lvgl性能调优

LV_USE_PERFORMANCE

lvgl_performance 是 LVGL 提供的性能分析工具，可以帮助开发者评估和优化图形库的性能。在一些特定的版本中，lvgl_performance 是一个宏或者工具，用来分析性能瓶颈，特别是图形渲染的效率。

下面是如何使用 lvgl_performance 的步骤：

1. 启用性能分析

确保在 lv_conf.h 配置文件中启用了性能分析。你可以查找或添加以下宏来启用性能工具：

#define LV_USE_PERFORMANCE 1

此宏将启用性能分析，允许收集渲染和对象管理的时间。

2. 使用 lv_performance 工具

在你的代码中，可以使用 lv_performance 来输出渲染性能数据。通常，它会提供每一帧的渲染时间，以及其他相关指标。

例如：

lv_performance_t perf;
lv_performance_init(&perf);// 每一帧渲染结束后，记录当前的性能数据
lv_performance_report(&perf);// 打印性能报告
LV_LOG_USER("Frame time: %u ms", perf.frame_time);

3. 使用宏 LV_LOG_PERFORMANCE 打印性能数据

LVGL 提供了 LV_LOG_PERFORMANCE 宏来输出实时的性能信息：

LV_LOG_PERFORMANCE(“Frame time: %u ms”, frame_time);

这将打印出每一帧的渲染时间，帮助你评估系统性能。

4. 查看性能数据
   • 在调试时，你可以通过串口或其他方式将性能数据输出到终端或日志中。分析这些数据后，你可以发现哪些操作占用了更多的渲染时间，比如某些控件的更新、频繁的屏幕刷新等。

5. 分析数据

通过 lv_performance 输出的数据，检查以下几个可能影响性能的因素：
• 复杂的控件：使用大量小部件（如按钮、文本框、图标等）会增加渲染负担。
• 频繁刷新：频繁地刷新整个屏幕或更新控件会影响性能，尤其是在低资源环境下。
• 高分辨率：较大的显示屏分辨率（比如 800x600 或更高）会增加每帧渲染的复杂性。
• 过多的动画效果：复杂的动画可能导致渲染时间增加，尤其是在低端硬件上。

6. 优化建议

根据性能分析的结果，你可以考虑以下优化策略：
• 减小绘制区域：通过 lv_obj_invalidate 来只刷新屏幕上的必要部分。
• 减少控件数量：避免使用过多小的控件，尽量合并多个控件，减少渲染负担。
• 减少动画效果：使用较简单的动画，避免过多的动态效果。
• 降低分辨率：在嵌入式设备上，适当降低显示分辨率以提高性能。
• 开启双缓冲：如果屏幕支持双缓冲，启用它来避免屏幕撕裂，提高渲染平滑度。

7. 关闭性能分析

在发布版本中，可以将性能分析功能关闭，以减少运行时的开销：

#define LV_USE_PERFORMANCE 0

关闭后，性能分析代码不会被包含在编译结果中，从而提高程序的整体效率。

总结

lvgl_performance 通过分析每帧渲染的时间，帮助你识别图形界面中的性能瓶颈。使用它时，主要关注渲染时间和其他可能导致性能下降的因素，通过调整控件数量、动画、分辨率等来优化性能。

LV_USE_PROFILER

lvgl_profiler 是 LVGL 库中的性能分析工具，可以帮助你分析图形渲染的性能瓶颈。它可以帮助你了解不同操作或组件的渲染时间，以便进一步优化。下面是如何使用 lvgl_profiler 的步骤：

1. 启用 lvgl_profiler

首先，确保在 lvgl 的配置文件 lv_conf.h 中启用了 LV_USE_PROFILER 宏。

在 lv_conf.h 中找到如下宏，并设置为 1：

#define LV_USE_PROFILER 1

2. 配置性能分析器

启用性能分析器后，可以配置一些选项来决定如何显示性能数据。常见的选项包括记录的函数、展示周期等。

3. 在代码中使用 lv_profiler API

使用 lv_profiler 提供的 API 来记录性能数据。常用的 API 有：
• lv_profiler_start()
开始记录性能数据。
• lv_profiler_stop()
停止记录性能数据。
• lv_profiler_dump()
输出记录的性能数据。
• lv_profiler_clear()
清除所有性能数据。

