NXP AN13948 Integración de la aplicación GUI LVGL en la plataforma Smart HMI Manual del usuario

Introducción

NXP ha lanzado un kit de desarrollo de soluciones denominado SLN-TLHMI-IOT. Se centra en aplicaciones HMI inteligentes que contienen dos aplicaciones: máquina de café y ascensor (la aplicación de panel inteligente estará disponible próximamente).
Para facilitar la información al usuario, se incluyen algunos documentos básicos, por ej.ample, la guía para desarrolladores.
La guía presenta el diseño de software básico y la arquitectura de las aplicaciones que cubren todos los componentes de la solución.
Estos componentes incluyen cargador de arranque, marco y diseño HAL para ayudar a los desarrolladores a implementar sus aplicaciones de manera más fácil y eficiente utilizando SLN-TLHMI-IOT.

Para obtener más detalles sobre los documentos y la solución, visite: Solución HMI inteligente EdgeReady de NXP basada en i.MX RT117H con ML Vision, voz y interfaz de usuario gráfica.

Sin embargo, la introducción se centra en las ideas y el uso básico. Debido a la conformidad del software basado en el marco, todavía no es fácil para los desarrolladores saber cómo implementar sus aplicaciones.
Para acelerar el desarrollo, se requieren guías adicionales para presentar cómo implementar los componentes principales (por ejemploample, LVGL GUI, visión y reconocimiento de voz) paso a paso.
Por ejemploampPor ejemplo, los clientes deben tener su propia aplicación GUI LVGL diferente de las aplicaciones actuales de la solución.
Después de implementar su GUI LVGL con el GUI Guider proporcionado por NXP, deben integrarlo en la plataforma de software HMI inteligente basada en el marco.

Esta nota de aplicación describe cómo integrar la aplicación GUI LVGL desarrollada por el usuario en la plataforma de software HMI inteligente basada en el marco.
Los códigos de referencia también se presentan junto con esta nota de aplicación.

Nota: Esta nota de aplicación no explica cómo desarrollar la GUI basada en LVGL con la herramienta de software GUI Guider.

El finalview del LVGL y GUI Guider se describe en la Sección 1.1 y la Sección 1.2.

Biblioteca de gráficos ligera y versátil
Light and Versatile Graphics Library (LVGL) es una biblioteca de gráficos gratuita y de código abierto.
Proporciona todo lo que necesita para crear una GUI integrada con elementos gráficos fáciles de usar, hermosos efectos visuales y un consumo reducido de memoria.

Guía de GUI
GUI Guider es una herramienta de desarrollo de interfaz gráfica de usuario fácil de usar de NXP que permite el desarrollo rápido de pantallas de alta calidad con la biblioteca de gráficos LVGL de código abierto.
El editor de arrastrar y soltar de GUI Guider facilita el uso de las numerosas funciones de LVGL. Estas características incluyen widgets, animaciones y estilos para crear una GUI con codificación mínima o nula.
Con solo hacer clic en un botón, puede ejecutar su aplicación en un entorno simulado o exportarla a un proyecto de destino.
El código generado desde GUI Guider se puede agregar fácilmente a su proyecto, acelerando el proceso de desarrollo y permitiéndole agregar una interfaz de usuario integrada a su aplicación sin problemas.
GUI Guider es de uso gratuito con MCU de propósito general y cruzados de NXP e incluye plantillas de proyecto integradas para varias plataformas compatibles.
Para obtener más información sobre LVGL y el desarrollo de GUI en GUI Guider, visite https://lvgl.io/ y GUI Guider.

Entorno de desarrollo

Prepare y configure el entorno de desarrollo para desarrollar e integrar una aplicación GUI a la plataforma HMI inteligente.

Entorno de hardware

Se requiere el siguiente hardware para la demostración después del desarrollo:

• El kit de desarrollo HMI inteligente basado en NXP i.MX RT117H
• SEGGER J-Link con un adaptador Cortex-M de 9 pines

entorno de software
Las herramientas de software y sus versiones utilizadas en esta nota de aplicación se presentan a continuación:

• Guía GUI V1.5.0-GA
• MCUXpresso IDE V11.7.0
  Nota: Un error en las versiones anteriores a la 11.7.0 no permite proyectos multinúcleo integrados adecuados.
  Por lo tanto, se requiere la versión 11.7.0 o superior.
• RT1170 SDK V2.12.1
• Plataforma de software SLN-TLHMI-IOT: códigos fuente HMI inteligentes publicados en nuestro repositorio oficial de GitHub

Para obtener más información sobre cómo configurar e instalar el entorno de hardware y software, consulte Introducción a SLN-TLHMI-IOT (documento MCU-SMHMI-GSG).

