其次，“绘图系统”一词有许多种阐明。 对有些人来说，它表示在喜好的绘画程序中绘制像素。 对其他人来说，它表示游戏机上运行的3D渲染软件。
对TouchGFX而言，嵌入式系统表示STM32微掌握器上的任意系统。 绘图系统表示有用户界面的运行频率为60帧每秒的交互式运用。
为了在嵌入式系统上实现绘图运用，我们考虑四个直接干系的紧张组件。当然，嵌入式系统可能包含许多其他组件，但其他组件与图形显示的干系性较小。
图 2-1 MCU、RAM、闪存和显示屏
简而言之，TouchGFX利用MCU，通过对闪存中的各个部分进行组合，创建和更新RAM中的图像。组合图像会被传输到显示屏。系统会视须要尽可能多地重复此过程。
微掌握器（MCU）
在这个过程中，MCU承担了所有的主要任务。它读取闪存中的图像，并将它们写入RAM。将半透明赤色文本领悟到图像上时，它打算得到的色彩并将其存储到RAM。 对圆的所有像素进行渲染并存储到RAM。 将图像从RAM传输到显示屏。
图 2-2 MCU供应CPU、内部闪存和内部RAM等
STM32系列MCU具有特定功能，如LTDC、Chrom-ART、Chrom-GRC等，为绘图系统的实现供应帮助。
RAM
所得打算图像（帧缓冲）存储在RAM中。 在更新图形时，MCU对RAM实行读和写操作。在将图像传输给显示屏时，再次对RAM实行读操作。
在多数情形下，所得图像被存储在MCU内部的RAM中。如果将所得图像存储在内部RAM中的方法不可行，可以添加外部RAM。
Flash
所有静态数据均存储在闪存中，例如：图像、字体和文本。闪存由MCU读取，其内容被写入RAM或与RAM内容进行组合。
在大多数情形下，由于内部闪存很少能够容纳下所有图像资源，因此设置中会增加外部闪存。对付十分大略的运用，内部闪存可以知足需求。
空想的做法是对闪存进行存储器映射（STM32U575支持存储器映射），以便从闪存直接读取像素并写入RAM。或者，如果不对闪存进行存储器映射（STM32G070采取SPI接口读写），可将闪存内容传输到RAM，然后再从RAM读取。
显示
显示屏将图像实际显示给人眼。RAM中存储的打算后的图像（帧缓冲）由MCU按固定时间间隔发送到显示屏。
1.1.2 色彩格式色彩是由显示屏的像素呈现出的样子。这些色彩来自帧缓冲存储的值。在传统意义上，绘图系统中能够表现、利用和显示的色彩数量是有限的。这同样适用于TouchGFX和TouchGFX运用。
像素色彩数量会影响到运用的许多方面。从显示屏上看到的实际内容到帧缓冲所需的内存花费，以及整体性能。 本节将进一步先容TouchGFX中的色彩和可用的色彩格式，并指出其优缺陷。
色彩
TouchGFX中的色彩是红、绿和蓝分量的三元组，即RGB色彩。每个色彩分量的范围为0至255。0表示该分量无浸染，255表示该分量处于最大值。全玄色表示为RGB色彩 (0，0，0)，全白色表示为 (255，255，255)。 亮绿色为 (0，255，0)，半亮红为 (128，0，0)，暗紫色为 (64， 0，64)，诸如此类。
图 2-3 部分RGB色彩
灰度
灰度运用的所有色彩均为灰色，包括从玄色到白色之间的所有灰色，因此用灰色强度（而不是RGB值）表示。 可将灰度色彩理解为R = G = B的RGB色彩。
不透明度
在某些情形下，我们会考虑为色彩增加一个描述色彩不透明的分量。与色彩的其他分量一样，不透明度的范围为0至255。有不透明度的色彩称为RGBA色彩。A表示alph，是不透明度利用的传统名称。
完备不透明的玄色表示为 (0,0,0,255)，有一些透明的赤色表示为 (255,0,0,128)，诸如此类。
图 2-4 白色和灰色之上的一些RGBA色彩
当色彩并非完备不透明时，需将它与已存在的色彩进行稠浊。这种色彩稠浊称为Alpha稠浊。
色深
色深是指帧缓冲存储的用于描述每种色彩的位数。我们将该值表示为每像素位数，简称bpp。利用的位数越多，可描述的色彩越多。常用的色深为24 bpp。由于每一位都可以是有或无，这表示可以呈现224 = 16777216种不同色彩。另一个较少利用得稍色深是1 bpp。此色深适用于黑白运用，只能呈现21 = 2种不同色彩。
TouchGFX支持下列色深：
32 bpp - 16777216种色彩及相应不透明度值
24 bpp - 16777216种色彩
16 bpp - 65536种色彩
6/8 bpp - 64种色彩
4 bpp - 16种灰度色彩
2 bpp - 4种灰度色彩
1 bpp - 2种灰度色彩
关于色彩分量范围的注释。当利用的色深小于24 bpp时，红、绿和蓝分量中每一个的范围并不直接取0至255。 以16 bpp的赤色分量为例，范围为0至31。 我们将值31视为16 bpp色深时能够表现的最红的色彩，即24 bpp色深时的值255。 一种理解办法是16 bpp色深的色彩只是24 bpp色深可能表现的色彩的一个子集。
在6/8 bpp色系中，每个像素利用6位表示色彩信息（2位分别表示赤色、绿色和蓝色）。 为了简化帧缓存访问，每个像素从6位增加至8位（1字节）。 帧缓存中多余的两位未利用。
格式
在确定表示色彩所需的位数后，我们进一步研究位的内容。色彩通过位来描述赤色、绿色和蓝色，但色深本身并不能指定像素中位的顺序（格式）。 例如： 先是蓝色，再是绿色，接着是红，或者顺序相反。
像素色彩格式
根据运用的色深，可利用某些特定的色彩格式。
RGB888
在TouchGFX中，色深为24 bpp的色彩的色彩格式为RGB888。 这意味着对红、绿和蓝分量中的每一个利用8个比特位。以亮紫色RGB (255,0,255) 为例，通过将分量组合成一个色彩值来表示这种色彩。
uint32_t brightPurpleRGB888 = 255 << 16 | 0 << 8 | 255 << 0;
在这种格式中，赤色位于最高的8位，然后是绿色，蓝色位于最低的8位。
RGB565
TouchGFX对16 bpp色彩利用色彩格式RGB565， 即红、绿和蓝色分别为5位、6位和5位。 由于赤色有5位，完备亮起为31，因此代码中的亮紫色。
uint16_t brightPurpleRGB565=31<<11|0<<5|31<<0；
RGBx2222， xRGB2222，BGRx2222，xBGR2222
对付6 bpp色彩，TouchGFX支持4种不同色彩格式：RGBx2222、xRGB2222、BGRx2222和xBGR222。 前述格式中之以是有x，是由于6位色彩按字节的形式存储。 为了构成字节，用2个比特位添补色彩。 同时供应RGB和BGR是考虑到一些显示屏的须要，这样则无需在向显示屏发送像素前转换像素。 在RGBx2222模式下，表示亮黄色的代码如下。
uint8_t brightYellowRGBx2222 = 3 << 6 | 3 << 4 | 0 << 2;
GRAY4，GRAY2，BW
对付每种灰度色深，TouchGFX都相应的支持其对应的色彩格式。4 bpp的色彩格式表示为GRAY4，2 bpp为GRAY2，1 bpp为BW（表示玄色和白色）。对付4 bpp，全白色为。
uint8_t whiteGRAY4 = 15;
TouchGFX有一项赞助功能，可返回色彩在当前色彩格式下的精确表示方法。
#include <touchgfx/Color.hpp>...aColor = Color::getColorFromRGB(255,0,128);
图像格式
图像是大多数UI运用的主要部分，图像由色彩添补而成。在TouchGFX中，图像存储在存储器中，由特定格式的色彩添补而成。在许多情形下，图像利用支持的像素色彩格式中的一种，但也可以利用其他图像格式。在绘制前，特定图像色彩格式下的图像中的像素会被转换为得当的像素格式。
