Smart-Timekeeper

题目标题：proj263-lvgl_for_openharmony

题目内容：将 LVGL 库移植到 OpenHarmony 轻量系统

题目链接：https://github.com/oscomp/proj263-lvgl_for_openharmony

难度：中等

项目概括

LVGL（Light and Versatile Graphics Library）是一个 C 语言编写的免费的开源图形库，提供了用于嵌入式 GUI 的各种元素。用户可以利用丰富的图形库资源，在消耗低内存的情况下构建视觉效果丰富多彩的 GUI。它提供了一套丰富的 UI 组件和图形效果，可以帮助开发者快速构建交互式的嵌入式图形界面。 LVGL 具有以下特点：

1. 轻量级：LVGL 使用纯 C 语言编写，不依赖任何外部库，因此非常适合在资源受限的嵌入式设备上使用。

2. 灵活性：LVGL 提供了丰富的 UI 组件和图形效果，开发者可以根据自己的需要进行定制化设置，实现个性化的界面设计。

3. 可移植性：LVGL 支持多种操作系统和平台，包括 Linux、Windows、macOS、FreeRTOS、Arduino 等，具有很好的可移植性。

项目目标

本项目名称为 Smart-Timekeeper（智能时间守护者），最终目标为实现在 LCD 屏幕上利用 lvgl 图形库打造一个智能产品，拥有实时时钟，温度显示等功能。

1. 实现 LVGL 移植到 OpenHarmony 系统上
2. 完成 LVGL 驱动 LCD 屏幕，并实现简单的显示
3. 可自动更新当前中国时间
4. 显示当前环境体感信息
5. 配合其余外设，完成一个物联网的屏幕产品

成果展示

工程源码：Smart-TimeKeeper

初赛视频演示及工程讲解：链接：https://pan.baidu.com/s/1rp-zTmzo2ZKE-cE5FgiSpA?pwd=jji6 提取码：jji6

决赛功能简单展示：

整体架构

Smart-Timekeeper 项目整体上分为硬件架构构和软件架构。 硬件由润和 Hi3861 开发板作为主控，可以提供多种轻量级网络协议，轻量级的图形框架，以及丰富的 IOT 总线读写部件等。驱动各种外设硬件，ADC 按键实现输入交互，SPI 屏幕实现界面功能展示，以及其他传感器例如 pwm 蜂鸣器，II2 温度传感器等。 软件上搭载 OpenHarmony 轻量系统，使用于硬件资源较少的设备，版本为 OpenHarmony-3.1-release，通过系统提供丰富的外设计口用于各类硬件的驱动，通过移植 lvgl 到 OpenHarmony 操作系统上作为三方库，进行项目的应用开发。

项目创新

1. 首次在 OpenHarmony 轻量化系统上使用 LVGL 库，可以创造更多的轻量级设备屏幕类产品
2. 对 LVGL 库进行解耦处理，便于轻量化设备开发屏幕，对新手更加友好；与此同时，applications 子系统下的模块管理以及 BUILD 编译文件的设计可以为新手树立软件工程规范的典范
3. 本项目不仅使用I2C 类屏幕开发(https://ost.51cto.com/posts/22444)，还使用了 SPI 类屏幕进行开发，拓展了 OpenHarmony 系统的屏幕开发途径，给予 OpenHarmony 新手更多的学习路径
4. 本项目还针对了 OpenHarmony 教学工作进行拓展性开发，针对 Hi3861 教学开发板设计了 LVGL 的模块，便于 Hi3861 开展 LVGL 教学工作
5. 拓展 LVGL 显示界面，为操作系统教学提供 LVGL 的 UI 开发途径
6. 结合 WIFI、温度传感器等外围功能，通过wifi提供当前中国时间，温湿度传感器提供当前环境体感信息，实现更加智能的 OpenHarmony 智能家居设备

项目进度

后续工作 & 未来期望

• 优化代码工程，模块化代码
• 实现流畅的帧率
• 优化 UI 界面，关注以人为本的客户需求，可用性、逻辑性更强
• 实现 WIFI 功能可视化，屏幕显示 WIFI STA/AP 开关，WIFI 名称以及 IP
• 通过 WIFI 获取当地天气、时间等信息，将信息展示在屏幕
• 加入更多的外围功能：蜂鸣器、温度传感器等，实现显示室内温度等功能

文件目录

├─doc					//技术文档
├─Hardware              //电路板设计图
├─lcd_st7735s			//LCD屏幕的软SPI驱动
├─lcd_st7735s_spi		//LCD屏幕的硬件SPI驱动
├─lvgl_lcd				//LVGL第一版移植
└── smart_timekeeper	//工程目录
    ├── app             //主函数
    ├── custom          //用户自定义API
    ├── drivers         //设备驱动
    │   ├── adc_key		//按键输入驱动
    │   ├── pwm_buzzer  //蜂鸣器驱动
    │   ├── spi_st7735s //显示屏驱动
    │   ├── aht20		//温湿度传感器驱动
    │   └── sntp		//sntp获取时间驱动
    ├── generated       //UI资源
    │   ├── guider_customer_fonts
    │   ├── guider_fonts
    │   └── images
    └── lvgl            //LVGL库
        ├── demos
        ├── examples
        └── src
        └─lv_conf.h		//LVGL配置文件

技术细节

技术文档

1. LVGL 移植前学习工作
2. LVGL 移植工作
3. 完成 SPI 的 LCD 屏幕驱动
4. 移植 lvgl 适配 LCD 屏幕并显示图像
5. 提高 LCD 屏幕的刷新速率
6. lvgl 按键输入适配
7. PCB 设计
8. 设计完整的时钟 UI
9. 工程结构设计及 GUI 代码移植
10. SNTP开发
11. 温湿度传感器开发

设计思路

1. 移植 LVGL 库
2. 移植 SPI 屏幕驱动，并对 LVGL 进行适配
3. 提高屏幕刷新速率
4. 加入 ADC 按键，给 LVGL 适配输入设备
5. 做 LVGL 的 UI 界面
6. 加入其余外围设备以及 WIFI 功能，丰富屏幕可显示功能

硬件连接

GPIO10 <---------> SCK

GPIO9 <---------> SDA

GPIO13 <---------> RST

GPIO14 <---------> DC

GPIO5 <---------> CS

GPIO7 <---------> BLK

GPIO12 <---------> BUTTON

GPIO0 <--------->AHT20_SDA

GPIO1 <--------->AHT20_SCL

GPIO2 <--------->PWM

问题& 解决

刷新率低,掉帧严重

LVGL 帧率优化

LVGL 编译错误

报错:lv_theme_default.c未定义lv_win_class。在 lvgl 工程里,lv_win.h里面已经将lv_win_classextern了,但lv_theme_default.c文件还是报错未定义lv_win_class

解决方案:

于是便直接在这个文件applications/sample/wifi-iot/app/lvgl/src/extra/themes/default/lv_theme_default.c中加入

const lv_obj_class_t lv_win_class;

队伍基本信息

队名：“FSR”来自深圳技术大学，基本情况如下：