Integre la aplicación LVGL GUI en la plataforma HMI inteligente

La plataforma de software HMI inteligente se basa en una arquitectura marco. A los desarrolladores les resulta difícil agregar su aplicación LVGL GUI a la plataforma de software HMI inteligente, incluso si leen la guía para desarrolladores y conocen el marco.
Las siguientes secciones explican cómo implementarlo paso a paso.

Desarrollar una aplicación GUI LVGL en GUI Guider
Como se mencionó anteriormente, cómo desarrollar la GUI LVGL en GUI Guider no es el énfasis de esta nota de aplicación.
Pero una GUI exampes necesario.
Por lo tanto, se selecciona una plantilla de GUI simple llamada Slider Progress proporcionada en GUI Guider como GUI ex.amparchivo para una configuración rápida.
La plantilla GUI de Slider Progress se utiliza porque contiene una imagen necesaria para demostrar la creación de recursos de imágenes en la aplicación.
La GUI exampEl archivo es muy fácil de generar: Para crear un proyecto con la biblioteca LVGL V8.3.2 actualizada y la plantilla de placa como MIMXRT1176xxxxx, consulte la Guía del usuario de GUI Guider (documento GUIGUIDERUG).
La Figura 1 muestra la configuración del proyecto.

Nota: Se debe seleccionar el tipo de panel, como se muestra en el cuadro rojo en la Figura 1, tal como se usa en la placa de desarrollo actual.

Después de crear el proyecto, ejecute el simulador para generar los códigos GUI LVGL relacionados y construir también el proyecto.
Puede comprobar el efecto de la GUI ex.amparchivo en el simulador.

Figura 1. Configuración del proyecto GUI en GUI Guider

Crea tu proyecto en HMI inteligente
Nota: Primero, cree su proyecto en MCUXpresso IDE.

Después de la GUI LVGL exampUna vez creado el archivo, puede ir al objetivo principal para integrarlo en la plataforma de software HMI inteligente en el proyecto MCUXpresso para implementar su aplicación GUI.
El método simple y rápido consiste en clonar el proyecto de aplicación actual presentado en la plataforma HMI inteligente.
La aplicación del ascensor es la mejor opción como fuente clonada ya que tiene una implementación simple.

Para crear su proyecto, siga los pasos a continuación:

1. Copie y pegue la carpeta "ascensor" en el código fuente de HMI inteligente clonado de GitHub. Cámbiale el nombre al tuyo.
   Para este examparchivo, hemos elegido “slider_progress”, siguiendo el nombre de la GUI exampel.
2. En la carpeta “slider_progress”, ingrese la carpeta “lvgl_vglite_lib” que contiene el proyecto GUI LVGL.
3. Abra el proyecto relacionado files .cproject y .project y reemplace toda la cadena "elevator" con la cadena del nombre de su proyecto "slider_progress".
4. Haga el reemplazo similar para ambos proyectos. files en las carpetas “cm4” y “cm7”.
   Configure su proyecto clonando el proyecto del ascensor files.
   Como se muestra en Figura 2 sus proyectos ahora se pueden abrir en MCUXpresso IDE de la misma manera que el proyecto del ascensor.

Figura 2. Configuración de proyectos en MCUXpresso

Cree los recursos para una HMI inteligente
Generalmente, las imágenes se utilizan en la GUI (los sonidos también se utilizan en las indicaciones de voz).
Las imágenes y los sonidos se denominan recursos y se almacenan en un instante en secuencia. Antes de programarlos en flash, los recursos deben integrarse en un binario file.
El trabajo principal es reemplazar los nombres de la aplicación de referencia (ascensor) por el suyo.

