简介
本项目主控选型为STM32。电路设计与焊接、外壳3D建模、软件开发从零开始，最终完成了一个Holocubic桌面站。实现了获取天气、时间的功能，且内部实现了多个APP，包括定时、图库、电脑投影、系统设置。涉及Altium Designer电路设计、立创EDA、fusion360外壳设计、STM32、DMP库、LVGL图形库等。项目灵感来源于B站up主稚晖君。
本项目开源，github开源链接：https://github.com/lihuayao1/STM32-Holocubic
二、硬件设计
该项目的电路设计分为两块电路板，一块是搭载STM32的主控板，另一块是粘在1.3寸IPS显示屏背后的屏幕转接板。
1.设计思路
（1）器件选型
主控选型：常见的MCU选择有51系列、ESP系列、STM32系列等。本项目需处理大量图像，移植图形库，且功能较多，需要联网，51系列的硬件资源不足，故淘汰。更优秀的方案为：方案一、STM32（主控）+ESP8266（联网）；方案二、ESP32（主控+联网）。
本项目采用了方案一。由于屏幕采用的是240x240的彩色屏幕，每个像素点由16位数据（2个字节，RGB565）组成，故屏幕一帧需占用240x240x2=115200个字节，已超过100KB。虽然LVGL图形库不要求主控的RAM能够存放一帧图像，但很多时候，为确保画面不卡顿，主控的RAM空间应尽可能大，故STM32F1系列无法选用，可考虑STM32F4系列。
考虑到SPI通信速率与RAM容量的需求，本项目采用了STM32F407VET6作为主控芯片。该芯片RAM为192KB（其中64KB为CCMRAM，无法配合外设工作，但可分配给LVGL计算图像），ROM为512K。SPI1最快42M，SPI2最快21M，可分别用于控制显示屏与FLASH。
ESP8266：本项目采用的型号为ESP8266-12E。获取天气可以通过连接心知天气等平台，发送对应命令即可获取信息。获取时间可以采用发送AT+CIPSNTPCFG和AT+CIPSNTPTIME命令的方式。若ESP无法识别上述命令，则可能需要更新ESP内部固件，可通过ESP官方的flash_download_tool软件更新固件。
1.3寸IPS彩屏：用于画面显示，本项目采用的是中景园的1.3寸显示屏，插接式。该显示屏支持SPI或并口控制。其中，并口采用的是8080协议，作者本人已通过操纵IO引脚模拟该协议，并测试速度，发现屏幕刷新速度远不如SPI+DMA，故最后采用了SPI+DMA的方式控制屏幕。考虑到MCU片内有FSMC外设，通过FSMC模拟8080协议，速度应远高于SPI+DMA，但软件开发部分较为复杂，故暂时搁置该方式。电路中已设计FSMC连接，后续优化软件部分时，可以考虑切换控屏方式为FSMC+8080。
MPU6050：用于姿态检测，QFN24封装（焊接较麻烦，建议用风枪）。本项目的交互方式是摇晃，故需加入该传感器。将传感器传回的原始数据（加速度与角速度）经过姿态解算后可获得姿态角（俯仰、横滚、偏航）。通过检测俯仰角即可判断holocubic的上、下摇晃，检测横滚角即可判断holocubic的左、右摇晃。不建议采用偏航角判断某种动作，未加入磁力计的情况下，偏航角会有漂移情况，可能导致动作误判。
FLASH：本项目采用的型号为W25Q64，常用的SPI-FLASH，容量8M。内部存储了桌面GIF，天气图像，wifi信息，图库GIF等。其中图库存储的GIF每帧都是BMP格式，可直接刷新到屏幕上。其它图像存储格式为LVGL的图像格式（疑似jpg格式），需通过LVGL调度才能正常显示。
RGB彩灯：RGB彩灯内部集成了3个不同颜色的LED，注意不同颜色的LED限流电阻不同即可。该彩灯所连接的IO具有PWM功能，后续可实现呼吸灯，也可实现简单亮灭，用于提醒闹铃、系统故障等。
（2）原理图
主控板原理图：
大部分电路设计参考芯片datasheet推荐的电路即可，以下介绍一部分特殊的电路
复位电路：STM32的复位方式为低电平复位，默认情况下NRST处应为高电平。当需要复位时使NRST处变为低电平，并保持一段时间，随后恢复高电平。低电平保持的时间取决于单片机的要求。
本电路中，当系统上电时，电容充电，视为通路，电流由VCC3.3出发，经过电阻R1随后接地，故NRST处为低电平。随后，电容充电结束，视为断路，电流由VCC3.3出发，经过电阻R1，最后流入NRST，此时NRST恢复高电平，复位成功。可以通过更改电容的取值来改变低电平保持的时间，以满足不同单片机对低电平时间的要求。但在实际应用中，电子产品往往不仅在系统上电时需要复位，遇到功能异常等特殊情况时，也需要进行复位操作。所以，该复位电路中额外增加了手动复位的功能，这便是按键K1的作用。当按键K1按下时，电流由VCC3.3出发，经过电阻R1，随后流到GND，此时NRST的电位为低电平。当松开按键时，K1处相当于断路，NRST恢复高电平，手动复位成功。
指示灯：焊接完成后，烧录程序点亮D1，可以测试芯片工作。D2为电源指示灯，上电即亮。
降压电路：采用Type-C端口进行供电，需要将端口电压转换为STM32的常用工作电压3.3V，故采用AMS1117-3.3
Type-C接口：常见的供电接口可采用USB或Type-C，本项目采用Type-C接口，与手机充电口相同，无需专门配线，不区分正反，更方便。为方便PC机与holocubic通信，以实现电脑投屏、命令控制的功能，电路中添加了CH340N，可实现USB转串口，波特率最高可达2Mbps。
晶振电路：25M晶振作为STM32的HSE提供时钟源输入，在STM32的时钟函数中，将25M时钟进行M=25分频，再经过N=336倍频，P=2分频，可以得到(25M/25)*336/2=168M的SYSCLK，作为系统工作时钟。
屏幕板原理图：
