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图形引擎

TouchGFX图形引擎的主要用途是在嵌入式设备的显示屏上绘制图形。

本节将提供TouchGFX图形引擎类型的概述及其工作原理的一些背景知识。

场景模型​

图形引擎主要可分为两类。

  • 即时模式图形引擎提供一个API，使应用能够直接为显示屏绘制图像。 应用负责确保在正确的时间激活正确的绘制操作。
  • 保留模式图形引擎使用户能够操纵所显示组件的抽象模型。 引擎负责在合适的时间将此组件模型转化为正确的图形绘制操作。

TouchGFX遵循保留模式绘图原则。 简而言之，TouchGFX提供用户可操纵的模型，然后TouchGFX负责将此模型转化为渲染方法调用的优化集合。

保留模式图形引擎

TouchGFX的retain mode有许多优势。 主要包括：

  • 易用性： 保留图形引擎易于使用。 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分析场景模型，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藏组件，只绘制和传输组件有变化的部分，以及管理帧缓存等。
  • 状态管理：TouchGFX持续跟踪场景模型中的活跃部分。 这反过来为用户优化场景模型内容提供了便利。

TouchGFX保留模式图形方案的主要不足在于：

  • 存储空间消耗：呈现场景模型会占用一些存储空间。 TouchGFX通过分析场景模型和优化相应渲染成果达到其性能水平，通常每秒渲染60帧。 为了减少TouchGFX场景模型使用的存储空间，设计者做了大量工作。 在典型应用中，该模型所需的存储空间远低于1千字节。

操纵模型​

场景模型由组件组成。

控件树

模型中的每个组件都只有一个关联的父组件。 父组件本身也是场景模型的一部分。 这样的一个模型统称为一棵tree.

我们通常会将此树中的组件称为UI组件或控件。

从应用的角度来看，将通过设置和操纵场景模型中的控件来更新显示的图形。 下面是一个为按钮设置位置和图像，并将按钮添加到场景模型的示例：

myButton.setXY(100,50);
myButton.setBitmaps(Bitmap(BITMAP_BUTTON_RELEASED_ID), Bitmap(BITMAP_BUTTON_PRESSED_ID));
add(myButton);

发布绘制指令​

最后，在渲染场景模型时，TouchGFX会使用它的绘制API。 此绘制API包含绘制图形基元（如方块、图像、文本、线条、多边形、有纹理的三角形等）的方法。

例如TouchGFX中的Button控件，在渲染时，使用drawPartialBitmap方法绘制图像。 在TouchGFX中绘制按钮小工具的源代码大致如下：

touchgfx/widgets/button.cpp
void Button::draw(const Rect& invalidatedArea) const
{
    // calculate the part of the bitmap to draw
    api.drawPartialBitmap(bitmap, x, y, part, alpha);
}

详情请查看touchgfx/widgets/button.cpp中的实际源代码。

TouchGFX包含绘制API的优化实现。 例如， drawPartialBitmap 方法使用底层硬件（如果有Chrom-ART图像加速器）绘制位图。

在用新的控件类型扩展场景模型时，可使用这些API绘制方法。 参见关于创建 custom widget的章节。

绘制API方法的实现是平台特定的，并针对每种特定MCU进行了高度优化。

主循环​

许多游戏引擎和图形引擎的工作方式（特别是TouchGFX）都可以看作是无限循环。

TouchGFX的主循环中有三种主要活动：

  • 采集事件：采集触摸屏事件、物理按钮按下事件和来自后台系统的消息等。
  • 更新场景模型：对采集的事件做出响应，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：

主循环

主循环的每次执行都表示应用的一个tick。

平台功能​

由于TouchGFX旨在运行于所有STM32嵌入式设置上，因此上述活动可以定制。

请继续阅读以获取关于TouchGFX主循环的更多信息。