图 2-5 图像色彩格式
这些图像格式中的一些格式（L8）按照色彩查找表（称为CLUT）来呈现干系图像并索引到该表中。L8图像中色彩数量的最大可能值为28 = 256。L8格式占用的空间比非L8格式少，以包含200种不同色彩的100 x 100图像为例，存储为ARGB8888格式时的空间占用量为100 x 100 x 32位 = 40000字节，存储为L8_ARGB8888格式时为100 x 100 x 8位 + 200 x 32位 = 10800字节。
图像格式BW_RLE按连续的玄色和白色存储色彩，而不是存储单一像素色彩。在许多情形下，这种格式也可以更高效地利用存储空间。别的格式与以上像素色彩格式相同。
帧缓存格式
并非所有图像格式都可用作帧缓存格式，L8格式不能用作TouchGFX中的帧缓存格式，由于无法在帧缓存中稠浊两个图像。
字节和像素顺序
常日利用字节指针访问24位格式RGB888和32位格式ARGB888。此时，须理解像素以小端顺序存储。
以32位色0xFFFF7700为例（alpha=0xFF，赤色=0xFF，绿色=0x77，蓝色=0x00）。 当色彩位于32位变量或寄存器中时，值为0xFFFF7700。 当色彩存储在内存中时，存储的字节为{0x00、0x77、0xFF、0xFF}，这与BGRA顺序对应。
同样，16位格式RGB565始终通过16位指针访问，因此字节顺序并不主要，但会在内存中交流。
对付8位格式，例如：ARGB2222，该色彩适宜一个字节（两个最高位中的alpha），字节存储不变。
较小格式GRAY4、GRAY2和BW可按两种顺序存储。低位可以是最左边的像素或最右边的像素。如果低位是最左边的像素，我们称之为LSB模式，反之则为MSB模式。
图 2-6 帧缓冲格式
文本格式
文本，更准确地说是字形，也以特定色彩格式存储在存储器中。TouchGFX中可供给用的文本色彩格式为。
图 2-7 文本色彩格式
字形格式犹如小幅图像，每个色彩条款都存储了每个像素的不透明度。因此，之后不仅能运用实际色彩以及红、绿和蓝分量，还能绘制如存储字形“A”的蓝色和赤色版本。
每个字形利用的位数越多，常日就会显得越平滑和都雅
视觉质量
对付嵌入式图形，我们希望得到最高视觉质量，但同时也需考虑内存的花费量。
因此，常日趋向于利用RGB565色彩格式，而不是内存花费量更大的RGB888色彩格式，一样平常而言，应在考虑存储需求的同时选择视觉质量最高的色彩格式。
抖动
在不同色彩格式下呈现图像时，TouchGFX利用抖动技能来改进图像的视觉质量。抖动是一项广为人知的技能，它让图像的色彩看起来比实际色彩更丰富。 这是通过增加图像色彩的噪声来实现的。
例如，在将RGB888图像转换为RGB565图像时，不是大略地对每个色彩分量的低位进行斩波，而是在转换过程中为得到的每种色彩添加一些噪声，从而使转换后的图像看起来与原始RGB888图像相似但更丰富。
图 2-8 转换后的有和没有抖动的xRGB2222图像
由此可见，抖动可显著改进图像的感知质量。在近间隔不雅观察有和没有抖动的RGB565图像时，可以看到有抖动的图像与原图像险些完备相似，而没有抖动的图像的一些区域则存在明显的色带。这表明在许多情形下，用16位色彩足以得到看起来不错的界面。
性能
谈论的所有图像格式均针对绘制的“易用性”进行了优化。这意味着可以将图像或多或少地复制到帧缓冲，无需进行大量转换。这是故意为之，是TouchGFX能够在微掌握器上得到流畅图形的缘故原由之一。
在用TouchGFX设计UI时可利用.png图像，在编译时，会将每一幅图像转换为上述高效的图像格式中的一种。
Alpha稠浊
在运行韶光，图像数据的复制是通过常规CPU复制操作或利用MCU特性来完成的。如果图像包含不完备透明或不透明的像素，则须要用alpha稠浊技能将像素稠浊到背景上。 在一些STM32 MCU中，硬件支持这种稠浊功能。
1.1.3 帧缓冲区帧缓冲是存储器的一部分，图形引擎通过更新帧缓冲，将须要显示的下一帧图像包含进来。帧缓冲是RAM的一个连续部分，可以根据须要设定得当的大小。
图 2-9 帧缓存空间
帧缓冲具有相应的宽度和高度。因此，我们常日将帧缓冲视为存储器的一个二维部分，可通过x、y坐标检索。
图 2-10 2D帧缓存空间
帧缓冲具有相应的色彩格式。帧缓冲中的每个条款都是该色彩格式下的色彩。我们将帧缓冲中的每一个这样的条款称为像素。通过打算帧缓冲中像素的存储地址和更新存储的色彩，可以更新帧缓冲中位置 x,y 处的像素色彩。
uint32_t pixelAddress = x + y WIDTH;framebuffer[ pixelAddress ] = newColor;
同样地，我们可以获取帧缓冲中像素的色彩并用在打算中。例如，暗化帧缓冲中像素的色彩（假设有暗化函数可用）。
uint32_t pixelAddress = x + y WIDTH;framebuffer[ pixelAddress ] = darken( framebuffer[ pixelAddress ] );
对付帧缓冲存储器，常日不会如前文所述逐一读写像素，而是利用系统的底层硬件功能（如Chrom-ART DMA）进行读写。
色彩
在TouchGFX中，帧缓冲的像素色彩格式可以是：
灰度1、2或4位每像素（bpp）灰度
高/真彩16、24或32 bpp色彩
每个像素利用的位数越多，帧缓冲能够呈现的颜色就越清晰，此外，每个像素利用的位数越多，帧缓冲花费的存储空间就越多。
显示屏
帧缓冲的内容终极会被传输到并显示在物理显示屏上。因此，帧缓冲与显示屏的像素宽度和高度相同是十分常见的。
图 2-11 24bpp帧缓冲内容和显示屏显示内容
帧缓冲的位置
下面是一个基于微掌握器的绘图系统的极简图。
图 2-12 绘图系统简图
帧缓冲可以位于MCU内部或外部RAM中。
图 2-13 帧缓冲的可能位置
每个可能位置都具有潜在的上风和不敷。
内部RAM
如果帧缓冲位于MCU内部的RAM中，对帧缓冲的读和写访问会尽可能快地完成。这意味着TouchGFX运用的运行会非常流畅。反过来，部RAM是十分稀少的资源，被系统的许多部件利用，因此，帧缓冲大量占用内部RAM大概不可行。
如果可行，由于无需额外的RAM，在内部RAM中供应帧缓冲可以降落系统的总体本钱。
外部RAM
如果系统有外部RAM，可以选择在外部RAM而不是内部RAM中供应帧缓冲。对外部RAM的读和写访问常日会比内部RAM慢，但外部RAM的空间量常日大得多。因此，有时候这是唯一可行的办理方案。MCU可能具有一些功能（如缓存），可加快外部RAM的访问速率。
自带RAM的显示屏
显示屏上可能嵌入了存储器，详细取决于系统中显示屏的类型。这段存储空间用来保存显示屏“实际”像素的内容。显示屏中保存像素的存储空间，意味着在显示屏仍活动时，MCU可能处于空闲状态。
由于显示屏存储器并非存储器映射，既不打算也不适宜用于像素的随机读取或写入，因此不可能将TouchGFX帧缓冲放在在显示屏自带的RAM中。 相反，TouchGFX将帧缓冲置于内部或外部RAM中，并在适当的时候将其传输到显示屏RAM。
帧缓冲的数量
TouchGFX可在运用中利用一个、多个或不敷一个的帧缓冲。帧缓冲的数量会影响运用的视觉表现、性能和存储空间花费。
一个帧缓冲
一个帧缓冲足以完备容纳要传输到显示屏的所有像素。当板上的显示屏没有自带RAM时，须要（至少）一个帧缓冲。在这种情形下，如果所显示图形的繁芜度不会产生任何视觉失落真，则只需一个帧缓冲。
多于一个的帧缓冲
在TouchGFX中，具有多个帧缓冲表示有两个帧缓冲。一个帧缓冲用于写入下一幅须要显示的图像，另一个帧缓冲用于将图像传输到显示屏。这意味着不会发生失落真（如撕裂）。
