基于 RT-Thread 的 Raspberry Pi Pico 运行 LVGL 图形界面：ST7789 SPI 屏移植全指南

操作系统嵌入式物联网嵌入式OSRTOS【免费下载链接】rt-threadRT-Thread is an open source IoT Real-Time Operating System (RTOS). https://rt-thread.github.io/rt-thread/项目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/rt/rt-thread点击查看免费下载本篇技术指南以 RT-Thread 仓库中bsp/raspberry-pico/RP2040/applications/lvgl目录下的官方文档与配套源码为骨架系统讲解如何在 Raspberry Pi Pico 上通过 RT-Thread Studio 使能并移植 LVGL 图形库驱动 ST7789 SPI 接口 TFT-LCD 屏幕。读完本文你将掌握完整的操作路径在 RT-Thread Settings 中开启 LVGL、配置屏幕分辨率与方向、对接 LVGL 显示刷新接口与按键输入设备并最终在 240×240 屏幕上运行 LVGL 官方音乐播放器演示。一、硬件准备Pico 主板与 ST7789 屏幕1.1 Raspberry Pi Pico 核心参数本项目基于 Raspberry Pi PicoRP2040 芯片其关键硬件参数如下双核 Arm Cortex-M0主频 133MHz芯片内置 264KB SRAM 与 2MB 板载闪存通过专用 QSPI 总线支持最高 16MB 片外闪存内置 DMA 控制器30 个 GPIO 引脚其中 4 个可用作模拟输入2 个 UART、2 个 SPI 控制器、2 个 I2C 控制器16 个 PWM 通道这些资源为 LVGL 运行提供了基础264KB SRAM 足以承载 LVGL 的绘制缓冲区与对象树双核 Cortex-M0 保证界面渲染与 RT-Thread 调度互不阻塞。1.2 ST7789 SPI 屏幕规格本文使用的拓展屏为ST7789 SPI 接口 TFT-LCD这是一颗单芯片 TFT-LCD 控制器/驱动器核心规格如下显示分辨率240 × RGB (H) × 320 (V)帧内存Frame Memory大小240 × 320 × 18-bit 1,382,400 bitsLCD 驱动输出电路Source 输出240 RGB 通道Gate 输出320 通道公共电极输出Common Electrode OutputST7789 支持 SPI 串行接口仅需 4~5 根信号线即可驱动非常适合 Pico 这类引脚资源有限的开发板。1.3 引脚接线对照表从仓库中的 drv_lcd.h 可以提取出本工程实际的接线定义接线时请对照此表信号Pico GPIO 引脚说明LCD_RST_PIN12屏幕硬件复位LCD_DC_PIN8数据/命令选择LCD_CS_PIN9片选LCD_CLK_PIN10SPI 时钟SCLKLCD_MOSI_PIN11SPI 数据输出MOSILCD_BL_PIN13背光PWM 控制同时drv_lcd.h 中还定义了屏幕尺寸与显示方向宏#define LCD_HEIGHT 240 #define LCD_WIDTH 240 #define HORIZONTAL 0 #define VERTICAL 1注意虽然 ST7789 原生分辨率为 240×320但本项目使用的屏幕模组实际可视区域为240×240驱动代码中以LCD_WIDTH/LCD_HEIGHT均为 240 配置这也是后续 LVGL 分辨率设置为 240×240 的原因。二、软件环境搭建运行本示例需要以下软件组件RT-Thread IoT OS本仓库即是 RT-Thread 官方内核源码Pico BSP 位于 bsp/raspberry-pico 目录RT-Thread Studio IDE免费版用于工程创建、配置与编译烧录LVGL开源的嵌入式图形库本工程通过 RT-Thread 软件包管理集成示例中为 LVGL v8.x 版本源码位于packages/LVGL-v8.1.0软件包目录。在 RT-Thread Studio 中导入本 BSP 工程后即可开始以下配置流程。