通过部分帧缓冲降低内存使用率

本节通过时钟应用示例，阐述如何在配备GRAM的显示屏上配置和使用部分帧缓存，以牺牲部分性能为代价降低内存需求。

下面是在STM32L4R9Discovery评估套件上运行的应用的视频

完整帧缓冲内存

帧缓冲区通常是一个大型内存数组，其存储空间足以容纳显示屏上的所有可用像素数据。如果在分辨率为480 x 272的24位显示屏上运行，则完整大小的帧缓冲区可容纳480 x 272 x 3字节 = 391,680字节。

一些应用可能有2（“双重缓冲”）甚至3个帧缓冲区。在这种情况下，要求的总存储空间将是783,360和1,175,040字节。

在绘制UI的任何部分时，TouchGFX向帧缓冲区写入像素值，在所有绘制操作完成后，帧缓冲区被传输到显示屏。通常会将整个帧缓冲区传输到显示屏，即使只更新了UI的一部分。在传输前，通常可以将帧缓冲分成许多小块进行更新。

更新1、更新2、更新3、……、更新N，传输至显示屏

在某些情况下，特别是在没有外部RAM的低成本解决方案中，帧缓冲区必须足够小，使内部RAM能满足帧缓冲和应用其余部分对内存的需求。部分帧缓冲区在这种情况下十分有用。

部分帧缓冲内存

部分帧缓冲区使TouchGFX应用能够在几个小于完整大小的帧缓冲区之上运行。帧缓冲区的数量和大小是可配置的。此技术可大幅降低应用的内存空间要求，但也带来了一些限制：

部分帧缓冲区只能在具有内置存储器的显示屏上工作。这些显示屏通常是DSI显示屏或具有并行总线连接（DBI A/B型，8080/6800）或SPI总线连接的显示屏。
复杂应用可能发生撕裂。

完全帧缓冲区能存储显示屏上每一个像素的显示数据，与此不同，部分帧缓冲区通常只覆盖部分区域。在本文使用的时钟示例中，使用了三个大小均为11,700字节的帧缓冲区。这样帧缓冲区总共占用存储器35,100字节的空间。

当应用需要更新UI的某一部分时，TouchGFX将选择配置的部分帧缓冲区中的一个，在该部分帧缓冲中完成其绘图操作，并将该部分传输到显示屏。对需要渲染的所有UI区域重复此操作 - 这将更新和传输数据的方式变更为：

更新1、传输1、更新2、传输2、更新3、传输3、……、更新N、传输N

在某些情况下，可以在更新下一个缓冲区的同时进行一个部分帧缓冲区的传输。

显示屏画面撕裂

相比于使用完全帧缓冲区，在使用部分帧缓冲区时，TouchGFX会尽快传输更新过的UI部分。由于显示屏需要定期刷新，在最多16 ms后（就60 fps显示屏而言），显示屏将在其屏幕上显示接收到的更新。因此，在所有更新传输完毕之前，对显示屏的最初更新可能会被用户注意到。

如果绘图操作和传输的完整序列需要花费较长时间才能完成（> 16 ms），则用户很可能会看到上一帧与一些新的更新的组合。这被称为画面撕裂，是不期望发生的。因此，部分帧缓冲区不适合使用复杂动画、需要长时间渲染的应用。

显示屏更新示例

在讨论如何在应用中配置部分帧缓冲区之前，我们先来看一个具体示例，该示例是一个数字时钟，用移动的圆弧来代表秒数。绿色圆弧每秒移动6度，一分钟完成一整圈。用如下图所示的四个控件构建UI：

以下是更新数字时钟和圆弧的代码：

MainView.cpp

void MainView::handleTickEvent()
{
  ticks++;
  if (ticks == 10)
  {
      ticks = 0;
      secs += 1;
      if (secs == 60)  //increment minutes
      {
        secs = 0;
        min += 1;
        if (min == 60) //increment hours
        {
          min = 0;
          hour += 1;
          if (hour == 24)
          {
            hour = 0;
          }
        }
        //Only update digital clock when minutes or hours change
        digitalClock.setTime24Hour(hour, min, secs);
      }
    //Always update seconds
    circleSeconds.updateArc(secs*6 - 20, secs*6);
  }
}

下图所示为在圆弧接近顶点和数字时钟更新时前几秒更新的区域（灰色矩形）。在前两帧中，只有秒数在变化（58和59秒）。在第三帧中，秒数达到60，小时和分钟文本更新：

上面第三幅图像中更新的矩形为154 x 60像素、 20 x 12像素和33 x 8像素。在使用标准帧缓冲区时，这些矩形会被存入完整帧缓冲区中（覆盖之前的像素），完整帧缓冲区随后被传输到显示屏。在使用部分帧缓冲区时，这三个矩形会被存入它们自己的小帧缓冲区中，随后立即被传输到显示屏并显示。

配置部分帧缓冲区

启用TouchGFX部分帧缓存的必要步骤：

创建帧缓冲区分配器对象，并分配存储空间
配置TouchGFX HAL类以使用该分配器
写入代码以将缓冲区传输至显示屏

步骤1和2由TouchGFX Generator通过STM32CubeMX自动生成，而步骤3是一个专用驱动程序，用于将像素数据传输至显示屏。

矩形	x	y	宽度	高度	像素
矩形1	112	56	22	14	308像素 = 924字节
矩形2	153	42	29	11	319像素 = 957字节

矩形	x	y	宽度	高度	像素
矩形1	126	51	20	12	240像素 = 720字节
矩形2	165	42	33	8	264像素 = 792字节
矩形3	118	165	154	60	9,240像素 = 27,720字节

将帧缓冲区传输到屏幕

帧缓存块的传输代码实现取决于显示接口类型。具体实现示例请参见以下文章：

结论

在本文中，我们讨论了对于显示屏具有集成帧缓冲存储器的平台而言，部分帧缓冲区策略如何降低其存储空间要求。

完整帧缓冲内存​

部分帧缓冲内存​

显示屏画面撕裂​

显示屏更新示例​