LVGL + ESP-Brookesia 在Windows下的編譯和運行

1. 項目介紹

本項目是基于 LVGL（輕量級多功能圖形庫）和 ESP-Brookesia 的嵌入式模擬桌面應用開發框架，專為嵌入式設備構建豐富的圖形界面而設計。通過在Windows環境下模擬嵌入式設備的圖形界面，可以快速開發和測試嵌入式UI應用，無需實際硬件設備。

項目源碼：https://gitcode.com/aiprtem_lvgl/lv_port_window.git

1.1 主要特性

• 基于LVGL圖形庫，提供豐富的UI組件和動畫效果
• 集成ESP-Brookesia框架，支持app式的應用管理方式
• 使用SDL2進行顯示和輸入設備模擬
• 支持多種開發環境：VSCode、ESP-IDF、Arduino
• 提供多種示例應用，包括簡單控件演示和復雜應用界面
• 兼容Squareline Studio導出的UI設計代碼

2. 環境搭建

在Windows系統下編譯和運行LVGL + ESP-Brookesia項目，有兩種方式：手動安裝所需工具，或使用預配置的winenv開發環境。

2.1 手動安裝編譯環境

如果你希望手動安裝所需工具，需要以下組件：

1. CMake (版本 3.12.4 或更高)

   • 下載地址：https://cmake.org/download/
   • 安裝時選擇將CMake添加到系統PATH

2. MinGW-w64 GCC (支持C11和C++17標準)

   • 下載地址：https://winlibs.com/
   • 建議選擇帶有POSIX線程的版本
   • 安裝后將bin目錄添加到系統PATH

3. GNU Make

   • 下載地址：https://ftp.gnu.org/gnu/make/
   • 選擇與MinGW-w64版本匹配的版本
   • 安裝后將bin目錄添加到系統PATH

4. SDL2庫

   • 下載地址：https://github.com/libsdl-org/SDL/releases
   • 選擇MinGW開發庫版本（SDL2-devel-x.x.x-mingw.zip）
   • 解壓后將include和lib目錄復制到MinGW安裝目錄下

2.2 使用winenv開發環境（推薦）

為了簡化環境配置過程，推薦使用預配置的winenv開發環境：

1. 下載winenv

   git clone https://gitcode.com/win32grp/winenv.git
   

2. 安裝環境

   進入winenv/scripts目錄，運行winenvinstall.bat腳本。該腳本會自動解壓以下工具：

   • CMake 4.1.0 RC3
   • GNU Make 3.81
   • MinGW-w64 GCC 8.1.0
   • SDL2 2.32.4

3. 啟動開發環境

   雙擊winenv根目錄下的shell.bat腳本，將打開一個配置好環境變量的命令行終端。在這個終端中，你可以直接使用cmake、make、gcc等命令。

   winenv開發環境的使用方法請參考：搭建Windows系統CMake構建環境.md

3. 源碼獲取

1. 克隆倉庫及其子模塊

   git clone --recursive https://gitcode.com/aiprtem_lvgl/lv_port_window.git
   cd lv_port_window
   

   如果你已經克隆了倉庫但沒有包含子模塊，可以使用以下命令獲取子模塊：

   git submodule update --init --recursive
   

4. 項目編譯

4.1 使用命令行編譯

1. 創建構建目錄

   mkdir build
   cd build
   

2. 配置CMake

   cmake .. -G "MinGW Makefiles"
   

   注意：如果你使用winenv環境，已經自動設置了CMAKE_GENERATOR為"MinGW Makefiles"，可以直接使用：

   cmake ..
   

3. 編譯項目

   make
   

4. 安裝到輸出目錄

   make install
   

   默認情況下，編譯好的可執行文件會安裝到項目根目錄下的out/lv_port_window/bin目錄中。

5. 示例運行

項目提供了多個示例應用，位于examples目錄下：

• widget_demo: 展示LVGL基礎控件的使用
• esp_brookesia_demo: 演示ESP-Brookesia框架的基本功能
• esp_brookesia_advanced: 包含多個基于ESP-Brookesia的高級應用示例，如計算器、音樂播放器、游戲等

5.1 運行示例

編譯完成后，可以在out/lv_port_window/bin目錄下找到編譯好的可執行文件：

# 在項目根目錄下
cd out/lv_port_window/bin# 運行基礎控件演示
./widget_demo# 運行ESP-Brookesia基本功能演示
./esp_brookesia_demo# 運行ESP-Brookesia高級應用示例
./esp_brookesia_advanced