三、使能 LVGL for LCD在 RT-Thread Studio 中打开工程的RT-Thread Settings配置页在「硬件」分类下的配置树中展开Hardware Drivers Config → Onboard Peripheral Drivers找到Enable LVGL for LCD配置项并将其勾选该配置项对应的源码依赖关系体现在 lvgl/SConscript 中group group DefineGroup(LVGL-port, src, depend [BSP_USING_LVGL], CPPPATH CPPPATH)即只有定义了BSP_USING_LVGL由上述配置项生成时lv_conf.h、lv_port_disp.c、lv_port_indev.c等 LVGL 移植文件才会被编译进工程。同时该目录还会递归加载demo/子目录下的演示源码。四、配置屏幕参数使能 LVGL 后需要根据实际屏幕规格配置分辨率与显示方向。本教程使用 ST7789屏幕实际尺寸为 240×240。在 drv_lcd.h 中通过LCD_HEIGHT、LCD_WIDTH两个宏定义选择屏幕尺寸通过HORIZONTAL/VERTICAL选择显示方向与屏幕物理参数相对应LVGL 侧的配置位于 lv_conf.h#define LV_COLOR_DEPTH 16 /* 16 位色深 RGB565 */ #define LV_COLOR_16_SWAP 1 /* 高低字节交换匹配 ST7789 RGB565 时序 */ #define LV_HOR_RES_MAX 240 /* 水平最大分辨率 */ #define LV_VER_RES_MAX 240 /* 垂直最大分辨率 */ #define LV_USE_PERF_MONITOR 1 /* 启用性能监视器可在屏幕角落显示 FPS */这里需要解释两个关键配置的作用LV_COLOR_DEPTH 16LVGL 以 16 位 RGB565 格式绘制与 ST7789 的 16 位 SPI 像素数据格式一一对应一次spi_write_blocking即可写入一个像素LV_COLOR_16_SWAP 1开启字节序交换因为 SPI 总线按大端先发高字节而内存中 RGB565 通常按小端存储此开关保证颜色显示正确LV_HOR_RES_MAX/LV_VER_RES_MAX均为 240与 drv_lcd.h 中LCD_WIDTH/LCD_HEIGHT保持严格一致这两组宏在显示驱动注册时会被交叉引用见下一节务必同步修改。五、LVGL 显示接口对接LVGL 本身不直接操作硬件需要通过显示驱动Display Driver与绘制缓冲Draw Buffer完成对接。本工程的核心移植文件是 lv_port_disp.c。5.1 显示刷新回调lcd_fb_flushLVGL 绘制完成后会通过注册的flush_cb回调把缓冲区内容送到屏幕。本工程的实现如下static void lcd_fb_flush(lv_disp_drv_t *disp_drv, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p) { LCD_DisplayWindows(area-x1, area-y1, area-x2, area-y2, (uint16_t*) color_p); lv_disp_flush_ready(disp_drv); }LCD_DisplayWindows(x1, y1, x2, y2, color_p)只刷新脏矩形区域area指定的窗口底层通过 ST7789 的0x2A/0x2B命令设置窗口坐标后批量写入像素实现局部刷新减少 SPI 传输量lv_disp_flush_ready(disp_drv)通知 LVGL 本次刷新完成可继续绘制下一帧。LCD_DisplayWindows的实现位于 drv_lcd.c其底层使用spi_write_blocking(SPI_PORT, ...)发送数据SPI 控制器选择spi1初始化时钟为 80MHzspi_init(SPI_PORT, 80000 * 1000)。同时该文件还封装了 DMA 通道initDMA/pushPixelsDMA/dmaWait为后续大块像素搬运提供 DMA 加速能力。