电容C2用于滤除干扰，R2为下拉电阻。两个FPC座子，一个连接屏幕，另一个连接FFC排线的一端（另一端连接主控板）
电容C2用于滤除干扰，R2为下拉电阻。两个FPC座子，一个连接屏幕，另一个连接FFC排线的一端（另一端连接主控板）。
2.焊接成品
该图为焊接完成的板子，左边是已连接屏幕的屏幕板，右边是主控板。白色的是FFC排线，通过该线可连接两块板子。
安装示意图（未放棱镜，未装外壳后盖）
三、外壳设计
此处推荐个fusion360实操视频，学完后自己摸索一段时间，两三天即可完成该外壳模型建模。该内容不属于嵌入式相关技术，此处不详细阐述。
https://www.bilibili.com/video/BV19p4y147aX?share_source=copy_web外壳设计大致流程：
1.从AD导出PCB模型，在fusion360中打开该模型
2.在fusion360中，基于PCB模型，利用拉伸工具等建模外壳
3.通过“切割实体”工具将外壳分为两部分，以便安装时放入电路板。外壳应预留螺丝孔，电路板放入后，通过螺丝固定两部分外壳。以下为项目总模型：
四、软件设计
一、通信层：（1）MPU6050数据获取、DMP移植
MPU6050采用IIC通信，设备地址为0x68。本项目中采用的是软件模拟IIC，IIC过程较固定，此处不赘述。完成一系列信号时序模拟后，只需调用IIC_WriteDataToIMU及IIC_ReadDataFromIMU即可读写该传感器，调用MPU6050_InterruptInit即可完成中断初始化（每当MPU6050数据采集完成，会通过拉低某个引脚通知MCU处理数据，故此处需要初始化外部中断）。以下为初始化部分代码：void MPU6050_Init(void) { IIC_PinInit(); MPU6050_InterruptInit(); //bit7=1时复位,bit6=1时睡眠,bit5=1时循环睡眠和唤醒,bit3=1时使能温度传感器,bit2~0选择时钟 IIC_WriteDataToIMU(MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 0x00); //取消睡眠 //输出频率分频可得采样率。输出频率为8k,bit7~0取值为a，陀螺仪采样率 = 8k/(1+a) IIC_WriteDataToIMU(MPU6050_RA_SMPLRT_DIV , 0x07); //陀螺仪采样率，1KHz //等于0x00或0x07时，陀螺仪输出频率8K，其它时候1K IIC_WriteDataToIMU(MPU6050_RA_CONFIG , 0x06); //低通滤波器的设置 //bit7~bit5为1时使能自检，bit4~bit3用于设置陀螺仪范围 IIC_WriteDataToIMU(MPU6050_RA_GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s) //bit7~bit5为1时使能自检，bit4~bit3用于设置加速度计范围 IIC_WriteDataToIMU(MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG , 0x00); //配置加速度传感器工作在2G模式，不自检 }
初始化完成后，可通过读取0x3b,0x43地址的数据获取加速度计与陀螺仪的原始数据。但仅得到加速度与角速度无法直接用于项目，需要将原始数据转换为常用的姿态角。故此处需要导入DMP库，DMP全称Digital Motion Process，可用于姿态解算。
此链接为其它大神移植DMP的教程：
https://www.bilibili.com/video/BV17h411p7s3?p=2&vd_source=8faa99cf91f9a2f883ecb117349e29c0
以下摘取移植DMP的核心步骤：（除核心步骤外，移植过程仍有大量坑，结合教程看更佳）
1.实现IIC的读写函数。供Sensors_I2C_WriteRegister、Sensors_I2C_ReadRegister调用
2.实现延时函数、全局ms中断。供delay_ms及get_tick_count调用
3.实现printf，便于log_i,log_e打印数据
4.外部中断初始化，在中断函数内调用gyro_data_ready_cb。（原因：IMU采集完成时，会拉低某个引脚，引起MCU外部中断，通知MCU处理数据。此处通过中断时调用gyro_data_ready_cb，提醒DMP任务处理采集的数据。）
/* The following functions must be defined for this platform:
* i2c_write(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr,
* unsigned char length, unsigned char const *data)
* i2c_read(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr,
* unsigned char length, unsigned char *data)
* delay_ms(unsigned long num_ms)
* get_ms(unsigned long *count)
* reg_int_cb(void (*cb)(void), unsigned char port, unsigned char pin)
* labs(long x)
* fabsf(float x)
* min(int a, int b)
*/
#define i2c_write Sensors_I2C_WriteRegister
#define i2c_read Sensors_I2C_ReadRegister