少于一个的帧缓冲
少于一个的帧缓冲常日意味着：
花费的存储空间较少；
将实行更多绘制操作；
须要向显示屏传输更多内容；
在TouchGFX中，不敷一个的帧缓冲表示部分帧缓冲。部分帧缓冲方案只适用于具有自带显示RAM的显示屏。
存储空间花费
帧缓冲中的色彩数量和像素数量决定了帧缓冲花费的存储空间。
帧缓冲利用的存储空间常日为：宽 高 以位数计的色深 / 8 字节数。
图 2-14 不同屏幕的存储空间
当具有一个以上的帧缓冲时，花费的存储空间相应地较大。例如，当利用双重缓冲方案时，利用两个帧缓冲会花费两倍的存储空间。
当帧缓冲不敷一个时，由运用明确地分配和掌握存储空间的量。因此，存储空间的花费量是完备可定制的，但应把稳的是，利用量过少会影响整体图形性能。
1.1.4 图形引擎TouchGFX图形引擎的紧张用场是在嵌入式设备的显示屏上绘制图形。本节将供应TouchGFX图形引擎类型的概述及其事情事理的一些背景知识。
场景模型
图形引擎紧张可分为两类。
即时模式图形引擎供应一个API，使运用能够直接为显示屏绘制图像。运用卖力确保在精确的韶光激活精确的绘制操作。
保留模式图形引擎利用户能够操纵所显示组件的抽象模型。引擎卖力在得当的韶光将此组件模型转化为精确的图形绘制操作。
TouchGFX遵照保留模式绘图原则。 简而言之，TouchGFX供应用户可操纵的模型，然后TouchGFX卖力将此模型转化为渲染方法调用的优化凑集。
图 2-15 保留模式图形引擎
TouchGFX的保留模式图形引擎有许多上风。 紧张包括：
易用性：保留图形引擎易于利用。用户通过调用内部模型上的方法直接在屏幕上对组件进行配置，而不考虑实际的绘制操作。
性能：TouchGFX剖析场景模型，并优化在屏幕上实现模型所需的绘制调用。这包括特意不绘制隐蔽组件，只绘制和传输组件有变革的部分，以及管理帧缓存等。
状态管理：TouchGFX持续跟踪场景模型中的生动部分。这反过来为用户优化场景模型内容供应了便利。
TouchGFX保留模式图形方案的紧张不敷在于：
存储空间花费：呈现场景模型会占用一些存储空间。TouchGFX通过剖析场景模型和优化相应渲染成果达到其性能水平，常日每秒渲染60帧。为了减少TouchGFX场景模型利用的存储空间，设计者做了大量事情。在范例运用中，该模型所需的存储空间远低于1千字节。
1.1.5 主循环许多游戏引擎和图形引擎的事情办法（特殊是TouchGFX）都可以看作是无限循环。TouchGFX的主循环中有三种紧张活动：
采集事宜：采集触摸屏事宜、物理按钮按下事宜和来自后台系统的等。
更新场景模型：对采集的事宜做出相应，更新模型的位置、动画、色彩和图像等。
渲染场景模型：重绘模型中已更新的部分，并使之显示在显示屏上。
主循环的图解版本：
图 2-16 主循环
主循环的每次实行都表示运用的一个tick。
1.1.6 操作系统嵌入式设备越来越前辈，系统的大部分设备不仅处理图形用户界面，常日还处理繁芜的掌握算法和任务。举例来说，这些任务可以是电机掌握、数据获取或安全干系任务。许多前辈设备包含用来与数据中央通信的通信协议栈（如TCP/IP）或用来与其他本地设备通信的射频协议栈（如蓝牙）。
其他任务与用户界面的交互，在具有图形用户界面并只支持几项大略任务的大略设备中，可环绕用户界面代码构建全体运用。 除了常规的用户界面升级，运用实行的任务非常少，因此可将其他任务的实行相称成功地嵌入用户界面代码。
当设备包含具有独享时序哀求的更高等的“后台运行”功能（如调制电机）时，将很难将这两个任务合二为一。图形引擎必须持续绘制新帧，才能支持流畅的用户界面。 如果在运行其他任务时须要停息图形引擎任务的运行，帧率将会低落。 同样地，如果其他任务只在帧间、空闲韶光运行，那么在用户界面渲染繁芜场景时，由于空闲韶光较少，这些任务会受到影响。 这些影响使得UI任务与其他繁芜任务的手动交替变得困难。
嵌入式实时操作系统（RTOS）是一个轻量级的系统，它通过各种做事为运用供应支持，并为运用中的任务分配打算资源。RTOS可以帮助用户在许多独立但相互协作的任务中构建运用。 然后，在要用到这些任务时，RTOS会根据任务的优先级并发实行这些任务。我们乃至可以将一项作业分割成一个高优先级任务和一个低优先级任务。
TouchGFX可以在没有操作系统的情形下运行，也可以在RTOS中运行。不该用RTOS并不会降落TouchGFX的性能。可能会增加MCU负载，并增加与TouchGFX一起运行其他任务的难度。
1.1.7内存利用在本节中，我们将谈论TouchGFX运用的存储空间利用量。范例的TouchGFX运用利用4类存储器，但这取决于利用的硬件
图 2-17 存储器类型与浸染
静态存储分配
TouchGFX只利用静态存储分配。这意味着所有存储空间都是预先分配的。TouchGFX在运行时不从存储空间中获取分配。如果运用可以一开始就分配好存储空间，则可确保永久不会利用内存时产生越界。
资源
诸如图像、文本和字体之类的资源产会被转换为C++文件并链接到运用中。 资源的数据常日存储在外部闪存中，但也可存储在内部闪存中。 这是通过链接器脚本来掌握的。
在添加图像时，运用大小的增量与图像大小成正比。
在添加文本时，文本中的每个字符会导致运用大小增加两个字节。 如果同一个字符串利用了两次，运用大小只增加一次。
只有运用中利用的字符，才会从字符文件中获取。 这意味着如果运用中只利用大写字母A-Z，则运用中不包含字体中的小写字母a-z。 如果后续添加利用这些字母的文本，则运用中字体数据的量会增加。
闪存中字符的大小取决于选择的字体大小。 如果字体增大，运用大小也会增加。
Demo 1
下面是另一个示例：TouchGFX Designer中可以找到的TouchGFX Demo1的数据量。它包含5个界面和100多张图像：
图 2-18 STM32F746 Demo 1
图 2-19 STM32F746 Demo 1存储器利用情形
1.1.8 硬件选择本部分的目的是针对硬件决策前应考虑的事变供应一些辅导。每个产品都是不同的，因此有不同的标准和哀求。下面的内容将针对在决策前该当考虑些什么为用户供应灵感来源。
图 2-20 硬件选择的成分
以下主题涵盖显示屏外不雅观、系统内存需求、所需的UI性能和产品物理设计。
显示分辨率
显示屏有多种不同的分辨率和长宽比。常日，TouchGFX不依赖于这些参数中的任何一个。显示分辨率是选择得当硬件的紧张考虑成分之一，一样平常来讲，分辨率越高，像素越多，因此要渲染和传输的数据就越多。
STM32微掌握器常日支持高达16/24 bpp的XGA分辨率（1024768），也支持非标准分辨率，如宽显示屏或圆形显示屏。对付高于XGA的分辨率，常日须要在色深、每秒帧数等方面做折衷。
以下是3个标准分辨率的示例：
图 2-21 显示分辨率示例
还应考虑像素密度，虽然显示屏尺寸越大，分辨率越高，显示越清晰，但像素密度越高，本钱也越高。因此，在为运用选择分辨率时，该当确认以下这些问题：
终极目标用户群体是什么？ 作为消费者自然期望更高的像素密度，而实际工业运用每每会综合考虑产品本钱和集成度繁芜性来终极选择得当的像素密度参数。
在运用中会利用到大量的文本显示吗？
常常会在屏幕上一次性显示大量不同元素吗？由于更大的显示空间可以显示更多元素，或使部分元素显示更为清晰。
色深
第二个紧张考虑成分是色深(每个像素所对应的存储位数)，它决定了图像中每个像素可以存储的信息量，也意味着您可以为单个像素分配的颜色数量。
图 2-22 1位像素和24位像素的运用
显示屏可以支持不同的色深，16bpp GUI运用可以在24bpp显示屏上运行，但无法在只能显示16位色深的显示屏上运行24bpp运用。
显示带有很多细微颜色差别的繁芜图像每每须要更高的色深，以尽可能靠近源图像。 色深的选择与显示所需内存量每每存在冲突。