5.2 绘制缓冲与驱动注册lv_port_disp_init显示驱动的初始化入口为lv_port_disp_init完整流程如下void lv_port_disp_init(void) { SPI_Init(); LCD_Init(HORIZONTAL); lv_disp_draw_buf_init(disp_buf, lv_disp_buf1, RT_NULL, DISP_BUF_SIZE); lv_disp_drv_init(disp_drv); disp_drv.hor_res LV_VER_RES_MAX; disp_drv.ver_res LV_HOR_RES_MAX; disp_drv.draw_buf disp_buf; disp_drv.flush_cb lcd_fb_flush; lv_disp_drv_register(disp_drv); g_disp_drv disp_drv; }关键点说明硬件初始化SPI_Init()与LCD_Init(HORIZONTAL)完成 SPI 外设、GPIO、PWM 背光与 ST7789 寄存器初始化drv_lcd.c 中的LCD_InitReg包含了 Gamma、电源、帧率等完整寄存器序列缓冲区绑定lv_disp_draw_buf_init将静态数组lv_disp_buf1[DISP_BUF_SIZE]绑定为 LVGL 绘制缓冲DISP_BUF_SIZE定义为LV_HOR_RES_MAX * LV_VER_RES_MAX即完整的 240×240 全屏缓冲分辨率交叉映射disp_drv.hor_res LV_VER_RES_MAX、disp_drv.ver_res LV_HOR_RES_MAX这是源码中一个值得注意的细节——由于显示方向为横向HORIZONTAL物理屏的宽高被交换映射到 LVGL 的逻辑分辨率上注册驱动lv_disp_drv_register将配置好的驱动注册进 LVGL 全局驱动表此后 LVGL 的绘制与刷新即与该屏幕绑定。5.3 初始化调用链从 LVGL 软件包侧的lv_rt_thread_port.c可以看出调用关系lv_port_init()中先执行lv_init()初始化 LVGL 核心随后在#ifndef PKG_USING_LVGL_DISP_DEVICE分支内调用lv_port_disp_init()完成显示接口初始化如果启用了 RT-Thread 显示设备框架PKG_USING_LVGL_DISP_DEVICE则改走设备框架路径。本 BSP 的示例采用直接对接方式即上文所述流程。六、输入设备对接按键扩展除了显示输出本工程还提供了按键输入设备移植文件为 lv_port_indev.c将 Pico 板载按键映射为 LVGL 按钮输入设备LV_INDEV_TYPE_BUTTON#define BUTTON0_PIN 2 #define BUTTON1_PIN 18 #define BUTTON2_PIN 16 #define BUTTON_WKUP_PIN 20实现要点lv_port_indev_init()中通过rt_pin_mode(...)将四个按键引脚配置为输入模式并初始化lv_indev_drv_t指定类型为LV_INDEV_TYPE_BUTTON、读取回调为button_readbutton_read调用button_get_pressed_id轮询四个按键按下时引脚为低电平PIN_LOW将按下的按键 ID 与LV_INDEV_STATE_PRESSED/RELEASED状态写入lv_indev_data_t交由 LVGL 处理最终通过lv_indev_drv_register注册输入设备。这为 LVGL 界面提供了交互能力可用于菜单选择、翻页等操作而无需额外的触摸屏硬件。七、运行 LVGL 演示程序7.1 演示入口完成上述配置并编译烧录后工程会运行 LVGL 官方提供的音乐播放器演示。入口代码位于 demo/lv_demo.cvoid lv_user_gui_init(void) { /* display demo; you may replace with your LVGL application at here */ extern void lv_demo_music(void); lv_demo_music(); }这里就是替换为你自己的 LVGL 应用的地方只需在lv_user_gui_init中调用你自定义的界面初始化函数即可。