#define delay_ms delay_ms
#define get_ms get_tick_count
#define log_i printf
#define log_e printf
#define min(a,b) ((a<b)?a:b)实现上述接口后，将库中main.c的main函数删减并拆分，可以得到MPU6050_DMP_Init和MPU6050_DMP_Task函数（此步骤教程内无），分别用于初始化DMP库、DMP解算姿态。上电后，调用一次初始化，后续只需调用MPU6050_DMP_Task即可解算姿态角。以下为上述两个函数的代码：
unsigned char accel_fsr, new_temp = 0;
unsigned long timestamp;
void MPU6050_DMP_Init(void)
{
inv_error_t result;
unsigned short gyro_rate, gyro_fsr;
struct int_param_s int_param;
result = mpu_init(&int_param);
if (result) {
printf("Could not initialize gyro.\n");
}
result = inv_init_mpl();
if (result) {
printf("Could not initialize MPL.\n");
}
inv_enable_quaternion();
inv_enable_9x_sensor_fusion();
inv_enable_fast_nomot();
inv_enable_gyro_tc();
inv_enable_eMPL_outputs();
result = inv_start_mpl();
if (result == INV_ERROR_NOT_AUTHORIZED) {
while (1) {
printf("Not authorized.\n");
}
}
if (result) {
printf("Could not start the MPL.\n");
}
mpu_set_sensors(INV_XYZ_GYRO | INV_XYZ_ACCEL);
mpu_configure_fifo(INV_XYZ_GYRO | INV_XYZ_ACCEL);
mpu_set_sample_rate(DEFAULT_MPU_HZ);
mpu_get_sample_rate(&gyro_rate);
mpu_get_gyro_fsr(&gyro_fsr);
mpu_get_accel_fsr(&accel_fsr);
inv_set_gyro_sample_rate(1000000L / gyro_rate);
inv_set_accel_sample_rate(1000000L / gyro_rate);
inv_set_gyro_orientation_and_scale(
inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_pdata.orientation),
(long)gyro_fsr<<15);
inv_set_accel_orientation_and_scale(
inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_pdata.orientation),
(long)accel_fsr<<15);
hal.sensors = ACCEL_ON | GYRO_ON;
hal.dmp_on = 0;
hal.report = 0;
hal.next_pedo_ms = 0;
hal.next_temp_ms = 0;
get_tick_count(×tamp);
dmp_load_motion_driver_firmware();
dmp_set_orientation(inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_pdata.orientation));
hal.dmp_features = DMP_FEATURE_6X_LP_QUAT | DMP_FEATURE_TAP |
DMP_FEATURE_ANDROID_ORIENT | DMP_FEATURE_SEND_RAW_ACCEL | DMP_FEATURE_SEND_CAL_GYRO |
DMP_FEATURE_GYRO_CAL;
dmp_enable_feature(hal.dmp_features);
dmp_set_fifo_rate(DEFAULT_MPU_HZ);
mpu_set_dmp_state(1);
hal.dmp_on = 1;
}
void MPU6050_DMP_Task()
{
unsigned long sensor_timestamp;
int new_data = 0;
get_tick_count(×tamp);
if (timestamp > hal.next_temp_ms) {
hal.next_temp_ms = timestamp + TEMP_READ_MS;
new_temp = 1;
}
if (!hal.sensors || !hal.new_gyro) {
return;
}
if (hal.new_gyro && hal.dmp_on) {
short gyro[3], accel_short[3], sensors;
unsigned char more;
long accel[3], quat[4], temperature;
dmp_read_fifo(gyro, accel_short, quat, &sensor_timestamp, &sensors, &more);