不要低估在较低色深上可以实现的效果，由于许多当代UI设计理念都环绕扁平化和颜色密集程度较低的运用（例如Google的质感设计）。 通过运用某种抖动算法，TouchGFX可以有效地在较低色深条件下实现繁芜图像。 下面的示例展示了可在较低色深根本上实现的效果：
图 2-23 低色深运用示例
在为运用选择色深时，该当确认以下这些问题：
运用须要显示真实生活图像吗？如果要利用真实生活图像或多层合成图像，建议在运用和显示屏中都利用24 bpp像素，由于在某些情形下，16bpp不敷以显示所有须要的颜色。 16bpp在很多情形下是足够的，并且仍旧是行业标准之一。
选用灰度颜色还是大略的6/8 bpp？真正须要实现的运用需求是什么？大概有些运用不须要大量颜色来精确传达其功能，因此可以选择较低色深。 这也减少了帧缓冲区大小，从而减少RAM需求。
对RAM和/或闪存容量有限定吗？限定色深将同时减少位图和帧缓冲区(RAM) 的需求。
帧缓冲区大小的打算
帧缓冲区是用来存储像素数据的地方，像素数据经由渲染后传输到显示屏。帧缓冲区大小很主要，由于更高的像素数量和更高的色深须要更高的RAM和显示接口的数据吞吐率。帧缓冲区大小以字节为单位通过以下办法打算：
显示宽度显示高度（每像素位数/8）
例如，一个分辨率为800x480具有16bpp色深的单帧显示帧缓冲区大小为：
800 480 (16 / 8) = 768.000 b (768.000/1024 = 750 Kb)
因此，当决定分辨率和色深时，请确保有足够的RAM供应支持。某些运用须要2个帧缓冲区，因此在上面的示例中，所需的RAM为750 KB 2 = 1500 KB。
图 2-24 缓冲区打算
显示
接口
可以选择具有不同显示接口（例如SPI、LTDC、MIPI-DSI）的显示屏，这些接口对所需的针数、带宽、支持的分辨率以及可能须要的外部RAM容量都有不同的影响。
尺寸
显示屏的物理尺寸也是主要的考虑成分之一。更大的显示屏常日更随意马虎操作，更随意马虎给出精确的触摸命令，但也须要更大的分辨率才能让眼睛更舒适，从而影响对更多内存和吞吐率的需求。如果显示屏上的信息在1-2米外显示，则文本、图标等须要足够大。
触控
触控显示屏紧张有两种类型：
电容式：电容式触控显示屏具有更高的触控灵敏度，如果运用须要更高等的触控操作（如拖动、滑动等），这一点很主要，这种类型也是当代设备中利用最多的。然而，它们也更贵，而且常日不能戴手套操作，如果这很主要，大概电阻式是办理方案。
电阻式：这种更便宜的替代品灵敏度要低得多，在阳光下的可见性也很差，但可以戴手套操作，由于它对意外交互的敏感性较低，而且常日抗性更好。因此，如果您所有的触控操作都由大略的按按钮组成，那么大概电阻式显示屏就足够了。
动画
如果硬件的吞吐率和打算能力不敷，运行繁芜的动画（如全屏转换、旋转和缩放）会对性能产生重大影响。在决定运用中的动画级别时，该当确认以下这些问题：
须要高速全屏转换吗？全屏转换须要渲染完全的帧缓冲区，因此依赖于足够的MCU周期，以及足够快的像素数据访问和传输。 所需的系统性能还取决于分辨率和色深。 高分辨率全屏转换常日推举用于STM32高性能产品。 某些转换须要额外的存储空间，因此可能须要更大内存量。
是否须要繁芜的纹理映射器动画，如旋转和缩放？当涉及到打算和传输位图时，动画纹理映射器在系统上可能非常密集，因此常日须要更高的MHz和高内存吞吐率。
机器设计哀求
产品的物理外壳哀求会有很大差异，并且会对所选硬件产生影响。家用电器对危险工业用场有其他哀求，因此，在揭示物理限定时，该当确认以下这些问题：
设计的产品须要非常小吗？例如，智好手表，它的外壳大小有限，这限定了PCB的大小，因此选择精确的组件很主要。 STM32供应多种MCU封装，例如WLCSP封装。
设计的产品会暴露于极度温度吗？电容式显示屏在极热或极冷时性能不佳。因此，如果将产品安装在如冷库等位置，则电阻式显示屏可能会供应更好的用户体验。STM32产品组合供应环境温度范围高达85、105和125度的微掌握器。
设计的产品是否须要对室外环境成分（例如，水或灰尘）具有很强抗性？不同的技能供应不同的质量和功能，添加保护盖板可能是一种选择。
设计的产品在强光下可见性主要吗？显示屏的发光强度和光通量各不相同，显示屏的光通量和发光强度越高，显示屏的可读性就越高。 添加一个分外盖板也可以改进这一点。 或者利用另一种也可以供应反射功能的显示技能。
每秒帧数
更高且稳定的每秒帧数（FPS）计数常日更好，由于这会使运用看起来更流畅。有时FPS不那么主要。 例如，在显示动画更新最少的静态GUI中。 在这种情形下，低本钱硬件可能更得当。但是，根据目标用户群，拥有俊秀流畅的运用和大量华美的动画也可以成为一个巨大的卖点，因此与硬件选择干系的任何方面都是一样，都是为了知足终极用户期望，并供应良好的用户体验。
图形用户界面的整体性能归结为系统级性能，包括如MCU、RAM、闪存、显示屏、接口吞吐率等组件，以及如STM32 Chrom-ART等硬件功能。下图描述了一些不同参数影响的概括图。 要选择精确的硬件，须要考虑这些参数。 还考虑到STM32 Chrom-ART可降落MCU负荷，因此在某些情形低落低了高MCU频率的主要性。
图 2-25 色深、动画、频率以及吞吐量等参数对FPS对的影响
硬件组件
微掌握器单元（MCU）是所有嵌入式办理方案的核心所在，在本钱和特性方面有许多不同的选择。在选择图形用MCU时，应考虑支持的显示屏接口、MCU封装、尺寸和可得到的图形性能，末了一点取决于两个紧张成分：
图像合成
MCU中集成的图形加速器的可用性。
系统中缓存存储器的可用性。
存储器存取和带宽
时钟频率和子系统总线频率。
对内部Flash和RAM存储器的存取。
除了图形，还必须考虑运用运行的其他方面（电机掌握和无线技能等）。这些成分都可能影响MCU的选择。本页将逐一先容不同MCU选项，以及在决定应为GUI驱动的运用选择哪种STM32 MCU时应考虑的参数。
图 2-26 STM32系列MCU运用于图形显示
频率
内核频率会极大地影响图形运用在屏幕刷新以及屏幕和动画的流畅性方面的性能。它会影响可从内部或外部存储器传输到显示屏帧缓冲的大量数据，还可能影响打算和动画。频率越高，在给定时间范围内能够传输的数据就越多，就能实现更繁芜的动画。STM32产品的内核频率最高为480MHz。须要把稳的是频率越高，功耗越大。
图形子系统频率
必须将内核CPU频率与图形子系统频率差异开来。图形子系统频率包括内部总线频率和图形计数器频率，以及内部和外部存储器的存取速率。图形子系统频率还会极大地影响整体图形性能。
示例
下面是从STM32H7上的内部RAM运行时，从理论上评估内核和子系统性能的示例：
CPU内核的运行频率为480MHz。
64位AXI总线频率为240MHz。
LCD-TFT显示屏掌握器（LTDC）利用64位AXI总线，在10个周期内实行8次传输。
内部RAM不会导致明显延迟，即0等待状态。
因此，LTDC外设访问时内部RAM的带宽为：
带宽 = 240 MHz x 8/10 x 8 字节 = 1,536 MB/s。
有了这样的带宽，当分辨率为800x480且色深为32bpp时，内部RAM可确保1000帧/秒（fps）的刷新率。常日会将对显示屏的传输限定在每秒60帧（通过调度像素时钟、边沿等），以免LTDC和内部RAM的带宽成为瓶颈。
嵌入式硬件加速功能
不同的STM32 MCU具有不同的内置硬件加速功能，有助于得到高性能的图形运用。
Chrom-ART
Chrom-ART是一种前辈的DMA，可以为实行图形操作供应赞助。 它也被称为DMA2D。许多STM32平台中集成了Chrom-ART加速器，它能够掌握和传输图像，而不会增加CPU负载。 它能够加快大多数图形操作的速率，如颜色添补、图像复制、稠浊和像素格式转换。