Para ello siga los pasos a continuación:

1. Elimine la carpeta de “imágenes” clonadas en slider_progress/resource.
2. Copie la carpeta “imágenes” en \generated en su proyecto GUI Guider.
3. Péguelo debajo de slider_progress/resource (es decir, use sus propias imágenes en lugar de las de la aplicación del ascensor).
4. Eliminar el *.mk file utilizado para GUI Guider en la carpeta “imágenes”.
5. Cambiar el nombre del files ascensor_resource.txt, ascensor_resource_build.bat y ascensor_resource_build.sh en la carpeta "recursos" del nombre de su proyecto slider_progress_resource.txt, slider_progress_resource_build.bat y slider_progress_resource_build.sh.
   Observación:
   • ascensor_resource.txt: contiene las rutas y nombres de todos los recursos (imágenes y sonidos) utilizados en la aplicación.
   • lift_resource_build.bat/elevator_resource_build.sh: se utiliza para crear los recursos en Windows y Linux en consecuencia.
6. Después de abrir slider_progress_resource.txt file, reemplace todas las cadenas "ascensor" con "slider_progress".
7. Elimina todas las imágenes antiguas y agrega otras nuevas con tu imagen. file nombres (aquí está “_scan_example_597x460.c”), como la imagen ../../slider_progress/resource/images/_scan_example_597x460.c.
8. Abra slider_progress_resource.bat file para Windows y reemplace todas las cadenas "elevator" con "slider_progress". Haz lo mismo con el file slider_progress_resource.sh para Linux.
9. Haga doble clic en el lote file slider_progress_resource_build.bat para Windows.
10. La ventana de comando aparece y se ejecuta automáticamente para generar el binario del recurso de imagen. file que contiene los datos de la imagen y la información de acceso a los recursos que contiene códigos C para configurar todas las ubicaciones de las imágenes en flash y el tamaño total en bytes de las imágenes.
    Después de mostrar el mensaje "¡Generación de recursos completa!", el binario de recursos de imagen file llamado slider_progress_resource.bin y la información de acceso al recurso file llamados recurso_información_table.txt se generan en la carpeta "recurso".
    El binario de recursos de imagen file se programa en flash y la información de acceso a recursos se utiliza para acceder a los recursos en la HMI inteligente (consulte la Sección 3.4.1).

Integre la aplicación LVGL GUI en una HMI inteligente
Los códigos de aplicación de la GUI de LVGL (aquí está la GUI de SliderProgress example) y los recursos de imagen creados, incluida la información de acceso, se pueden agregar a la HMI inteligente.
Además, para implementar su aplicación LVGL GUI en una HMI inteligente, es necesario agregar los dispositivos HAL relacionados con la LVGL GUI y las configuraciones relacionadas.
La aplicación LVGL GUI se ejecuta en el núcleo M4 y la implementación relacionada está casi en el proyecto M4 "sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4".
Los pasos detallados se describen en subsecciones adicionales.

Agregue códigos y recursos GUI de LVGL
Los códigos de aplicación LVGL GUI utilizados para HMI inteligente se encuentran en las carpetas "personalizadas" y "generadas" en el proyecto GUI Guider.

Para agregar los códigos a la HMI inteligente, siga los pasos a continuación:

1. Reemplace custom.c y custom.h en slider_progress/cm4/custom/ con los de la carpeta “custom” en el proyecto GUI Guider.
2. Elimine las carpetas "generadas" de slider_progress/cm4/.
   Luego copie la carpeta "generada" del proyecto GUI Guider y péguela en slider_progress/cm4/.
3. Elimine las carpetas “imagen” y “mPythonImages” y todos los files *.mk y *.py en la carpeta “generada”.
   Como se mencionó anteriormente, las imágenes en la carpeta "imagen" están integradas en un binario de recursos. file, por lo que no se requiere la carpeta “imagen”.
   La carpeta “mPythonImages” y todos los files *.mk y *.py no son deseados para la HMI inteligente.
4. Para agregar control mutex basado en la plataforma HMI inteligente y configurar las ubicaciones de las imágenes en flash, modifique el file custom.c en MCUXpresso IDE.
   Todos estos están definidos por RT_PLATFORM.
5. Proyecto de ascensor abierto en MCUXpresso IDE. Busque la definición de macro RT_PLATFORM en custom.c en sln_smart_tlhmi_elevator_cm4 > personalizado y copie todas las líneas de código desde #if definido(RT_PLATFORM) a #endif, y péguelas en el file custom.c en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > personalizado.
6. Elimine las líneas de código debajo de #else que contienen #else ya que se utilizan para la GUI del ascensor.
   Las líneas de código agregadas cubren lo siguiente:
   
   • el incluir files son los siguientes:
     
     
   • La declaración de variables es la siguiente:
     
   • Los códigos C en la función custom_init() son los siguientes:
     