if (!more)
hal.new_gyro = 0;
if (sensors & INV_XYZ_GYRO) {
inv_build_gyro(gyro, sensor_timestamp);
new_data = 1;
if (new_temp) {
new_temp = 0;
mpu_get_temperature(&temperature, &sensor_timestamp);
inv_build_temp(temperature, sensor_timestamp);
}
}
if (sensors & INV_XYZ_ACCEL) {
accel[0] = (long)accel_short[0];
accel[1] = (long)accel_short[1];
accel[2] = (long)accel_short[2];
inv_build_accel(accel, 0, sensor_timestamp);
new_data = 1;
}
if (sensors & INV_WXYZ_QUAT) {
inv_build_quat(quat, 0, sensor_timestamp);
new_data = 1;
}
} else if (hal.new_gyro) {
short gyro[3], accel_short[3];
unsigned char sensors, more;
long accel[3], temperature;
hal.new_gyro = 0;
mpu_read_fifo(gyro, accel_short, &sensor_timestamp,
&sensors, &more);
if (more)
hal.new_gyro = 1;
if (sensors & INV_XYZ_GYRO) {
inv_build_gyro(gyro, sensor_timestamp);
new_data = 1;
if (new_temp) {
new_temp = 0;
mpu_get_temperature(&temperature, &sensor_timestamp);
inv_build_temp(temperature, sensor_timestamp);
}
}
if (sensors & INV_XYZ_ACCEL) {
accel[0] = (long)accel_short[0];
accel[1] = (long)accel_short[1];
accel[2] = (long)accel_short[2];
inv_build_accel(accel, 0, sensor_timestamp);
new_data = 1;
}
}
if (new_data) {
inv_execute_on_data();
read_from_mpl();
}
}每当MPU6050_DMP_Task完成一次姿态解算，则会调用read_from_mpl函数。全局变量中有Pitch,Roll,Yaw，分别代表俯仰角、横滚角、偏航角。在read_from_mpl函数中修改上述全局变量，即代表更新了姿态角，其它函数可通过读取上述全局变量获取当前姿态。以下为该函数代码：
extern float Pitch,Roll,Yaw;
static void read_from_mpl(void)
{
long data[9];
int8_t accuracy;
unsigned long timestamp;
if (inv_get_sensor_type_euler(data, &accuracy,
(inv_time_t*)×tamp))
{
Pitch = data[0]*1.0 / (1 << 16);
Roll = data[1]*1.0 / (1 << 16);
Yaw = data[2]*1.0 / (1<<16);
}
}（2）SPI+DMA读写FLASH
由于SPI效率直接决定了显示屏帧率和FLASH读写速度，故应先分析SPI效率，分析过程见下图：
查询SPI控制寄存器SPI_CR1的BR[2:0]可知，SPI的通讯速率至少为fPCLK/2，而fPCLK是指SPI挂载的APB总线的效率。可得f(SPI1) = f(APB2)/2 = 42M,f(SPI2) = f(APB1)/2 = 21M。SPI1最高42MHz，SPI2最高21MHz，为保证显示效果最佳，应让效率较高的SPI1用于刷屏，效率较低的SPI2用于FLASH读取图像。
本项目中，SPI通信采用硬件SPI，配置流程较固定，此处不阐述。经测试，纯硬件SPI通信速率远不如硬件SPI+DMA，且如果不采用DMA，刷屏会占用大量的CPU时间，故最终采用了硬件SPI+DMA的方案。由于STM32F4与F1的DMA机制略有区别，此处进行简单阐述。
下图分别为为F1和F4的DMA分配情况：
由上图可知，F4系列的DMA多了“数据流”的概念。F1只需配置DMAx的某个通道即可完成初始化，而F4的每个DMA有8个数据流，每个数据流有8个通道。初始化DMA时，需指定清楚需要哪个数据流的哪个通道。读FLASH需要用到SPI2，故需要配置DMA1的数据流3通道0。刷新屏幕需要用到SPI1，故需要配置DMA2的数据流3通道3。
由于读写FLASH使用的DMA和刷屏使用的DMA配置与使用流程类似，以下只介绍如何初始化FLASH的DMA以及如何利用DMA读取FLASH。刷屏使用的DMA原理类似，不赘述。
初始化DMA1步骤：
1.开时钟、复位DMA
2.配置DMA1的数据流3通道0，其中(SPI2_BASE+0x0C)为SPI的数据寄存器地址，DMA将从该地址读取len个字节到data数组。最后四个成员DMA_FIFOMode、DMA_FIFOThreshold 、DMA_MemoryBurst 、DMA_PeripheralBurst为F4固件库特有，照下面的代码配置即可，无需理会。