Chrom-ART加速器能够在一项操作中实行两个图层的稠浊，将初始像素格式转换为须要的输出像素格式，并将结果传输到存储器目标位置。Chrom-ART加速器还支持有颜色查找表（CLUT）的颜色模式。 这有助于节省存储空间。
以在STM32F496-EVAL板上运行的运用为例，当启用Chrom-ART时，CPU负载从82%降至4%。此外，STM32H7产品为Chrom-ART外设增加了从YCbCr模式转换至RGB模式的能力。此特性结合JPEG硬件编解码器，可减轻JPEG图像编码和解码时的CPU负载。
图 2-27 YCbCr转RGB硬件性能
具有上述特性的Chrom-ART加速器为图形运用供应了巨大上风。 TouchGFX（若选择的MCU中有供应）处理所有Chrom-ART特性，并将所有可能的绘图操作重定向至Chrom-ART外设而非CPU。
JPEG硬件编解码器
STM32H7和STM32F7系列供应硬件JPEG编解码器，用于图像和视频的编码和解码。如果UI运用须要播放视频文件或显示JPEG图像，则此特性十分主要。JPEG图像占用的存储空间常日较小。 JPEG硬件编解码器确保在运行韶光解码图像，而不会发生CPU超负载。一些TouchGFX演示利用JPEG硬件编解码器，减轻播放MJPEG视频时的CPU负载。
图 2-28 硬件JPEG编解码器性能
Chrom-GRC
在一些STM32微掌握器中，外设STM32 Chrom-GRC™（GFXMMU）旨在为向非矩形显示屏发展的新趋势供应高效支持。在寻址非矩形显示屏时，Chrom-GRC™外设可帮助运用减少存储帧缓冲所需的RAM空间。
对付圆形显示屏，外设可将存储空间哀求降落20%。在掌握非方形屏幕时，建议但不逼迫利用Chrom-GRC™外设。
图 2-29 通过Chrom-GRC外设优化存储器
内部Flash
利用位图资源的图形用户界面运用须要利用非易失落性存储器来存储数据。 在某些情形下，从内部闪存实行和访问内部Flash会比外部Flash快最多两倍。
由于内部Flash的大小有限，很多时候会用内部Flash来存储TouchGFX框架、屏幕定义和UI逻辑，而位图数据则存储在外部Flash中。
对图形运用利用的STM32产品组合的内部Flash大小介于几KB和几MB之间。当位图数据量与内部Flash不匹配时，可能须要用到外部存储器。
TouchGFX闪存哀求：
框架：60 KB至100 KB。
屏幕定义和GUI逻辑：1至100 KB。
这些数字取决于利用的框架特性，以及运用的大小和繁芜度。
内部RAM
内部RAM可用于存储帧缓冲的条件是帧缓冲的大小使之能够放入可用存储器。 或者，也可以为设置增加外部存储器。根据宽度、高度和色深打算帧缓冲的大小。 例如，对付具有HVGA分辨率（480x320）和16位色的显示屏，一个帧缓冲所需的存储空间为：
1个帧缓冲的大小 = 480 x 320 x 2 = 307.200字节
对图形运用利用的STM32产品的内部RAM大小介于几KB和几MB之间。TouchGFX RAM哀求：
框架：10 KB至30 KB
控件：1 KB至15 KB
不同运用的存储空间哀求可能不同。
u LCD掌握器
MCU的选择还取决于要利用的显示屏接口和分辨率。以800x480的分辨率为例，只能通过数据传输足够高效的接口来实现。 RGB-TFT和MPI-DSI接口常日用于更高分辨率，缘故原由是在许多情形下，带宽高于SPI或并行8080/6800。低分辨率显示屏常日内置掌握器和GRAM，可通过大略的SPI或8080/6800接口进行连接。
高分辨率显示屏（WQVGA及以上）常日没有内置掌握器和GRAM，因此掌握器需位于微掌握器侧。 STM32 MCU内置了RGB-TFT和MIPI DSI接口的掌握器。
图 2-30 图中显示了有/没有GRAM和显示屏掌握器的不同显示屏接口的4个示例。
封装& I/O
须要的I/O数量取决于选择的显示屏和外部存储器。 运行具有并行RAM/Flash的并行显示屏可能须要大量I/O，导致封装尺寸变大。
存储器接口
当微掌握器中的内部闪存和RAM不足用时，选择具有最得当外部存储器接口的得当MCU就变得十分主要。 STM32产品供应了不同的存储器掌握器外设，用于连接NOR、NAND、SRAM、SDRAM、LPSDR SDRAM和PSRAM存储器。
可变存储掌握器& 可变静态存储掌握器（FMC/FSMC）
除了支持静态RAM，FMC还为FSMC增加了动态RAM支持（SDRAM）。 可变存储掌握器（FMC）具有很高的外部存取速率和8、16特殊是32位数据总线，可实现与外部RAM之间的更高吞吐率，从而更好地支持更高分辨率。 FMC的每个存储区有独立的芯片选择。 FMC可以掌握用于数据的外部Flash、用于帧缓冲的外部RAM存储器和用于图形栈的堆扩展。
串行存储器接口
根据选择的STM32产品，可能有内置串行存储器接口，除了QSPI、PSRAM、OPI PSRAM和Hyper RAM存储器，还可以连接单线、双线、四线、八线和hyperBus闪存。 当处于存储器映射模式时，串行高速存储器接口可掌握最大256 MB的存储器；当处于间接模式时，为4 GB。比较于并行接口，串行存储器接口可将本钱较低的外部闪存连接到小型封装，同时减少利用的引脚数。
STM32超值系列产品
为了优化价格，STM32H7和STM32F7平台供应了具有有限内部Flash的超值系列产品。 利用这些产品时，图形资源将保存在外部Flash中。
Cortex®-M Core
STM32 MCU采取不同的ARC Cortex®-M架构。 下面是STM32上运行图形时最常用的内核。
Cortex®-M0+
Cortex®-M0+的特点在于它架构大略且价格低廉。 建议将其运用于以较低分辨率运行的较小的静态图形运用。
Cortex®-M4
与M0+比较，Cortex®-M4包含更多功能，并加快了打算速率。 它包含DSP指令集和单精度FPU单元。 这些指令可减轻CPU负载并提高打算速率。
图 2-31 不同核心的特性概述
Cortex®-M7
Cortex®-M7包含更繁芜的架构，也包含DSP指令集，并具有更高效的双精度FPU单元，以及可容纳最多16KB的数据和指令的一级缓冲存储器。 缓冲存储器供应了使数据和指令紧邻打算单元以便优化提取韶光的可能性。
STM32H7和STM32F7系列包含最大16 KB的一级缓存，用于指令和数据缓存。 一级缓存在CPU附近保存了数据或指令集，因此CPU无需不断地提取重复利用的同一数据。
双核
STM32H7系列包含双核系列：Arm® Cortex®-M7和Cortex®-M4内核的运行频率分别可达到480 MHz和240 MHz，可以支持更多的处理和运用程序分区。 双核STM32H7产品系列可与嵌入式SMPS一起利用，以提高动态电源效率。第二个Cortex®-M4可以减轻打算量，以便开放M7内核用于绘图/图形操作。
总线架构
大多数STM32微掌握器供应32位多AHB总线矩阵，用于互连所有主设备（CPU、DMA等）和从设备（Flash、RAM、FSMC、AHB和APB外设）。 这样一来，纵然多个高速外设同时事情，也能确保无缝、高效的操作。除了多AHB互连，一些STM32（Cortex®-M7）产品还内置64位AXI，用于扩展带宽。 因此，在性能和功耗之间实现了最佳平衡。
价格
内部Flash和内部RAM的大小以及封装中的可用引脚数都会影响MCU的价格。 用户可以根据接口、分辨率和性能等方面的哀求，终极找到得当的MCU和估价。
显示屏