7.2 使能音乐演示音乐演示依赖 LVGL 软件包中的 demo 组件在 lv_conf.h 中通过PKG_USING_LV_MUSIC_DEMO条件编译开关控制#ifdef PKG_USING_LV_MUSIC_DEMO #define LV_USE_DEMO_RTT_MUSIC 1 #define LV_DEMO_RTT_MUSIC_AUTO_PLAY 1 #define LV_FONT_MONTSERRAT_12 1 #define LV_FONT_MONTSERRAT_16 1 #define LV_COLOR_SCREEN_TRANSP 1 #endif即在 RT-Thread 软件包配置中启用LV_MUSIC_DEMO后会同时开启音乐演示、自动播放、所需字体与屏幕透明色支持。7.3 板载外设辅助验证BSP 默认的 main.c 还提供了板载 LEDGPIO 25的闪烁程序与Hello, RT-Thread!串口打印可用于烧录后先验证 RT-Thread 系统本身运行正常再接入 LVGL 界面调试。八、工程结构与二次开发指引本示例的完整工程结构如下bsp/raspberry-pico/RP2040/ ├── applications/ │ ├── lvgl/ │ │ ├── lv_conf.h # LVGL 核心配置色深、分辨率、demo 开关 │ │ ├── lv_port_disp.c # 显示驱动移植刷新回调 缓冲 注册 │ │ ├── lv_port_indev.c # 按键输入设备移植 │ │ ├── demo/lv_demo.c # 用户 GUI 入口演示/自定义应用 │ │ └── SConscript # BSP_USING_LVGL 条件编译 │ └── main.c # 板载 LED 示例 └── board/ports/lcd/ ├── drv_lcd.c # ST7789 底层驱动SPI/PWM/DMA └── drv_lcd.h # 引脚与屏幕尺寸宏定义对开发者而言二次开发通常只需两步在demo/lv_demo.c的lv_user_gui_init中替换为你自己的界面初始化代码如需更换屏幕尺寸或型号同步修改 drv_lcd.h 的LCD_WIDTH/LCD_HEIGHT与 lv_conf.h 的LV_HOR_RES_MAX/LV_VER_RES_MAX并调整lv_port_disp.c中的分辨率映射即可。九、小结本文完整复现了官方文档的四个核心步骤——使能 LVGL for LCD → 配置屏幕参数 → 对接显示接口 → 运行演示并结合 lv_conf.h、lv_port_disp.c、drv_lcd.c 等源码深入剖析了色深/字节序、脏矩形刷新、绘制缓冲、DMA 搬运与按键输入等关键实现。按照上述步骤操作即可在 Pico ST7789 的组合上跑通完整的 LVGL 图形界面并以此为模板快速扩展出自定义的嵌入式 GUI 应用。赞分享操作系统嵌入式物联网嵌入式OSRTOS【免费下载链接】rt-threadRT-Thread is an open source IoT Real-Time Operating System (RTOS). https://rt-thread.github.io/rt-thread/项目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/rt/rt-thread点击查看免费下载相关推荐RT-Thread RA6M3-HMI-Board 实战LVGL 图形界面在 RGB 屏与 SPIILI9431屏上的完整配置与移植原理RT Thread RA6M3 HMI Board 实战LVGL 图形界面在 RGB 屏与 SPIILI9431屏上的完整配置与移植原理 本篇围绕 RT操作系统嵌入式物联网嵌入式OSRTOSRT-Thread EK-RA6M3 BSP 下 LVGL 图形界面配置实战RGB 屏与 SPI ILI9341 屏双路径完整指南RT Thread EK RA6M3 BSP 下 LVGL 图形界面配置实战RGB 屏与 SPI ILI9341 屏双路径完整指南 本文基于 RT Threa操作系统嵌入式物联网嵌入式OSRTOSRaspberry Pi Pico SDK图形界面OLED和LCD驱动开发Raspberry Pi Pico SDK图形界面OLED和LCD驱动开发 还在为嵌入式设备的显示界面发愁一文掌握Raspberry Pi Pico SDK嵌入式物联网系统编程上一篇如何3步解锁联想拯救者BIOS隐藏功能终极免费教程下一篇监督对比学习突破传统分类瓶颈的下一代特征表示框架创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考