3.使能DMA
4.配置DMA更新中断。（由于DMA开始传输后，CPU进行别的工作，需要中断提醒CPU传输已完成，故需要配置DMA更新中断）
初始化DMA1代码：
void SPI2DMA_Init(u8 data[],u16 len)
{
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Stream3);
while(DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream3) == ENABLE); //等待复位完成
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (SPI2_BASE+0x0C);
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)data;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = len;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //只传输一次
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
DMA_Init(DMA1_Stream3,&DMA_InitStructure);
DMA_Cmd(DMA1_Stream3,ENABLE);
while(DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream3) == DISABLE); //等待使能完成
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream3_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}DMA读FLASH步骤：
1.配置SPI与DMA
2.向FLASH发送读取命令（需提前关闭DMA，避免发送命令时，FLASH返回的应答误触DMA）
3.使能DMA读取返回数据（需提前关闭SPI全双工，变成只读模式，否则读取FLASH时需MCU不停发送无效数据DUMMY）
4.实现DMA中断函数（用于提醒CPU传输完成）
DMA读FLASH代码：
void FLASH_DMAReadData(u8 block,u8 sector,u8 data[],u16 len)
{
u32 realAddress = block*65536 + sector*4096;
SPI_DeInit(SPI2);
SPI2DMA_Init(data,len); //每次重新设置DMA之前，需把SPI时钟关掉，否则会出现漏一个字节的bug
SPI2_Init();
SPI_I2S_DMACmd(SPI2,SPI_I2S_DMAReq_Rx,DISABLE); //避免写入地址时，从机返回DUMMY导致误触DMA
DMA_ITConfig(DMA1_Stream3,DMA_IT_TC,DISABLE);
SPI2_CS_DOWN;
SPI_WriteReadData(0x03); //读命令
SPI_WriteReadData(realAddress>>16);
SPI_WriteReadData(realAddress>>8);
SPI_WriteReadData(realAddress);
SPI2->CR1 |= (1 << 10); //关闭全双工，无需发DUMMY即可获取数据，方便DMA工作
SPI_I2S_DMACmd(SPI2,SPI_I2S_DMAReq_Rx,ENABLE); //一旦接收数据寄存器非空，产生请求
DMA_ITConfig(DMA1_Stream3,DMA_IT_TC,ENABLE);
}
u8 DMA1_COMPLETED = 0; //全局变量，用于标记DMA传输完成
void DMA1_Stream3_IRQHandler(void)
{
if(DMA_GetITStatus(DMA1_Stream3,DMA_IT_TCIF3))
{
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream3,DMA_IT_TCIF3);
SPI2->CR1 &= ~(1 << 10); //恢复SPI的全双工
SPI2_CS_UP;
DMA1_COMPLETED = 1;
}
}（3）SPI+DMA读写显示屏、LVGL移植
刷屏的SPI+DMA与前面类似，不赘述。需注意的是显示屏初始化时，0x36寄存器可以设置显示屏刷新方向，正常情况下赋值为0x00即可。但经过棱镜反射后的画面是镜像的，故需要赋值为0x80。（开发过程中，还未安装棱镜，为了看起来更直观，赋值为0x00即可，最后改成0x80）
此外，需要注意的是，当赋值为0x80后，不仅刷新方向会发生改变，刷新区域也不再是行0-239，列0-239，而是行80-319，列0-239。编写屏幕开窗函数时，应注意0x36寄存器内的值，若赋值0x80，则需要对行地址加80。刷新区域见下图红框区域：
此处介绍LVGL移植，后续做的页面都是基于LVGL图形库。
其它大神的移植教程：https://blog.csdn.net/weixin_42111891/article/details/124989266
核心移植步骤：
1.复制库到工程中
2.实现LCD_Color_Fill接口
3.ms定时中断中，添加lv_tick_inc(1)语句，用于为LVGL记录节拍
