闪存|嵌入式开发：在工业应用中优化 GUI 的 5 个技巧 CPU|控制器

传统上，工业应用包括模拟按钮、开关和拨号，以与用户进行交互。如你所知，时代在变，工业应用用户现在需要丰富的图形用户界面(GUI) 。许多接口建立在嵌入式系统之上，这些系统非常强大，但它们仍然是资源受限的系统。在嵌入式开发中，它们可能在处理能力、内存或电池寿命方面受到资源限制。

在今天的文章中，我们将探讨一些在工业应用中优化GUI 的技巧。
技巧1：直接从flash 中绘制图像
GUI图像通常以PNG 格式存储在闪存中。 PNG文件格式是一种压缩图像格式，旨在节省空间。这听起来不错，但如果图像被压缩，这意味着处理器需要解压缩图像才能将其写入帧缓冲区。解压缩图像不仅需要内部RAM ，而且还会浪费潜在的宝贵时钟周期来解压缩图像。
开发人员可以利用的优化是解压缩他们的PNG 并将它们以TGA格式存储在闪存中。此格式是一种未压缩的文件格式，支持8、16、24或32 位/像素，带有8 位Alpha 通道。虽然每个图像都会比PNG 大，但它可以直接从闪存写入帧缓冲区，而无需浪费CPU 周期和RAM进行解压缩。值得庆幸的是，闪存通常非常便宜，而且许多系统设计人员无论如何都会加大它们的尺寸，因此这种优化不仅会提高系统性能，而且对系统成本的影响也应该很小。
技巧2：优化图像存储格式
有几种不同的图像格式可用于与显示器交互，但它们的创建方式并不相同，并且具有各种优点和缺点。例如， RGB888格式为嵌入式开发人员提供了每像素24位的颜色深度，这意味着每个红色、绿色和蓝色颜色控制使用8位。虽然这确实提供了丰富的色彩，但除了更复杂的硬件和利用要求之外，存储图像可能需要额外的存储空间。
工业应用的一个很好的权衡是改用RGB565 格式。 RGB565 格式为开发人员提供了每像素16 位的颜色深度，其中5 位用于表示红色， 6位用于表示绿色， 5位用于表示蓝色。显然，颜色保真度不会像RGB888 格式那样丰富，因为我们使用的是16 位而不是24位表示。为了恢复由于可用位较少而丢失的一些颜色保真度，我们可以在图像中添加抖动。结果是一个漂亮的图像，节省了存储和计算能力。

技巧3：仔细优化动画
【闪存|嵌入式开发：在工业应用中优化 GUI 的 5 个技巧】一般来说，动画可以在修饰GUI方面发挥很大作用。无论是创建精美的闪屏还是在屏幕上显示实时数据。动画的问题在于它们通常使用大量的处理能力。在播放动画时， CPU利用率长时间飙升至100%的情况并不少见。这可能是不可取的，特别是如果有其他实时活动正在进行。值得庆幸的是，可以使用一些很棒的优化。
首先，限制动画空间的大小。动画只占屏幕的一小部分是很常见的。但是，嵌入式开发人员经常一遍又一遍地重写整个屏幕。开发人员可以缩小它们的大小，使其不使用整个屏幕。通过这样做，他们可以只更新屏幕的一小部分。这会导致图像存储大小、使用的内存以及处理动画所需的时钟周期减少。
另一个建议是使用快速RAM来优化像素写入。大多数基于微控制器的系统都有一定数量的快速、零等待RAM ，甚至是设计用于与图形加速器和帧缓冲区一起使用的RAM 。使用此RAM 可以最大限度地减少执行周期，并在屏幕动画时将CPU 负载保持在100% 以下。
技巧4：利用DMA
嵌入式开发人员经常忽略的另一种简单技术是利用微控制器(MCU) 直接存储器访问(DMA) 控制器。 DMA控制器由多个通道组成，可用于执行以下类型的内存传输：
外设到RAM
RAM到外围设备
内存到内存
这对于在没有CPU干预的情况下在应用程序中移动大量数据非常有用！这意味着可以在CPU 忙于处理模数转换时在后台更新帧缓冲区。
一些MCU 还可以执行以下类型的DMA 传输：
闪存到RAM
闪存到外设
这对于直接从闪存中读取图像并将它们推送到帧缓冲区非常有用。基于闪存的DMA 通道往往不太常见，尽管它们正在寻找进入高性能MCU 的途径。
技巧5：预渲染字体
GUI显示文本是很常见的，而文本又使用某种字体。开发人员可以通过预渲染字体再次以更少的CPU周期换取存储空间，从而提高他们的图形系统效率。当字体已经被渲染时，它们可以直接写入屏幕。如果它们没有被渲染，那么这意味着CPU必须使用一些周期和时间来渲染字体，然后才能将它们推入帧缓冲区。