【大联大品佳 NXP i.MX RT1050试用体验】基于统NXP i.MX RT1050巡检机器人控制系统

开发板

`` 本帖最后由 mameng 于 2020-10-26 14:49 编辑

经过两个多月的项目开发，终于可以完结了。本项目是基于统NXP i.MX RT1050 FreeRTOS 和开源的GUI软件做了一个机器人控制系。区园巡检机器人已经开发完毕，本文主要讲解控制系统开发。

系统结构图：

所需要的硬件如下：

IMXRT1050 EVKB开发板配开发板的4.3寸触控式LCD萤幕，分辨率为480x272的分辨率。型号为： RK043FN02H-CT ，庆科emw3080低功耗无线模组物联网串口转wifi模块。

巡检机器人：

巡检机器人通过IP摄像头局域网把视频传到监控显示器，难点在于设计一个远程无线控制机器人控制系统。具有远程显示机器人运动状态，位置，巡行速度，有误异常，外接传感器状态等。

经过上几篇试用，已经对 IMXRT1050-EVKB 开发板资源掌握的差不多了。RT1052功能强大，板载接口丰富，适合项目原型开发。本项目难点在于移植frertoshe和GUI显示系统开发。对比当前主流的嵌入式 GUI 主要有：emWin（uCGUI），TouchGFX，Embedded Wizard GUI，uGFX 和 MicroChip GUI。

TouchGF，被ST收购，以界面华丽，流畅以及强劲的 TouchGFX Designer（即将发布正式版）著称。官方地址：http://touchgfx.com/en/ 。 TouchGFX 是要收费的，

Embeded Wizard GUI 也是这两年才发布的嵌入式 GUI，同样以华丽，流畅的界面和强劲的GUIBuilder 著称。官方地址：http://www.embedded-wizard.de/ Embeded Wizard GUI IDE 也是要收费的，免费的教育版本不能商用，需要***才能下载。

很早就注意到LittlevGL，LittlevGL 是一个免费的开源图形库，提供了创建嵌入式 GUI 所需的一切，具有易于使用的组件，美观的视觉效果和低内存占用等特点。支持触摸屏操作，移植简单方便，开发者一直在不断完善更新。

LittlevGL 自带了丰富的控件：窗口、按键、标签、list、图表等，还可以自定义控件；支持很多特效：透明、阴影、自动显示隐藏滚动条、界面切换动画、图标打开关闭动画、平滑的拖拽控件、分层显示、反锯齿、仅耗少量内存的字体等等。

LittlevGL 系统包括应用程序，LVGL图形库以及Driver特定驱动程序，其中应用程序创建GUI，并处理特定任务的应用程序。应用程序可以与图形库进行通信并创建GUI，它包含HAL硬件抽象层接口，用于注册显示和输入设备驱动程序。Driver 除了应用中用到的特定驱动程序，它包含用于驱动显示的功能，另外可选的是包含读取触摸板或者按键输入驱动程序。根据MCU的不同，有两种典型的显示硬件设置。一个内置LCD/TFT驱动，另一个没有内置驱动。在这两种情况下，都需要一个帧缓冲区来存储屏幕的当前图像。

I.MXRT1050/1060有TFT/LCD驱动程序，则可以通过RGB接口直接连接MCU液晶显示器。在这种情况下，帧缓冲器可以在内部RAM中（如果MCU有足够的RAM）或者在外部RAM中（如果MCU具有存储器扩展接口）。入手相当方便。

目前LittlevGL 源码下载地址。

https://github.com/lvgl/lvgl/blob/master/lvgl.h

https://gitee.com/mirrors/lvgl

移植过程分析：

1，修改屏幕分辨率

如果需要根据实际屏幕支持不同大小的分辨率，需要修改参数为如下设置。

在lv_conf_internal.h中修改分辨率大小。

#define LV_HOR_RES_MAX 480

#define LV_VER_RES_MAX 272

在fsl_elcdif.c中修改LCD屏的配置函数参数如下。
void ELCDIF_RgbModeGetDefaultConfig(elcdif_rgb_mode_config_t *config)
{
assert(config);
memset(config, 0, sizeof(*config));
config->panelWidth = 1024U;
config->panelHeight = 600U;
config->hsw = 41;
config->hfp = 160; //4;
config->hbp = 160; //8;
config->vsw = 10;
config->vfp = 12;//4;
config->vbp = 23;//2;
config->polarityFlags = kELCDIF_VsyncActiveLow | kELCDIF_HsyncActiveLow | kELCDIF_DataEnableActiveLow |kELCDIF_DriveDataOnFallingClkEdge;
config->bufferAddr = 0U;
config->pixelFormat = kELCDIF_PixelFormatRGB888;
config->dataBus = kELCDIF_DataBus24Bit;

}
  2.修改显存大小
在单芯片MCU的设计中，不采用外扩RAM的情况下，如何修改I.MXRT的内存大小来适配更大的图像显存。如下为了配置448K TCM的RAM空间，需要在SDK代码里面修改如下部分，在MCUXpresso配置里面设置内存分配大小，OCRAM需要保留最小64K空间，这是由于Boot ROM的要求。
第一步：startup文件修改
不需要配置GPR14寄存器，它和FlexRAM配置无关，只需要添加如下代码到启动文件中。
LDR    R0, =0x400ac044
LDR    R1, =0xaaaaaaa5    //FlexRAM 配置设置
STR    R1,[R0]
LDR    R0,=0x400ac040
LDR    R1,=0x04
LDR    R3,[R0]
ORR    R2,R1,R3
STR    R2,[R0]
需要注意的是，在使用前修改FlexRAM的配置，因此推荐将上述代码放在reset handler, NXP也提供了FlexRAM相关的使用应用笔记如下。
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN12077.pdf