移植完成后，main中调用lv_init()，lv_port_disp_init()， lv_port_indev_init()三个函数初始化LVGL。这三个函数分别用于LVGL系统初始化，LVGL显示接口初始化，LVGL输入设备注册。本项目未用到输入设备，可不调用lv_port_indev_init函数。建好页面后，只需在while循环中调用lv_task_handler，显示屏就会自动显示该页面。
LVGL库中某些文件较重要的地方：
lv_port_disp.c
static lv_disp_draw_buf_t draw_buf_dsc_1;
static lv_color_t buf_1[MY_DISP_HOR_RES * 60]; /*A buffer for 10 rows*/
lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf_dsc_1, buf_1, NULL, MY_DISP_HOR_RES * 60); /*Initialize the display buffer*/此处的MY_DISP_HOR_RES60在LVGL库中原本应为MY_DISP_HOR_RES10。
用处：LVGL刷屏并不需要开辟全屏幕像素数240240那么大的显存，而是开辟MY_DISP_HOR_RES10个像素点的显存，每次将全部显存内容传到屏幕中。MY_DISP_HOR_RES的值是240，故每次在240240的屏幕中刷新24010个像素点，即10行。而整个屏幕有240行，每次刷新10行，共需要传输24次才能刷完整个屏幕。若扩大显存，可以减少传输次数，让DMA每次搬运大量数据，而不是多次启动DMA搬运少量数据。DMA擅长每次搬运大量数据，而不是多次启动，每次搬运少量数据，这样会导致传输效率慢，屏幕帧率下降，故此处显存的空间越大越好，建议整个项目开发完成后，查看剩余RAM大小，将剩余的空间分配给显存，本项目分配了240*60的显存空间。
lv_conf.h
#define LV_COLOR_16_SWAP 1此处最好改为1。原因：图像的每一个像素是16位的，而项目中DMA传输的单位设置为了8位，画面会出现颜色异常。
例如：一张全为红色的240240的页面，应使用u16类型，大小为240240的数组存储，且数组内元素值全都为0xF800（RGB565，前5位全1代表纯红色）。由于STM32的存储方式为小端模式，即低位数据放到低地址，故内存中存放红色的顺序是00 F8，数组内存放的元素全都是00 F8，那么会导致DMA搬运时按照该顺序搬运，画面显示的颜色将会全是0x00F8。而将宏定义LV_COLOR_16_SWAP设置为1，LVGL计算图像时会把前后两个字节颠倒，一张全为红色的240*240的页面，数组内的元素值将全都为0x00F8，再由于小端模式存放，DMA传输的数据将全是0xF800，画面成功显示红色。
# define LV_MEM_SIZE (60U * 1024U) /*[bytes]*/ 此处LVGL库中原本为32U1024U，本项目将其改为了60U1024U，该处的作用是定义LVGL计算图像的空间大小，越大越好。由于STM32F407VET6的RAM有64KB的CCMRAM，该内存无法与DMA等外设配合，故将其大部分空间都分配给LVGL计算图像。
使用CCMRAM需根据该资料配置keil：https://blog.csdn.net/qq_43509546/article/details/117032730
static LV_ATTRIBUTE_LARGE_RAM_ARRAY MEM_UNIT work_mem_int[LV_MEM_SIZE / sizeof(MEM_UNIT)] __attribute__((section("ccmram")));
配置完成后，在lv_mem.c中，修改上面的代码即可将LVGL的计算空间开辟到CCMRAM。
#define LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD 20 /*[ms]*/
该宏定义决定了LVGL刷新的最高帧率，每当LVGL超过LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD未刷新显示界面，就会刷新显示界面。该值过高会导致画面卡顿，该值太低也没作用，因为画面传输可能达不到LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD毫秒传输完成一帧，导致尚未传输完成就又执行一次刷新页面的任务。
若每次刷新页面是刷全屏，设置为每20ms刷一次全屏，那么页面的帧率就是50帧（50帧的效果看起来已非常流畅）。但由于显存大小有限，刷新页面并不是每次刷全屏，故达不到上述效果。但好在LVGL图形库较智能，页面部分改变的话不需要每次传输整张图像，而是传输页面被改变的部分（如全红的页面，页面下半截变为蓝色，则LVGL只会传输半张蓝图，而不是传输整张半红半蓝的图），这对提高帧率有显著的帮助。某些情况需要更新全屏页面时可能达不到理论效果50帧，但运行画面时，大部分情况不需要刷全屏，可以达到50帧的刷新效果。
#define LV_USE_PERF_MONITOR 0
#define LV_USE_MEM_MONITOR 0
#define LV_USE_REFR_DEBUG 0这三个宏定义在项目开发过程中可能用的到。第一个与第二个宏定义置1，可在显示屏角落显示当前页面帧率与内存占用情况，对实时掌握画面刷新效果有较大帮助。第三个宏定义置1会用随机的矩形框自动填充画面，较少使用。
（4）ESP8266通信
本项目联网采用ESP8266，MCU可通过串口以字符串形式发送AT指令与其通信。串口使用较简单，此处不阐述。
联网核心步骤：
1.发送AT+CWMODE=1，将ESP8266设置为station模式（station模式：连wifi，AP模式：开热点）