目前的趋势是产品越来越丰富，用户体验增强，嵌入新的更大的显示屏，而老式的分段式显示屏正在被各种显示屏取代。本节将重点在先容嵌入式GUI产品时选择得当的显示屏应考虑的一些把稳事变。总体而言，TouchGFX可以在任何类型的显示屏上运行，不受显示技能、接口、视角、亮度等成分的影响。
图 2-32显示屏的不同类型
显示屏示例
由于每种显示屏的关键成分不同，选择得当的显示技能可能并不那么随意马虎。每一种显示屏都包含像素行和像素列（它们的驱动办法可能不同），都具有内部和/或外部显示掌握器和帧缓冲RAM。与其他技能比较，有些技能须要频繁地更新每个像素，而这种技能只在GUI中发生变革时才更新，因此并没有必要更新每个像素。目前有大量不同的显示技能，下面将先容一些最常用的显示技能。
LCD-TFT
TFT是指薄膜晶体管，是LCD显示屏的一种变型，采取有源矩阵。 LCD-TFT有各种不同的分辨率、尺寸、接口和价格区间等，被广泛运用在嵌入式产品中。
TFT-LCD的一些变型包括TN和IPS面板。 IPS TFT-LCD的例子有STM32F769 DISCO板和STM32H747 DISCO板，二者都搭配800480 MIPI-DSI TFT IPS LCD显示屏。 TFT-LCD TN显示屏的例子有STM32F746G DISCO板和STM32H7B3I-DK板。 两种技能带来不同画质，有些差异可能来源于颜色呈现和视角，IPS面板常日是最好的。
图 2-33 LCD-TFT图层示例
MIP
MIP表示像素存储，它利用的像素技能只在屏幕图像发生变革时才须要电源/数据。MIP显示屏是一种低功耗显示屏，功耗小于全彩GUI。
ePaper/eInk
eInk显示屏是低彩显示屏，它是低功耗、宽视角和易读型运用的空想选择。 TouchGFX Implementer SDATAWAY演示了在STM32F412上运行TouchGFX运用的eInk显示屏，详情见网址：https://www.touchgfx.com/cases/e-ink/
图 2-34 E-Ink
显示屏接口总览
显示屏通过不同类型的接口连接到MCU。 显示屏接口的参数各不相同，下一节将先容图像干系参数，例如须要的引脚数和支持不同分辨率的最大带宽。
TouchGFX可利用任何显示接口，STM32微掌握器供应可连接Motorola 6800、Intel 8080、SPI、RGB-TFT和MIPI-DSI的各种显示接口。
图 2-35 显示屏接口特性
亮度和背光
亮度单位常日利用堪德拉/每平米（cd/m²）。亮度是显示屏最耗电的部分。 在阳光下，显示屏须要约600 cd/m²的亮度。 更高的亮度常日会使温度上升，从而缩短LED的利用寿命。
不雅观看位置和颜色反转
在将显示屏嵌入产品时，必须预见并理解用户可能处于的不雅观看位置。一些显示屏在从特定位置不雅观看时，可能发生颜色反转。 这意味着，想要将显示屏安装在得当位置，并利用户能够在操作和体验GUI的同时还能看到画面设计师设计的精确颜色，并没有那么随意马虎。
TN面板可能发生颜色反转。 添加一层SWV膜有助于增大视角。
图 2-36 从不同不雅观看位置看到的颜色
显示屏利用寿命
利用寿命的定义是显示屏在25℃条件低落至一半亮度所经历的韶光。 如果产品的生命周期长，则必须考虑此参数。
像素密度
像素密度定义了每英寸或平方英寸显示的像素数。 可根据终极用户、环境和设计需求等成分选择得当的像素密度。 详细来说，一部高端手机的2340 x 1080像素6.1英寸屏幕的像素密度为每平方英寸178,500个像素，而常用的800 x 480像素5英寸TFT显示屏的像素密度为每平方英寸34,816个像素。
图 2-37 低、中、高像素密度
一些标准分辨率、显示屏尺寸和像素密度是用每平方英寸像素数(PPI2) 来衡量的：
图 2-38 不同显示屏的像素数
就某些运用而言，除非不雅观看时与显示屏之间的间隔非常近，否则，可能难以看出任何差异。 像素密度示例：STM32F476DISCO为16,462 PPI2，STM32F769DISCO为54,400 PPI2。
某些情形下，上述示例中的不同像素密度可能会影响动态色域和抗锯齿效果：
动态色域：动态色域是指两种比拟色（如玄色和白色）之比。 在上面的示例中，蓝色和白色包含不同层次的白色和蓝色。 图像左侧的像素密度较低，而图像右侧为了显示所有颜色，包含的像素更多，因此不同颜色与边缘之间的过渡更平滑。
抗锯齿：当像素密度过低时，可能产生阶梯效应。 在运用中利用抗锯齿技能可使图像中的这些阶梯边缘变得平滑。 可以看到，前两个蓝色圆圈显示出阶梯效应，这是由于像素密度不许可显示屏显示足够多的像素，甚至没有足够高的色域来实现足够高的反锯齿效果。
图 2-39 抗锯齿
在决定利用哪种显示屏时，必须考虑环境成分。 思考以下问题：
是否显示屏受到阳光直射？
是否用在须要抗冲击的恶劣环境下？
是否操作员会戴手套操作？
是否须要防止恶意毁坏？
是否只通过物理按钮操作？
思考这些问题将有助于更好地理解要选择哪种触控技能，乃至是否须要触控。TouchGFX在触控和非触控显示屏上运行，TouchGFX GUI可通过按钮、手势和声音进行掌握。
触控/非触控显示屏
目前市场上有不同的触控技能，例如：电阻式、电容式（表面、投影）、SAW(表面声波式)触控和红外触控。 本节将只先容个中的某些技能：
电容式触控
这是最盛行的触控技能之一。 它有两种感应技能：
自容式用于单指触控。
互电容式许可多指触控，但暴露在水/湿润环境中时会面临困难（TouchGFX不支持多指触控）。
大多数STM32 探索板利用电容式触控，如STM32H7B3I 探索板、STM32H750 探索板和STM32F746G 探索板。
电阻式触控
电阻式触控是一种通过机器压力激活的大略技能，只须要ADC或大略的触摸掌握器。 由于技能成熟，价格常日较低。 加强了表面的防刮擦和防撕裂保护，但防止恶意毁坏的能力较差。 此外，在阳光下的可读性较低。 STM32F429 DISCO板利用电阻式触控，供应可用的TouchGFX运用示例。
非触控
一样平常情形下，如果通过按钮掌握GUI，只需显示图像/视频，而如果通过另一个设备进行外部掌握，是否为产品添加触控功能乃至都无关紧要。 不为显示屏增加触控层可以降落显示屏价格。
具有RAM的显示屏
采取Motorla 6800、Intel 8080、SPI或MIPI-DSI接口的显示屏常日内置RAM（GRAM），其大小为1个完全的帧缓冲。这些类型的显示屏可通过SPI、FMC或DSI主机（LTDC）连接到MCU。 显示屏RAM须要另一个外部RAM（帧缓冲），它可以位于MCU中或外部RAM中。
图 2-40 MIPI-DSI显示屏
在某些情形下，不须要外部RAM（MCU以外）来存储帧缓冲，因此利用MCU中可用的内部RAM。
如果MCU RAM小于1个完全的帧缓冲，则可以利用TouchGFX部分帧缓冲特性，这样可使帧缓冲的空间占用量坚持在极低水平。
图 2-41 SPI显示屏
非正方形像素/像素宽高比
最常见的像素形状是正方形，但某些显示屏利用非正方形像素。 像素宽高比是像素宽度与像素高度之比。 因此，像素宽度和高度均为100的正方形像素的宽高比为1/1。 非正方形像素则有不同的像素宽高比。 如果画面设计师不考虑这一点，则显示的位图可能被拉伸，如下图所示。
图 2-42 被拉伸的位图
盖板玻璃
由于显示屏是嵌入式图形用户界面产品的表层，增加盖板玻璃可以改进外不雅观和触感。盖板玻璃可以改进设计效果、抗刮擦性、抗冲击性和颜色等。
外部存储器
本节内容旨在帮助用户为嵌入式图形界面选择外部存储器。 在阅读本节内容之前，建议先阅读初步考虑 和MCU，以便理解在选择得当的外部存储器时要把稳的一些主要依赖关系。
