通過部分影像緩衝降低記憶體使用率

本節透過時鐘應用程式範例，說明如何在含 GRAM 的顯示器上，設定並使用局部影像緩衝區來降低記憶體需求 (需犧牲部分效能)。

下面是在STM32L4R9Discovery評估套件上運行的應用的影片

完整影像緩衝記憶體

影像緩衝區通常是一個大型記憶體陣列，其存儲空間足以容納顯示器上的所有可用像素。如果在解析度為480 x 272的24位元顯示器上執行，則完整大小的影像緩衝區可容納480 x 272 x 3位元組 = 391,680位元組。

一些應用可能有2（“雙重緩衝”）甚至3個影像緩衝區。在這種情況下，要求的總儲存空間將是783,360和1,175,040位元組。

在繪製UI的任何一個部分時，TouchGFX向影像緩衝區寫入像素值，在所有繪製操作完成後，影像緩衝區被傳輸到顯示器。通常會將整個影像緩衝區傳輸到顯示器，即使只更新了UI的一部分。在傳輸前，通常可以將影像緩衝分成許多小塊進行更新。

更新1、更新2、更新3、……、更新N，傳輸至顯示器

在某些情況下，特別是在沒有外部RAM的低成本解決方案中，影像緩衝區必須足夠小，以使應用程式的其餘部分能夠和影像緩衝共用內部RAM。部分影像緩衝區在這種情況下十分有用。

部分影像緩衝記憶體

部分影像緩衝區使TouchGFX應用程式能夠在幾個小於完整大小的影像緩衝區之上運行。影像緩衝區的數量和大小是可配置的。此技術可大幅降低應用程式的存儲空間要求，但也帶來了一些限制：

部分影像緩衝區只能在具有內置記憶體的顯示器上工作。這些顯示器通常是DSI顯示器或具有平行匯流排連接（DBI A/B型，8080/6800）或SPI匯流排連接的顯示器。
複雜應用可能發生撕裂。

不同於使用影像緩衝區將每一個像素顯示在顯示器上，部分影像緩衝區通常只覆蓋部分區域。在本文使用的時鐘範例中，使用了三個大小均為11,700位元組的影像緩衝區。這會導致影像緩衝區佔用記憶體35,100位元組的空間。

當應用程式需要更新UI的某一部分時，TouchGFX將選擇配置的部分影像緩衝區中的其中一個，在該部分影像緩衝中完成其繪圖操作，並將該部分傳輸到顯示器。將對需要渲染的所有UI區域重複此操作 - 這會將更新和傳輸資料的公式變更為：

更新1、傳輸1、更新2、傳輸2、更新3、傳輸3、……、更新N、傳輸N

在某些情況下，可以在更新下一個緩衝區的同時進行一個部分影像緩衝區的傳輸。

顯示器畫面撕裂

相比於使用完整影像緩衝區，在使用部分影像緩衝區時，TouchGFX傳輸UI上更新的更快。由於顯示器需要定期刷新，在最多16 ms後（就60 fps顯示器而言），顯示器將在其螢幕上顯示接收到的更新。因此，在所有更新傳輸完畢之前，對顯示器的最初更新可能會被用戶注意到。

如果繪圖操作和傳輸的完整序列需要花費較長時間才能完成（ > 16 ms），則用戶很可能會看到上一幀與下一幀的組合。這被稱為畫面撕裂。因此，部分影像緩衝區不適合使用複雜動畫、需要長時間渲染的應用。

顯示器更新範例

在討論如何在應用程式中配置部分影像緩衝區之前，我們先來看一個具體範例，該範例顯示了一個用移動的圓弧代表秒數的數位時鐘。綠色圓弧每秒移動6度，一分鐘完成一整圈。用如下圖所示的四個小部件構建UI：

以下是更新數位時鐘和圓弧的程式碼：

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);
  }
}

下圖所示為在圓弧接近頂點和數位時鐘更新時前幾秒更新的區域（灰色矩形）。在前兩幀中，只有秒數在變化（第58和59秒）。在第三幀中，秒數達到60，小時和分鐘的文字更新：

上面第三幅圖像中更新的矩形為154 x 60個像素、20 x 12個像素和33 x 8個像素。在使用標準影像緩衝區時，這些矩形會被存入完整個影像緩衝區中（覆蓋之前的像素），完整影像緩衝區隨後被傳輸到顯示器。在使用部分影像緩衝區時，這三個矩形會被存入它們自己的小影像緩衝區中，小影像緩衝區隨後立即被傳輸到顯示器並予以顯示。

配置部分影像緩衝區

為了讓 TouchGFX 使用局部影像緩衝區，需要執行以下步驟：

用記憶體緩衝區創建影像緩衝區分配器物件
配置TouchGFX HAL類以使用該分配器
寫入程式碼以將緩衝區傳輸至顯示器

步驟1和2由TouchGFX Generator通過STM32CubeMX自動生成，而步驟3是一個專用驅動程式，用於將像素傳輸至顯示器。

矩形	x	y	寬度	高度	像素
矩形1	112	56	22	14	308個像素 = 924位元組
矩形2	153	42	29	11	319個像素 = 957位元組

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

將影像緩衝區傳輸到螢幕

將局部影像緩衝區塊傳輸到顯示器的程式碼實作，具體取決於使用的顯示器介面。如需操作範例，請參閱以下文章：

結論

在本文中，我們討論了對於顯示器具有集成影像緩衝記憶體的平臺而言，部分影像緩衝區策略如何降低其存儲空間要求。

完整影像緩衝記憶體​

部分影像緩衝記憶體​

顯示器畫面撕裂​

顯示器更新範例​