2.AT+CWJAP_DEF指令连接wifi
联网代码：
u8 wifiState = WIFI_NOCONNECT;
void ESP8266_ConnectWifi(void)
{
ESP8266_SendString("AT+CWMODE=1",50,ESP8266_NO_PROCESS_RETURN_DATA); //station模式
char wifiStr[200] = "AT+CWJAP_DEF=\""; //连wifi需发送的命令
strcat(wifiStr,cityWifiInfo.wifiName); strcat(wifiStr,"\",\"");
strcat(wifiStr,cityWifiInfo.wifiPassword); strcat(wifiStr,"\""); //将wifi账号密码连接到数组尾部
ESP8266_SendString(wifiStr,100,ESP8266_PROCESS_RETURN_DATA); //发送命令
while(strstr((char*)usart2RecvData,"OK")==NULL); //等待ESP8266返回OK，代表连接完成
memset(usart2RecvData,0,sizeof(usart2RecvData));usart2Pos = 0; //清除返回的数据
wifiState = WIFI_CONNECTED; //标记wifi连接成功
}读取天气：
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_44453694/article/details/111874441
获取时间：
1.发送AT+CIPSNTPCFG=1,8设置时域
2.发送AT+CIPSNTPTIME?，随后解析ESP8266通过串口返回的字符串即可获得时间
二、应用层：
1.FLASH数据烧录
holocubic桌面站启动时会从FLASH中读取wifi信息与图像信息，故holocubic在运行正式代码前，需要提前写入FLASH内容。本项目采用了新建一个keil工程的方式烧录FLASH。在该工程中利用条件编译的方式，进行多次编译和烧录。每次编译和烧录可以向外部FLASH写入少部分数据。经过多次编译与烧录，最终将全部数据写入FLASH。具体可参照FLASH烧录工程的代码。下图为FLASH中存储内容的分布图：
2.桌面显示
GUI设计采用NXP的GUI Guider软件，该软件可以随意拖拽组件到想要的位置，实现图形化设计界面，非常直观。每设计完一个页面，可以自动生成LVGL代码，只需将生成的代码移植到工程中，即可实现GUI Guider软件中设计界面，holocubic显示屏中显示画面的效果。将界面移植到keil的具体过程较复杂，可以参考教程链接。
其它大神移植教程：https://blog.csdn.net/qq_53000374/article/details/126546396
以下简单阐述本项目中移植时需注意的知识点：
知识点1：GUI Guider初次使用较难，需慢慢尝试。GUI Guider内设计界面结束后，点击Generate Code生成代码
知识点2：将生成的代码添加到工程时，为了区分不同页面，需要改动函数名、文件名
generated目录内：
guider_customer_fonts文件夹为自定义字体，可无视。
guider_fonts文件夹为在gui guider软件中，设计该页面时用到的字体。
images文件夹为gui guider软件中，设计该页面时用到的图像。
events_init.c和events_init.h，用于事件处理，本项目中没什么用。
gui_guider.c和gui_guider.h，很重要，内有各个切换各个页面的函数和各个页面的结构体类型定义。
guider_lv_conf.h，字体相关的一些宏定义。
setup_scr_screen.c，创建界面的函数，很重要，gui_guider.c中的函数会调用setup_scr_screen.c中的函数创建界面，并将该页面作为“显示页面”。
若keil工程中尚未移植一个页面，则直接将当前gui guider生产的generated文件夹中的东西都搬到keil工程中。例如gui_guider.c等源文件，keil工程内尚未有该文件，直接拿来用即可。虽然只有一个页面时，源文件可以直接拿来用，但建议进行一些命名更改，更改规则下面会提到。
若keil工程中已移植过页面，再次添加新的页面，则不能添加新的gui_guider.c等源文件到keil中，因为keil中已有同名文件，而是应该修改gui_guider.c等源文件的内容。
做法：
第1步.若新页面用到了原keil工程没有用到的字体，则从新页面的gui guider工程中复制缺失的字体源文件到keil工程。
第2步.若新页面用到了原keil工程没有用到的图片，若缺失，则同理。
第3步.将setup_scr_screen.c复制到keil工程中，并适当改名，如改名为setup_scr_deskop.c。
第4步.将gui guider软件生成的gui_guider.c的函数setup_ui复制到keil的gui_guider.c中，并适当改名，如改名为setup_ui_deskop，表明这是创建桌面界面的函数。将gui guider软件生成的gui_guider.h中的lv_ui类型定义复制到keil的gui_guider.h中，并适当改名，如改名为lv_ui_deskop，表明这是桌面页面的结构体类型。
（除了这些地方，其它地方也会出现setup_ui、lv_ui之类的旧名字，若出现则将它们改掉，一律抛弃setup_ui、lv_ui这种指代不明的命名方式，改为setup_ui_xx、lv_ui_xx）