     
   • Los códigos C para las funciones _takeLVGLMutex(), _giveLVGLMutex() y setup_imgs() donde se establecen las ubicaciones de todas las imágenes.
7. Reemplace los códigos en la función setup_imgs() con los códigos de configuración de ubicación para imágenes en Resource_information_table.txt file (ver Sección 3.3).
   En esta nota de aplicación, solo hay un recurso de imagen configurado como: _scan_example_597x460.data = (base + 0); Después de hacerlo, la función setup_imgs() se muestra a continuación:
   
8. Para agregar la definición de macro y la declaración de función relacionada con custom.c, modifique custom.h file en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > personalizado, como se muestra a continuación:
   
9. Para definir las imágenes en su aplicación GUI LVGL, modifique lvgl_images_internal.h file en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > personalizado.
   • Abrir una imagen *.c file (aquí está _scan_example_597x460.c) en /generated/image/ en el proyecto GUI Guider.
     Copie la definición de la imagen al final del file. Pégalo en lvgl_images_internal.h file después de eliminar todas las definiciones originales sobre las imágenes de la aplicación del ascensor.
   • Eliminar .data = _scan_example_597x460_map en la matriz ya que .data está configurado en la función setup_imgs().
     La matriz se define finalmente en lvgl_images_internal.h file, como se muestra a continuación:
     
     Observación: Repita las operaciones anteriores para todas las imágenes. files uno por uno si hay varias imágenes files.
10. Configure el tamaño total del recurso de imagen definiendo la definición de macro APP_LVGL_IMGS_SIZE en app_config.h file en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm7 > fuente con el nuevo tamaño de las imágenes.
    Este nuevo tamaño está disponible en el recurso integrado Resource_information_table.txt. file.

Agregar dispositivos y configuraciones HAL
Según la arquitectura del marco, se diseñan dos dispositivos HAL (dispositivos de visualización y salida) para la aplicación GUI LVGL.
Las implementaciones de los dos dispositivos son diferentes según las diferentes aplicaciones GUI de LVGL, aunque existen diseños de arquitectura comunes para ellos.
Se implementan por separado en dos files.
Por lo tanto, debe clonar los dos. files de la aplicación de ascensor actual y modifique su aplicación GUI LVGL.
Luego, habilita tus dispositivos en la configuración. file.
Su aplicación LVGL GUI está construida sobre la plataforma HMI inteligente basada en el marco.

Las modificaciones detalladas se pueden realizar en el IDE de MCUXpresso, como se muestra a continuación:

• Implementar dispositivo de visualización HAL
  1. Copie y pegue hal_display_lvgl_elevator.c file en el grupo sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > framework > hal > display en el proyecto MCUXpresso. Cambie el nombre a hal_display_lvgl_sliderprogress.c para su aplicación.
  2. Abrir el file hal_display_lvgl_sliderprogress.c y reemplace todas las cadenas "elevator" con la cadena de su aplicación "SliderProgress" en el file.
• Implementar dispositivo de salida HAL
  1. Copie y pegue hal_output_ui_elevator.c file bajo el grupo sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > framework > hal > salida en el proyecto MCUXpresso. Cambie el nombre a hal_output_ui_sliderprogress.c para su aplicación.
  2. Abrir el file hal_output_ui_sliderprogress.c. Elimina todas las funciones relacionadas con la aplicación del ascensor excepto las siguientes funciones básicas comunes del dispositivo HAL:
     HAL_OutputDev_UiElevator_Init();
     HAL_OutputDev_UiElevator_Deinit();
     HAL_OutputDev_UiElevator_Start();
     HAL_OutputDev_UiElevator_Stop();
     HAL_OutputDev_UiElevator_InferComplete();
     HAL_OutputDev_UiElevator_InputNotify();
     Además, reserve las declaraciones de las dos funciones siguientes:
     APP_OutputDev_UiElevator_InferCompleteDecode();
     APP_OutputDev_UiElevator_InputNotifyDecode();
  3. Limpie la función HAL_OutputDev_UiElevator_InferComplete() para construir su aplicación más adelante.
     En la función, elimine ambas llamadas de función _InferComplete_Vision() e _InferComplete_Voice() utilizadas para manejar los resultados de los algoritmos de visión y voz para la aplicación de ascensores.
  4. Limpie la función HAL_OutputDev_UiElevator_InputNotify() y mantenga la arquitectura básica para un mayor desarrollo de la aplicación.
     Finalmente, la función queda de la siguiente manera:
     