你可以在关键的位置（比如某些函数调用前后）启动和停止性能记录，查看该部分的渲染或操作耗时。

#include "lvgl.h"
#include "lv_profiler.h"// 在需要开始分析的地方调用
lv_profiler_start();// 进行你的操作或界面更新
lv_obj_t *label = lv_label_create(lv_scr_act(), NULL);
lv_label_set_text(label, "Hello LVGL");// 停止分析并输出结果
lv_profiler_stop();
lv_profiler_dump();

4. 通过串口或者日志查看性能数据

lv_profiler_dump() 输出的数据通常可以通过串口（或者其他日志接口）查看。确保你的开发环境配置好串口调试或日志输出。

5. 通过可视化工具分析数据

在某些情况下，你也可以使用外部工具（如 Segger SystemView 等）来更加详细地分析性能。这样可以通过图形化的方式查看 LVGL 的性能数据和函数调用时间。

6. 优化建议

一旦获取了性能数据，你可以根据瓶颈进行优化：
• 减少不必要的 UI 更新（例如，使用 lv_obj_invalidate 只刷新改变的部分）。
• 避免过度的嵌套容器。
• 使用低分辨率的图像资源。
• 优化动画的时间和帧率。

LV_USE_PERF_MONITOR

在 LVGL 中，LVGL MONITOR 和 LVGL PERF 都是性能监控工具，旨在帮助你分析和优化图形库的使用情况，找出可能的性能瓶颈。这里分别解释如何使用这两者。

1. LVGL MONITOR

LVGL MONITOR 是一个用于跟踪和监控 LVGL 渲染性能、内存使用情况和其他关键参数的工具。这个工具提供了一个可视化的界面来监控性能数据。

使用方法：
• 启用监控：
在 lv_conf.h 配置文件中，你需要启用 LVGL 监控功能。通常，你可以通过以下配置项来开启监控：

#define LV_USE_PERF_MONITOR 1

这将启用性能监控模块，监控例如 CPU 占用率、内存使用情况和渲染周期等。

•	查看监控数据：

开启监控后，lvgl 会定期记录一些重要的性能指标。你可以通过 LVGL 提供的接口获取这些数据，并以合适的方式显示出来。比如，你可以将数据输出到串口或显示在屏幕上。
• 性能指标：
常见的监控指标包括：
• CPU 占用率：显示 CPU 使用的比例。
• 内存使用：跟踪系统内存的分配情况。
• 渲染帧率：跟踪每秒渲染的帧数。
• 队列长度：展示任务队列的长度，帮助你理解调度性能。

2. LVGL PERF (性能分析)

LVGL PERF 是专门用于分析 LVGL 渲染性能的工具，主要用于查看渲染周期的时间、组件的处理时间以及优化渲染路径的瓶颈。

启用方法：

LVGL PERF 可以通过启用 LV_USE_PERF 来启动。在 lv_conf.h 文件中添加以下宏定义：

#define LV_USE_PERF 1

使用方法：
• 性能计时：
启用 LV_USE_PERF 后，LVGL 会自动在后台监控每个渲染帧的时间，并生成性能数据。你可以通过 API 获取到具体的性能数据。
• 查看渲染时间：
LVGL 会记录每一帧的渲染时间，并提供接口让你能够查询这些数据。通过这些数据，你可以找到程序中的瓶颈，优化图形的刷新效率。
你可以通过调用相关的 API 输出性能数据。例如：

lv_perf_print();

该函数会输出当前的渲染性能数据，包含了渲染帧率（FPS）、绘制的区域、每个对象的绘制时间等。

•	示例代码：

#if LV_USE_PERF
lv_perf_print();
#endif

这段代码会在启用 LV_USE_PERF 后打印性能数据。

主要指标：

LVGL PERF 监控的数据包括但不限于：
• 渲染帧时间：每一帧渲染的时间。
• 绘制区域：图形库绘制区域的大小。
• 每个对象的绘制时间。
• 帧率（FPS）：显示每秒刷新多少帧。