第5步.若第1、2步添加了新的字体或图片，则在guider_fonts.h中添加字体的声明，在gui_guider.h添加图片的声明。
项目中有大量界面，故会有很多个setup_scr_xx.c类型的文件。创建页面最终是通过setup_scr_xx.c中的代码实现，只需让其它源文件调用这些代码即可。下图为整个项目开发完成时，gui_guider文件夹内的文件。可以看见，除了setup_scr_xx.c外，其它源文件只有一份。
蓝框内的文件夹存放了用到的字体和图片，不同的setup_scr_xx.c会用到不同的字体或图片，它们都存放在蓝框的文件夹内。声明字体的头文件guider_fonts.h也在蓝框的文件夹内，声明图片在gui_guider.h在蓝框外。
红框内为不同界面的setup_scr_xx.c文件，内部分别存放了不同界面的创建函数。gui_guider.c中会调用这些文件的函数，实现界面切换。
知识点3：gui_guider.c中的函数是如何实现界面切换的？
以下以切换至桌面界面为例讲解切换原理，相关的代码见下方gui_guider.h，gui_guider.c，setup_scr_deskop.c三个文件：
gui_guider.h
typedef struct
{
lv_obj_t *screen;
lv_obj_t *screen_gif;
lv_obj_t *screen_hour;
lv_obj_t *screen_min;
lv_obj_t *screen_second;
lv_obj_t *screen_city;
lv_obj_t *screen_weather;
lv_obj_t *screen_weather_info;
lv_obj_t *screen_date;
lv_obj_t *screen_week;
lv_obj_t *screen_weather_text;
lv_obj_t *screen_temperature;
}lv_ui_deskop;gui_guider.c
void setup_ui_deskop(lv_ui_deskop *ui){
setup_scr_deskop(ui);
lv_scr_load_anim(ui->screen,LV_SCR_LOAD_ANIM_FADE_ON,500,0,true);
}setup_scr_deskop.c
void setup_scr_deskop(lv_ui_deskop *ui)
{
//此处代码较多，不复制
}每个页面都有属于自己的lv_ui_xx类型，setup_scr_xx.c文件。本例中，桌面界面有属于自己的lv_ui_deskop类型和setup_scr_deskop.c文件。lv_ui_deskop类型结构体里面存放了各种指针，比如指向城市名label组件的指针screen_city、指向天气图标image组件的指针screen_weather等等。
gui_guider.c中setup_ui_deskop函数实现切换页面原理：
1.外部传入一个lv_ui_deskop类型指针ui，将该指针传入setup_scr_deskop函数。setup_scr_deskop函数是创建界面的函数，该函数会为lv_ui_deskop结构体内的各个指针申请空间，并赋初值（相当于申请了组件的空间，并让结构体中的指针指向这些组件）。
2.各个组件创建完成，调用lv_scr_load_anim函数将该页面作为“显示页面”，LVGL调度任务lv_task_handler会实时将“显示页面”传输到显示屏。
注意：gui_guider软件生产的代码，调用的是lv_scr_load函数，不是lv_scr_load_anim。这两个函数的区别：lv_scr_load_anim将当前页面作为“显示页面”之前，会释放之前作为显示页面的页面占用的内存，且页面更替时会有渐变的效果，更美观。lv_scr_load不会释放之前页面的内存，进行多次页面切换时，可能导致内存耗尽，系统死机，且页面更替无渐变效果。
知识点4：系统运行时，如何实时改动LVGL组件的内容？例如，当时间到达晚上十二点时，如何将界面的日期改为第二天。
LVGL中提供了lv_label_set_text等一系列函数接口，可以用于修改组件内容。将组件和字符串作为参数传入lv_label_set_text，即可修改某个label组件的内容。同理还有修改图片组件的lv_img_set_src函数、修改进度条组件的lv_bar_set_value函数等等。
故修改日期的大致流程为：MCU通过ESP8266获取到当前时间，检测到日期发生了改变，随即调用lv_label_set_text函数，将桌面页面中，日期对应的label组件的内容进行修改。由于目前桌面页面为“显示页面”，LVGL调度任务lv_task_handler检测到“显示页面”发生了变动，将图像信息传输到显示屏，用户即可在显示屏中看到日期的变化。
注：本项目中并不是直接调用lv_label_set_text函数，而是封装多了一层函数于set_scr_deskop.c中，名为updateDeskopDate，该函数调用了lv_label_set_text函数。其它源文件调用updateDeskopDate即可实现改变日期label组件的内容。本项目中，其它更改组件属性的函数，都采用上述方式编写，命名为updatexxx。这样做的原因有两个：1.安全性，其它文件不应随便调用lv_label_set_text函数，而应该由set_scr_deskop.c提供接口。2.若lv_label_set_text函数不在set_scr_xx.c调用，而是在其它文件调用，且参数为中文字符串时，会出现找不到中文字符的情况。疑似原因是set_scr_xx.c和其它.c文件的编码格式不同。
3.APP功能
此处简单阐述APP选择界面是如何做到滑动切换APP的，再介绍各个APP的设计思路。