  5. Elimine todas las declaraciones de variables, incluidas la enumeración y la matriz, excepto las s_UiSurface y s_AsBuffer[] utilizadas para las implementaciones comunes.
  6. Reemplace todas las cadenas "ascensor" con la cadena de su aplicación "SliderProgress".
• Habilite y configure ambos dispositivos HAL
  1. Abra el board_define.h file en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > tablero.
     Reemplace todas las cadenas "ascensor" con la cadena de su aplicación "SliderProgress" en el file.
     Habilita y configura los dispositivos HAL de visualización y salida mediante las definiciones ENABLE_DISPLAY_DEV_LVGLSliderProgress y ENABLE_OUTPUT_DEV_UiSliderProgress.
  2. Abra lvgl_support.c file en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > tablero. Reemplace todas las cadenas "ascensor" con la cadena de su aplicación "SliderProgress" en el file.
     Permite previsualizar la cámara.view en GUI en el nivel del controlador de pantalla.
• Registre ambos dispositivos HAL
  Abra el sln_smart_tlhmi_cm4.cpp principal del M4 file en sln_smart_tlhmi_slider_progress_cm4 > fuente.
  Reemplace todas las cadenas "ascensor" con la cadena de su aplicación "SliderProgress" en el file.
  Registra el dispositivo HAL de visualización y salida para su aplicación en lugar de la aplicación del ascensor.
  Por lo tanto, se completa la integración para ejecutar la aplicación GUI LVGL básica en una HMI inteligente.
  Dependiendo de más requisitos para la aplicación, se pueden agregar más implementaciones basadas en la aplicación básica integrada.

Demostración

La demostración de la aplicación "slider_progress" se implementa junto con esta nota de aplicación.

Después de descomprimir el paquete de software de demostración, coloque lo siguiente files y carpeta en el software HMI inteligente:

• El file hal_display_lvgl_sliderprpgress.c en [demo]\framework\hal\display\ a la ruta [smart HMI]\framework\hal\display\
• El file hal_output_ui_slider_progress.c en [demo]\framework\hal\output\ a la ruta [smart HMI]\framework\hal\output\
• La carpeta “slider_progress” a la ruta raíz de [smart HMI]\
  Los proyectos se pueden abrir en MCUXpresso IDE, al igual que la aplicación de máquina de café/ascensor presentada en la plataforma HMI inteligente.
  Después de programar el *.axf construido file a la dirección 0x30100000 y el recurso binario file a la dirección 0x30700000, la demostración de la GUI de LVGL se puede ejecutar correctamente en la placa de desarrollo HMI inteligente (consulte la Figura 3 para ver la pantalla).
  Nota: Si utiliza la versión 1.7.0 de MCUXpresso IDE, habilite “Administrar script de enlace” en Configuración > MCU C++ Linker > Managed Linker Script antes de crear el proyecto CM4.
  Figura 3. Visualización de demostración de la GUI de LVGL en una placa de desarrollo HMI inteligente
  
  

Historial de revisiones

El historial de revisiones resume las revisiones de este documento.

Tabla 1. Historial de revisión

Número de revisión	Fecha	Cambios sustanciales
1	16 de junio de 2023	Lanzamiento inicial

Nota sobre el código fuente en el documento

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El cliente debe verificar periódicamente las actualizaciones de seguridad de NXP y realizar un seguimiento adecuado.
El cliente seleccionará los productos con características de seguridad que mejor cumplan con las reglas, regulaciones y estándares de la aplicación prevista y tomará las decisiones de diseño finales con respecto a sus productos y es el único responsable del cumplimiento de todos los requisitos legales, reglamentarios y relacionados con la seguridad con respecto a sus productos, independientemente de cualquier información o soporte que pueda ser proporcionado por NXP.
NXP tiene un Equipo de respuesta a incidentes de seguridad de productos (PSIRT) (accesible en PSIRT@nxp.com) que administra la investigación, la generación de informes y el lanzamiento de soluciones para las vulnerabilidades de seguridad de los productos de NXP.

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Aviso: Todas las marcas, nombres de productos, nombres de servicios y marcas registradas a las que se hace referencia son propiedad de sus respectivos dueños.
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i.MX: es una marca registrada de NXP BV

ATENCIÓN AL CLIENTE

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Documentos / Recursos

NXP AN13948 Integración de la aplicación GUI LVGL en la plataforma HMI inteligente [pdf] Manual del usuario AN13948 Integración de la aplicación LVGL GUI en la plataforma Smart HMI, AN13948, Integración de la aplicación LVGL GUI en la plataforma Smart HMI

Referencias

• Manual de usuario