5.2 esp_brookesia_advanced示例

esp_brookesia_advanced是一個綜合示例，展示了ESP-Brookesia框架的強大功能，包含以下應用：

1. Calculator：一個功能完整的計算器應用，支持基本運算和科學計算
2. Draw：繪圖工具，支持觸控或鼠標輸入
3. Game_2048：經典的2048游戲，適配嵌入式設備的性能優化版本
4. Music Player：音樂播放器，支持本地音頻文件播放和控制（只有界面，功能未實現）
5. Video Player：視頻播放器，支持低分辨率視頻的流暢播放（只有界面，功能未實現）

6. 項目結構解析

6.1 目錄結構

• /examples：示例代碼，展示LVGL組件的使用方法
  • /esp_brookesia_advanced：ESP-Brookesia高級功能示例
  • /esp_brookesia_demo：ESP-Brookesia基礎演示示例
  • /widget_demo：LVGL組件演示示例
• /lvgl：LVGL核心庫文件
• /lv_drivers：LVGL驅動程序庫
• /esp-brookesia：ESP-Brookesia相關代碼和配置
• /CMakeLists.txt：項目構建配置文件
• /Makefile：項目編譯腳本
• /lv_conf.h：LVGL配置文件
• /lv_drv_conf.h：LVGL驅動程序配置文件

6.2 構建系統

項目使用CMake作為構建系統，主要的CMakeLists.txt文件包括：

• 根目錄的CMakeLists.txt：定義整個項目的構建配置
• examples目錄下的CMakeLists.txt：定義示例應用的構建配置
• 各個子目錄下的CMakeLists.txt：定義具體模塊的構建配置

7. ESP-Brookesia框架介紹

ESP-Brookesia是一個面向物聯網設備的人機交互開發框架，由樂鑫（Espressif）開發，其主要特性包括：

7.1 核心功能

• 資源優化：通過內存管理和算法優化，顯著降低LVGL在嵌入式設備上的資源占用
• 性能提升：針對嵌入式硬件特性（如低功耗CPU、有限內存）進行專項優化，確保圖形界面流暢運行
• 硬件適配：提供統一的硬件抽象層，支持快速移植到不同嵌入式平臺
• 功耗管理：集成智能功耗控制策略，延長設備續航時間

7.2 應用管理

• 采用C++開發，可在PC或ESP SoCs平臺上編譯
• 提供豐富的標準化系統UI，支持動態調整UI樣式
• 采用app的應用管理方式，實現多個app的UI隔離與共存
• 應用UI兼容Squareline導出代碼的開發方式

8. 自定義應用開發

8.1 創建新應用

1. 參考examples目錄下的示例代碼
2. 創建新的應用目錄和CMakeLists.txt文件
3. 實現應用的主要功能和UI界面
4. 將新應用添加到主CMakeLists.txt中

8.2 應用集成

要將自定義應用集成到ESP-Brookesia框架中，可以參考esp_brookesia_demo/main.cpp中的代碼：

// 創建一個Phone對象
ESP_Brookesia_Phone *phone = new ESP_Brookesia_Phone();// 選擇并激活樣式表
stylesheet = new ESP_Brookesia_PhoneStylesheet_t ESP_BROOKESIA_PHONE_1024_600_DARK_STYLESHEET();
phone->addStylesheet(stylesheet);
phone->activateStylesheet(stylesheet);// 安裝應用
YourCustomApp *app = new YourCustomApp();
phone->installApp(app);

9. 常見問題與解決方案

9.1 編譯錯誤

問題：找不到SDL2庫

解決方案：

• 確保SDL2庫已正確安裝
• 檢查CMake配置中的SDL2路徑是否正確
• 如果使用winenv環境，確保已運行winenvinstall.bat腳本

問題：編譯時出現C++標準相關錯誤

解決方案：

• 確保使用的GCC編譯器支持C++17標準
• 在CMake配置中添加-std=c++17標志

問題：ESP-Brookesia使用了指定初始化器（Designated Initializers）語法，導致在MINGW下編譯失敗

解決方案：

• 升級GCC版本到最新版
• 檢查ESP-Brookesia代碼，確保在使用指定初始化器語法的代碼中不會跳過某些字段的初始化

9.2 運行錯誤

問題：運行時找不到SDL2.dll

解決方案：

• 將SDL2.dll復制到可執行文件所在目錄
• 或將SDL2庫的bin目錄添加到系統PATH環境變量
• 或者靜態鏈接SDL2庫（推薦）

問題：窗口創建失敗或黑屏

解決方案：

• 檢查顯示器分辨率設置
• 確保lv_conf.h中的分辨率配置正確
• 檢查圖形驅動初始化代碼

10. 總結

這個開發環境為嵌入式UI開發提供了便捷的方式，讓你可以在PC上快速開發和測試，然后再部署到實際的嵌入式設備上。