运行TouchGFX GUI运用时，有时须要利用外部存储器来存储帧缓冲、位图、字体和转换信息等。 TouchGFX GUI的运行不依赖外部存储器，但须要利用内部RAM（在MCU中）或外部RAM来存储帧缓冲，并用内部和/或外部Flash来存储数据。下面的存储器总览展示了一些可与STM32 MCU一起利用的外部存储器。 一些不同的存储器示例同时供应了串行和并行接口。
图 2-43 存储器总览
不同的STM32微掌握用具有不同的外部存储器接口，可以连接不同的外部存储器。
非易失落性存储器
在GUI运用中，非易失落性存储（Flash）紧张用于存储一些或全部图形数据资源，如位图、字体、转换信息和TouchGFX运用代码。 STM32产品支持非易失落性存储器，可利用并行或串行存储器和不同配置，通过不同类型的MCU接口进行连接。
图 2-44 非易失落性存储器
根据以下要素选择非易失落性存储：
密度
性能
接口类型（并行/串行）
材料清单
NOR Flash
NOR Flash是一种非易失落性存储器，许可对存储器中的任何区域进行随机存取。NOR Flash的大小常日介于128 Mbits和2 Gbits之间。
例如，当分辨率为480x320、色深为16位每像素时，用户界面须要的全屏背景图像约为300 kB。个中不包括利用的按钮、滑动条、图标和字体以及措辞数量等所需的额外位图。256 Mbits (32 MB) NOR Flash可存储最多约100张全屏图像，如果加上须要的其他图形资源，将少于这个数量。
可在存储器映射模式下利用NOR Flash，在这种情形下，外部FLASH被视为读操作的内部存储器。 该模式许可系统主机（如DMA、LTDC、DMA2D、GFXMMU或SDMMC）自主访问存储器，纵然在CPU停滞时的低功耗模式下，是移动和可穿着运用的空想选择。
NOR Flash存储器有不同的接口选项：
并行NOR Flash（具有x8或x16接口）；
串行NOR Flash（串行存储器的单、双、四和八数据线，以及HyperBus闪存）；
串行NOR Flash存储器
串行NOR Flash存储器被广泛用作图形运用中的存储器，这类存储用具有诸如以下上风：
高频率；
简化并缩小了印刷电路板（PCB）区；
存储器映射模式的可寻址区为最大256 MB；
须要的引脚数介于4和 <12个之间；
NOR Flash存储器有不同的数据线配置，接口可分为单线、双线、四线、八线。切换至配备更多数据线的串行NOR Flash存储器可以提高性能和存储器接口带宽，但也须要更多引脚来连接单片机。下面是根据数据线数量列出的不同SPI存储器总览：
图 2-45 串行接口总览
并行NOR Flash存储器
在性能和配置方面，并行NOR Flash存储用具有与串行闪存相同的上风。 并行NOR Flash可配置为存储器映射模式，并能像内部存储器一样进行存取。 并行和串行NOR Flash之间的差异在于引脚数和印刷电路板（PCB）的繁芜度。NOR Flash存储器须要最多47个引脚，包括最多24个地址引脚和16个数据引脚。
NAND Flash存储器
NAND Flash存储器是须要大量图形资产和更快写入与擦除操作的图形运用的空想选择。 NAND Flash存储器不能配置为存储器映射模式，因此，不建议将其用于代码实行。NAND Flash的大小介于1 Gbit和512 Gbits之间。
在利用NAND Flash时，常日必须利用RAM中的缓存。 如此一来，可以将当前利用的图形资产移动到RAM，并从缓存中获取它们。
图 2-46 NAND Flash存储器
eMMC存储器
eMMC（嵌入式多媒体卡）由MMC协会订立，相称于一个NAND Flash加一个主集成掌握器。 eMMC的一个明显上风是在封装中集成了掌握器，从而供应了标准接口和闪存管理，使制造商能够将精力集中在产品开拓的其他部份，进而缩短上市韶光。eMMC Flash的大小介于2 Gbits和128 Gbits之间。
比较于NAND和NOR，eMMC的随机读取性能相对较低。 eMMC可能须要添加缓存来战胜随机读取速率缓慢的问题。eMMC Flash存储器须要最多10个引脚，包括8个数据引脚和2个掌握引脚。
图 2-47 eMMC存储器
易失落性存储器
外部易失落性存储器紧张用于存储帧缓冲（若内部MCU RAM不足用），在某些情形下，用于缓存来自非存储器映射闪存的数据。 本节紧张先容SRAM、SDRAM和PSRAM，它们常日用在运行GUI的嵌入式系统中。 但还有其他可用的变型，存储器制造商对其存储器利用不同命名模式，如“hyper RAM”、“IoT RAM”和“octal RAM”。
图 2-48 易失落性存储器
在选择得当的外部RAM时，建议把稳以下要素：
密度
性能
功耗
接口/引脚尺寸
帧缓存策略
SRAM
SRAM是静态随机存取存储器，只要有供电，就能保存位数据。一样平常而言，SRAM的存取速率更快，但价格高于DRAM，并且密度更小。比较于DRAM，SRAM的存取韶光常日更短，因此更适宜须要更多动画、缩放和旋转等操作的GUI。SRAM具有同步和异步模式，同步模式供应更高的带宽能力，但接口更繁芜。
SDRAM
SDRAM是一种动态随机存取存储器，它保存电容上的每一个数据位。比较于SRAM，SDRAM能用更小的物理空间存储相同数量的数据。 为了保存数据，SDRAM须要不断刷新，因此其能耗高于SRAM。SDRAM的密度常日为16 Mbits至512 Mbits，通过8、16和32位接供词给，运行频率为100-200 MHz。
双帧缓冲策略须要约18 Mbits的RAM，因此，适用于保存两个运行24bpp 800480分辨率的帧缓冲的SDRAM是32 Mbits SDRAM。
PSRAM
PSRAM是伪静态随机存取存储器，具有DRAM（掌握逻辑）的内部构造和SRAM接口。它的密度常日为8-256 Mbits。比较于传统的SDRAM和SRAM，PSRAM的上风在于速率更快且功耗更低。
其他存储器
新的octal RAM和Hyper RAM存储器在单和双数据率模式下利用串行8位接口，可实现高吞吐率和良好的集成度。
外部RAM密度的选择
如果设计的策略是将帧缓冲放在外部RAM中，下图是市情上供应的不同RAM密度的总览。它还供应了以1、2、4、8、16和24位每像素的密度（除以2可得出单个帧缓冲所需密度）运行双帧缓冲设置所需RAM的总览。在某些情形下，单帧缓冲设置已经足够，并且在某些STM32微掌握器中，会有足够的内部RAM用于容纳帧缓冲。
图 2-49 SDRAM和OctoSPI密度
图 2-50 双帧缓冲设置所需RAM
1.1.9 软件架构Model-View-Presenter设计模式
TouchGFX用户接口遵照Model-View-Presenter（MVP）架构模式，它是Model-View-Controller（MVC）模式的派生模式。 两者都广泛用于构建用户接口运用。MVP模式的紧张上风是：
关注点分离：将代码分身分歧的部分供应，每部分有自己的任务。 这使得代码更大略、可重复利用性更高且更易于掩护。
单元测试：由于UI的逻辑（Presenter）独立于视图（View），因此，单独测试这些部分会随意马虎很多。
MVP中定义了下列三个类：
Model是一种接口，用于定义要在用户界面上显示或有其他形式操作的数据。
View是一种被动接口，用于显示数据（来自Model），并将用户指令（事宜）传给Presenter以便根据该数据进行操作。
Presenter的操作取决于Model和View。 它从存储库（Model）检索数据，并将其格式化以便在视图中显示。
图 2-51 Model-View-Presenter设计模式