3. 综合优化建议
   1. 减少不必要的重绘：通过合理设置 lv_obj_invalidate 和局部刷新，只更新屏幕上发生变化的部分，减少不必要的绘制工作。
   2. 优化资源使用：减少复杂图像或控件的使用，尤其是在性能较差的硬件上。使用更简洁的图形元素和控件。
   3. 调整刷新频率：可以调整刷新频率来平衡图形库的渲染性能。例如，减少不必要的动画更新频率。
   4. 调试信息输出：通过串口或者日志输出 LVGL MONITOR 和 LVGL PERF 的数据，找出性能瓶颈并加以优化。

LVGL 硬件加速和刷新

在使用 LVGL 时，硬件加速能够显著提高渲染性能，尤其是在资源受限的嵌入式系统中。LVGL 支持多种硬件加速方法，包括通过底层硬件加速（如 GPU 或外部加速芯片）来提高图形渲染性能。使用 fbdev（FrameBuffer Device）作为显示接口时，硬件加速通常需要根据特定平台进行适配。以下是如何在使用 fbdev 时启用硬件加速的步骤。

1. 准备硬件加速环境

首先，确保目标平台支持硬件加速。对于 fbdev，这通常意味着你需要一个支持硬件加速的 GPU，或者需要一个加速库（如 OpenGL ES 或其他硬件加速 API）。在某些嵌入式 Linux 系统上，fbdev 与 GPU 通过 DRM（Direct Rendering Manager）驱动进行交互。

必要条件：
• 硬件 GPU 支持（如 Mali, PowerVR, Adreno 等）。
• 底层驱动（如 OpenGL ES，或其他加速库）已正确安装并配置。
• 配置你的系统使其支持硬件加速的图形 API。

2. 配置 LVGL 使用硬件加速

在 LVGL 中，你可以使用 LVGL 提供的 GPU 驱动接口来启用硬件加速。根据你平台的硬件不同，使用的加速 API 可能不同。一般来说，硬件加速的适配步骤如下：

1. 配置显示驱动

你需要配置 LVGL 使用 fbdev 作为显示驱动，同时启用硬件加速。首先，你需要为你的硬件选择合适的显示驱动，并且确保该驱动支持硬件加速。

/* Example of using fbdev with hardware acceleration */
lv_disp_drv_t disp_drv;
lv_disp_drv_init(&disp_drv);/* Set the buffer size and configuration for the framebuffer */
disp_drv.buffer = &disp_buf;
disp_drv.flush_cb = fbdev_flush; /* This callback will use hardware acceleration */
disp_drv.hor_res = 800;  /* Set the horizontal resolution */
disp_drv.ver_res = 600;  /* Set the vertical resolution *//* Initialize the display driver */
lv_disp_drv_register(&disp_drv);

2. 实现硬件加速的 flush 函数

为了实现硬件加速，你需要实现一个 flush 函数，该函数会将 LVGL 渲染的图像通过硬件加速接口输出到屏幕。这个函数会将图像数据直接传输到帧缓冲区。

例如，如果你在使用 OpenGL ES，你的 flush 函数可能如下所示：

static void fbdev_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{/* Flush the framebuffer with the data from color_p */glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, framebuffer, 0);glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, area->x1, area->y1, area->x2 - area->x1 + 1, area->y2 - area->y1 + 1, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, color_p);glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4); /* Use OpenGL ES to render the data *//* Mark the area as flushed */lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}

3. 使用硬件加速时的注意事项

   1. 分辨率和缓冲区大小：确保你的硬件加速库支持目标分辨率，同时调整 lv_disp_drv_t 中的缓冲区大小。如果目标分辨率较高，可能需要更大的内存来存储图像数据。
   2. 性能优化：硬件加速可以显著提高图形渲染性能，但你仍然需要优化 LVGL 的使用方式。例如，减少无必要的屏幕刷新区域，避免全屏刷新等。
   3. 硬件加速库的适配：不同平台支持不同的硬件加速库。如果你使用的是 OpenGL ES，确保正确初始化 OpenGL 环境；如果使用的是其他硬件加速库，请参考其相应的文档进行配置。
   4. 调试工具：使用调试工具（如 GPU Profiler）监控硬件加速的表现，确认是否达到了预期的性能提升。

4. 调试和性能分析

启用硬件加速后，你可以使用 LVGL 提供的性能监控工具（如 lvgl_profiler）来检查是否达到了理想的性能提升。通过查看渲染帧率和 GPU 的负载，可以进一步优化渲染过程。