第二步：MPU文件修改
ARM只指定普通内存支持非对齐访问，而默认的SDK中只将芯片出厂默认内存配置为普通内存，因此需要将BOARD_ConfigMPU里面的配置做如下修改。
/* Region 5 setting: Memory with Normal type, not shareable, outer/inner write back */
MPU->RBAR = ARM_MPU_RBAR(4, 0x20000000U);
MPU->RASR = ARM_MPU_RASR(0, ARM_MPU_AP_FULL, 0, 0, 1, 1, 0, ARM_MPU_REGION_SIZE_256KB);
/* Region 6 setting: Memory with Normal type, not shareable, outer/inner write back */
MPU->RBAR = ARM_MPU_RBAR(5, 0x20200000U);
MPU->RASR = ARM_MPU_RASR(0, ARM_MPU_AP_FULL, 0, 0, 1, 1, 0, ARM_MPU_REGION_SIZE_512KB);
/* Region 5 setting: Memory with Normal type, not shareable, outer/inner write back */
MPU->RBAR = ARM_MPU_RBAR(6, 0x20040000U);
MPU->RASR = ARM_MPU_RASR(0, ARM_MPU_AP_FULL, 0, 0, 1, 1, 0, ARM_MPU_REGION_SIZE_128KB);
/* Region 5 setting: Memory with Normal type, not shareable, outer/inner write back */
MPU->RBAR = ARM_MPU_RBAR(7, 0x20060000U);
MPU->RASR = ARM_MPU_RASR(0, ARM_MPU_AP_FULL, 0, 0, 1, 1, 0, ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB);
/* Region 7 setting: Memory with Normal type, not shareable, outer/inner write back */
MPU->RBAR = ARM_MPU_RBAR(8, 0x20280000U);
MPU->RASR = ARM_MPU_RASR(0, ARM_MPU_AP_FULL, 0, 0, 1, 1, 0, ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB); //Flexram
第三步：OCRAM使用的注意事项
如果数据全部放在OCRAM里面，需要注意清Cache，防止在LCD显示的时候，下一帧的数据将下一帧的数据重叠，导致出现花屏或者是屏幕抖动。一般来说，OCRAM用于存储局部变量、堆和栈。I/DTCM（FlexRAM组配置为TCM）可以直接通过CPU访问，绕过一级L1 cache，因此，建议将关键代码和需要快速处理的数据放在TCM，例如向量表等。
3，文件配置
LVGL有一个配置头文件lv_conf.h，它设置了库的基本参数，禁用未使用的模块和特性、在编译时调整内存缓存区的大小等等。复制lvgl目录旁边的lvgl/lv_conf_template.h，并将其重命名为lv_conf.h。打开文件并将开头的“if 0”更改为“#if 1”以启用其内容。当然lv_conf.h也可以复制到其他地方，但是应该将LV_CONF_INCLUDE_SIMPLE定义到编译器选项中（例如，针对gcc编译器 -DLV_CONF_INCLUDE_SIMPLE )，并手动设置include的路径。
  在配置文件中，至少检查这三个配置选项，并根据硬件进行修改。LV_HOR_RES_MAX 最大水平分辨率；LV_VER_RES_MAX 最大垂直分辨率；LV_COLOR_DEPTH 颜色深度，8 适用于RG332，16适用于RGB565或者32 用于RGB888 和ARGB8888。
   最高参考NXP 官方SDK ，有移植好的案例，对开发事倍功半。

  下面展示一下GUI界面：

WIFI模组通过配网流程
WIFI模组通过串口发送AT命令，得到模组回复，关键是判定AT是否成功。

/**
*设置需要得到的回复命令
*
*/
int SetNeedRespondData(char workState,char checkType, char *cmd, uint8_t *data, int dataLen, char *state)
{

      int flag = 0;
      memset(&gNeedRespond, 0, sizeof(TNeedRespond));
      if(cmd)
      {
            memcpy(gNeedRespond.cmd, cmd, strlen(cmd));
            flag = 1;
      }
      if(data && dataLen > 0)
      {
            memcpy(gNeedRespond.data, data, dataLen);
            gNeedRespond.dataLen = dataLen;
            flag = 1;
      }
      if(state)
      {
            memcpy(gNeedRespond.state, state, strlen(state));
            flag = 1;
      }
      gNeedRespond.workState = workState;
      gNeedRespond.checkType = checkType;
      gNeedRespond.count = 3;
      gNeedRespond.flag = flag;
      return 0;
}

/**
*设置需要得到的回复命令
*
*/
int SetNeedRespondRespondState(char respondState)
{

      if(gNeedRespond.flag)
      {
            gNeedRespond.respondState = respondState;
            printf("SetNeedRespondRespondState respondState=%d
",gNeedRespond.respondState);
      }
      return 0;
}

/**
*获取需要回复命令缓存
*
*/
PNeedRespond GetNeedRespondData(void)
{

      return &gNeedRespond;
}

/**
*清除需要回复命令缓存
*
*/
void ClearNeedRespondData(void)
{

      memset(&gNeedRespond, 0, sizeof(TNeedRespond));
}