefile
• Biblioteca LVGL (versão superior a 7.0)
• Ferramenta openOCD para gravação e depuração do firmware

Caso o usuário queira realizar algum tipo de modificação de periféricos, pode se utilizar a ferramenta de geração de código STM32CubeMX.

Hardware

Para executar o projeto será necessário:

• Placa STM32F429-Discovery
• Encoder rotativo KY-040,
• Módulo GPS NEO6MV2,
• Módulo IMU (Inertial Measurement Uniit) MPU-6050
• Potenciômetro 10K.

Simulador

Caso o usuário não disponha do hardware necessário, pode se utilizar o simulador para rodar apenas a aplicação gráfica de alto nível diretamente no computador host.

Baixando o projeto e a biblioteca LVGL

# Clonando o repositório
$ git clone https://github.com/JON95Git/lvgl-demo-embarcadores

# Navegando até o diretório onde será clonado o repositório do LVGL
$ cd lvgl-demo-embarcadores/app/gui

# Clonando o repositório do LVGL
$ git clone https://github.com/lvgl/lvgl

Observação: Caso queira clonar o repositório do LVGL em outro diretório, será necessário alterar o arquivo compile.conf

Baixando o simulador

O repositório do simulador possui um README detalhandos os passos para sua instalação, portanto esses passos não serão descritos aqui.

Configurando o projeto

Assim que um novo repositório do LVGL é baixado, é necessário realizar algumas configurações:

• Habilitar o arquivo lv_conf.h:

# Navegando até o repositório do LVGL
$ cd lvgl

# Renomeando o arquivo de template para ser usado como arquivo de configuração
$ mv lv_conf_template.h lv_conf.h

# Editando o arquivo de configuração
$ nano lv_conf.h

# Navegue até a linha 10 do arquivo lv_conf.h e mude 
# de
if 0
# para
if 1

• Ajustar resolução do display:

# Navegue até a linha 23 do arquivo lv_conf.h e altere as configurações de resolução
define LV_HOR_RES_MAX    (240)
define LV_VER_RES_MAX    (320)

• Utilizando a versão correta do LVGL, para isso é necessário que seja uma versão superior a 7.0:

# Navegando até o diretório onde será clonado o repositório do LVGL
$ cd lvgl-demo-embarcadores/app/gui/lvgl

# Verificando a versão do LVGL
$ git branch

# Caso a versão do LVGL seja inferior a 7.0
$ git checkout release/v7

Simulador

A aplicação gráfica está isolada em app/gui.

Será necessário fazer com que os arquivos presentes em app/gui estejam visíveis para o simulador. Isso pode ser feito utilizando links simbólicos.

É necessário criar os diretórios onde serão inseridos os links simbólicos no projeto do simulador, para isso execute:

# Navega até o diretório onde foi clonado o repositório do simulador
$ cd pc_simulator_sdl_eclipse

# Criando diretórios para suportar links simbólicos aos arquivos da GUI
$ mkdir gui

# Navega até o diretório da GUI
$ cd gui

# Criando diretórios para suportar links simbólicos aos arquivos de components da GUI
$ mkdir components

Para criar links simbólicos da aplicação gráfica para o simulador, execute:

# Cria link simbólico dos arquivos .c
$ ln -s ../../lvgl-demo-embarcadores/app/gui/*.c .

# Cria link simbólico dos arquivos .h
$ ln -s ../../lvgl-demo-embarcadores/app/gui/*.h .

$ cd components

# Cria link simbólico dos arquivos .c
$ ln -s ../../../lvgl-demo-embarcadores/app/gui/components/*.c .

# Cria link simbólico dos arquivos .h
$ ln -s ../../../lvgl-demo-embarcadores/app/gui/components/*.h .

Ao final, haverá uma hierarquia de diretórios da seguinte forma:

simulador/  
│
└───gui/
    │   gui_app.c
    │   gui_app.h
    │   gui_hardware_interface.c
    |   gui_hardware_interface.h
    |   gui_widgests.c
    |   gui_widgests.h
    └───components/
        │   gui_chart.c
        │   gui_chart.h
        │   gui_gauge.c
        |   gui_gauge.h
        |   gui_gps.c
        |   gui_gps.h

Dessa forma, toda alteração realizada em qualquer um dos projetos (firmware ou simulador) será vista por ambas as partes.

Compilando o projeto

Como o projeto utiliza a ferramenta make para automatização do processo de compilação, é necessário apenas as chamadas:

# Compilando o projeto
$ make

# Limpando a build do projeto
$ make clean

Gravando o firmware na placa

Para gravar o firmware é necessário possuir o openOCD instalado na máquina. Executa o seguinte comando:

$ openocd -f /usr/local/share/openocd/scripts/board/stm32f429discovery.cfg  -c 'program build/lvgl-demo-embarcadores.bin  0x08000000 verify reset exit'

Opcionais

O projeto dispõe de um diretório oculto chamado .vscode, onde estão as configurações criadas para build, debug e flash do projeto apartir do ambiente do VS Code. Para um correto funcionamento nesse ambiente, é necessário instalar as seguintes extensões:

• C/C++ Intellisense
• Code Runner
• Cortex Debug