在TouchGFX中，从Model类实行与运用非UI部分（这里称为后端系统）的通信。后端系统是从UI吸收事宜和将事宜输入UI的软件组件，例如采集传感器的新丈量值。后端系统可作为单独的任务在同一MCU、单独的处理器、云模块或其他硬件上运行。从TouchGFX的角度来看，这并不十分主要，只要它是能够与之通信的组件。
利用的特定通信协议不受TouchGFX管理。它只供应一个在每个TouchGFX嘀嗒韶光调用一次的函数，可以在个中处理须要的通信。
图 2-52 Model-View-Presenter和外部通信
屏幕观点
在TouchGFX运用中，可以有任意数量的“屏幕”。 TouchGFX中的屏幕是UI元素（小工具）及其干系业务逻辑的逻辑分组。 屏幕包含两个类：包含该屏幕上显示的所有小工具的View类，以及包含该屏幕的业务逻辑的Presenter类。
可以选择在单个屏幕的背景下实现全体运用（意味着只有一个View和一个Presenter），建议将UI的不干系部分分割身分歧屏幕，缘故原由有两个：
1. TouchGFX包含存储器分配方案，可自动分配大多数RAM占用量大的屏幕所需的必要RAM。 只会分配必要的量，此RAM块将在运用中的所有屏幕之间重复利用。
2. 有多个屏幕会使UI代码的掩护随意马虎得多。
定义屏幕
关于应如何将运用划分成多个屏幕，并没有详细的规则，但有特定的指南，大概能帮助您决定应该用哪些屏幕构成您的特定运用。 在视觉和功能上无关的UI区域应保存在不同屏幕中。
如果是十分大略的有主温度读出显示屏和配置菜单的恒温器运用，建议创建“主屏幕”用于温度读出，并创建“设置屏幕”用于显示配置菜单。
主屏幕的视图将包含用于背景图像的小工具，几个显示温度的文本区和一个用于切换至配置菜单的按钮。 另一方面，用于配置的视图可能包含显示配置选项列表和不同背景图像的小工具。 如果配置菜单能够编辑许多不同类型的设置（日期、名称和键盘、温度、单位等），此屏幕的繁芜性将大幅提升。
当前活动屏幕
由于 TouchGFX 为屏幕分配内存的办法（只为最大的 View 和最大的 Presenter 分配），一次只能有一个 View 和一个 Presenter 处于活动状态。 因此，如果您的恒温器运用程序正在显示温度读数，那么配置菜单屏幕不会在任何地方运行，实际上乃至没有分配。
如果从“后端”（所有实行恒温器实际事情的非UI代码）或硬件外设吸收到事宜，则可以将这些事宜通报给当前活动屏幕。
由于一些事宜将只与运用中的特定屏幕有关，因此这供应了有效的隔离办法。 例如，只有主屏幕才能处理关照当前温度变革的已吸收事宜（将更新显示当前温度的文本区），而由于当前温度未显示在配置屏幕上，配置屏幕可以直接丢弃此无关事宜
由于一些事宜将只与运用中的特定屏幕有关，因此这供应了有效的隔离办法。 例如，只有主屏幕才能处理关照当前温度变革的已吸收事宜（将更新显示当前温度的文本区），而由于当前温度未显示在配置屏幕上，配置屏幕可以直接丢弃此无关事宜。
TouchGFX中的Model-View-Presenter
TouchGFX 遵照 Model-View-Presenter Design Pattern描述的Model-View-Presenter 设计模式。 TouchGFX 屏幕观点通过继续自 TouchGFX 中的 View 和 Presenter 类的类与全体 Model-View-Presenter 架构联系在一起。 因此，在TouchGFX Designer中将新屏幕添加到运用时，会创建新的特定View类和Presenter类以代表该特定屏幕。
TouchGFX运用中MVP类的内容和任务如下
Model
Model 类是一个永久存在的单类，它有两个用场：
1. 保存UI的状态信息。 在切换屏幕时，View和Presenter的分配会被打消，因此它们不能用于存储在屏幕转换时应该保留的信息。 为此，利用Model保存信息。
2. 作为面向后端系统的接口，向/从当前活动屏幕发送事宜。
Model类是自动设置的，具有指向当前活动Presenter的指针。当Model中发生变革时，将变革关照当前活动Presenter。这是通过运用中ModelListener接口中的方法来完成的。
TouchGFX Designer天生的新运用将自动拥有可直接供UI利用的Model类。
View
View类（或者更详细地说，派生自TouchGFX View类的类）包含了该视图中显示的控件作为成员工具。 它还包含setupScreen和tearDownScreen函数，当进入/退出该屏幕时，会自动调用它们。 常日会在setupScreen函数中配置控件。
View还将包含指向干系Presenter的指针。 该指针通过框架自动设置。 利用此指针，您可以将 UI 事宜（如按钮单击）传达给 Presenter。
Presenter
Presenter 类（同样，一个派生自 TouchGFX Presenter 类的类）卖力当前活动屏幕的业务逻辑。 它将吸收来自模型的“后端”事宜，以及来自视图的 UI 事宜，并决定采纳何种行动。 例如，如果从 Model 吸收到警报事宜，Presenter 可能决定见告 View 该当显示警报弹出对话框。
代码构造
本节先容了TouchGFX项目的构造—从TouchGFX Designer天生的代码到用户编写的扩展代码。
天生的代码和用户代码
TouchGFX Designer天生的代码将与用户编写的代码完备分离。 事实上，天生的代码位于generated/gui_generated文件夹中，而手写代码位于gui文件夹中。
gui_generated代码充当用户代码类的基类。 基类包含在TouchGFX Designer中配置的所有设置代码。 下面的类示意图显示了类的关系：
图 2-53 引擎类、天生类和用户类的类层次构造
如上图所示，TouchGFX Designer运用包含3个不同代码层：
引擎：这些类是TouchGFX供应的标准类。 它们充当天生类的基类。
天生：当TouchGFX Designer天生代码时，将天生这些类和相应文件。 因此，不应手动编辑这些类和文件，由于任何手动修正都会不才一次运行代码天生器时被重写。 这些类是用户类的基类。
用户：这些类预定供手写代码利用。 用户可以自由地将任何代码放入该层。 如果没有用户类，将天生用户类，并且永久不会被TouchGFX Designer修正。 它们属于用户。
TouchGFX Designer天生的运用的架构是开放式的，在某种意义上，对创建内容应该没有任何限定。 如果TouchGFX Designer不支持某些工具（如小工具、动画或效果），可以将它们添加到用户类。 TouchGFX Designer天生的代码在设计上不会对制作TouchGFX运用的办法加以限定。
TouchGFX Designer天生的文件
根据规则，TouchGFX Designer将只在TouchGFX项目的generated文件夹中重新天生文件，因此不得在该文件进行手动编辑，由于会被覆盖。 然而，TouchGFX设计器也可以天生编译所需的缺失落文件，例如application.config, simulator/main.cpp, 、皮肤图片（位于assets/images/__designer中）、以及示例视频（位于 assets/videos/__designer中）。 事实上，TouchGFX Designer只须要下列文件就能天生、编译和运行项目：
描述项目的.touchgfx文件。
位于gui文件夹的用户代码（如果有）。
位于assets/images文件夹的用户图像（如果有）。
assets/texts/texts.xml文件中的文本（如果有）。
位于assets/fonts文件夹的字体（如果有）。
assets/videos文件夹中的视频（如果有）。
