深入了解U8g2与LVGL图形库
以下文章来源于嵌入式工程师成长日记，作者嵌入式工程师成长在单片机开发领域，图形显示功能变得越来越重要。无论是工业控制界面、智能家居设备，还是手持仪器仪表，都需要一个高效且易用的图形库来实现丰富的可视化效果。U8g2 和 LVGL 就是其中两款备受关注的图形库，它们各有特点，适用于不同的应用场景。今天，我们就来深入了解这两个图形库。
一、U8g2 图形库
（一）简介
U8g2 是一个用于嵌入式设备的单色图形库，由 olikraus 开发并开源。它的设计目标是占用资源少，易于移植，支持多种显示控制器和通信接口，包括OLED、LCD等。U8g2 可以在各种单片机平台上运行，如 Arduino、STM32 等。
（二）应用场景
U8g2适用于对资源要求较低、显示内容相对简单的场景。例如，小型智能家居设备的状态显示、工业传感器的参数展示、简单的手持仪器仪表等。这些场景通常只需要显示一些基本的文本、图标和简单图形，U8g2可以轻松胜任，并且由于其资源占用少，不会给单片机带来太大的负担。
（四）U8g2 的优势与局限
1. 优势
资源占用少，这使得它可以在一些资源极其有限的单片机上运行，比如一些 8 位单片机，在这类单片机上其他图形库可能无法正常工作，而 U8g2 却能稳定运行，为开发者提供基本的图形显示功能。
移植性强，支持多种显示控制器和通信接口，无论是常见的 I2C 接口的 OLED 屏，还是 SPI 接口的 LCD 屏，U8g2 都能很好地适配，方便开发者在不同的硬件平台上进行开发。
简单易用，其 API 函数简洁明了，对于初学者来说，很容易上手。开发者可以快速地实现文本和简单图形的显示，降低了开发的门槛。
2. 局限
单色显示，只能实现单色的图形和文本显示，这在一些对显示效果要求较高的场景中显得力不从心，无法满足用户对于彩色、丰富视觉效果的需求。
功能相对单一，缺乏复杂的控件和动画效果，对于需要实现交互性强、界面复杂的应用场景，U8g2 无法提供足够的支持。
二、LVGL 图形库
（一）简介
LVGL（LittlevGL）是一个开源的、功能丰富的嵌入式图形库，具有现代的图形用户界面（GUI）设计能力。它支持多种显示分辨率和颜色深度，提供了丰富的控件，如按钮、滑块、图表等，并且具有动画效果和触摸支持。LVGL 可以运行在各种单片机和微控制器上，通过合理的配置，可以在资源有限的设备上实现复杂的图形界面。
（二）应用场景
LVGL 适用于对显示效果要求较高、需要实现复杂交互界面的场景。例如，工业自动化设备的操作面板、智能家居中控系统、车载信息娱乐系统等。这些场景需要展示丰富的信息，提供良好的用户交互体验，LVGL 的丰富控件和动画效果可以满足这些需求。
（三）LVGL 的优势与局限
1. 优势
功能丰富，提供了各种各样的控件，如按钮、滑块、图表、列表框等，还支持动画效果和触摸交互，能够创建出非常复杂和美观的用户界面，满足不同用户的需求。
彩色显示支持，支持多种颜色深度，可以实现丰富的色彩显示，大大提升了显示效果，使界面更加生动和吸引人。
可扩展性强，开发者可以根据自己的需求自定义控件和样式，并且可以方便地集成其他功能模块，如文件系统、网络通信等。
2. 局限
资源占用大，由于其功能丰富，需要较多的内存和处理器性能来运行。在一些资源有限的单片机上，可能会出现运行缓慢甚至无法运行的情况。
学习成本高，LVGL 的 API 较为复杂，对于初学者来说，需要花费较多的时间来学习和掌握，尤其是在处理复杂的事件和样式设置时，容易出现错误。
三、U8g2 与 LVGL 的区别
（一）资源占用
U8g2的设计初衷是占用最少的资源，它只支持单色显示，对内存和处理器性能的要求较低。而 LVGL 功能更强大，支持彩色显示、丰富的控件和动画效果，因此资源占用相对较高，需要更多的内存和处理器性能来运行。
（二）显示效果
U8g2 只能实现单色的图形和文本显示，显示效果相对简单。LVGL 则可以实现彩色显示、渐变效果、动画等复杂的视觉效果，提供更加美观和现代的用户界面。
（三）开发难度
U8g2 的 API 相对简单，易于学习和使用，适合初学者和对显示要求不高的项目。LVGL 的功能丰富，API 较为复杂，需要花费更多的时间来学习和掌握，但它可以实现更高级的功能和交互效果。
（四）应用场景
如前面所述，U8g2 适用于资源有限、显示内容简单的场景，而 LVGL 适用于对显示效果和交互性要求较高的复杂场景。
四、实际项目中的选择与优化
（一）选择依据
在实际项目中，选择 U8g2 还是 LVGL 需要综合考虑多个因素。如果项目使用的单片机资源有限，如内存较小、处理器性能较低，并且显示内容主要是简单的文本和图标，那么 U8g2 是更好的选择。例如，一个基于 8 位单片机的温湿度传感器显示模块，只需要显示当前的温度和湿度值，使用 U8g2 就可以轻松实现。
如果项目对显示效果和交互性有较高的要求，并且单片机有足够的资源支持，那么 LVGL 更适合。比如，一个智能家居中控系统，需要显示各种设备的状态、提供触摸操作界面，并且要有美观的界面设计，LVGL 可以满足这些需求。
（二）优化策略
1. U8g2 优化
字体选择选择合适的字体可以减少内存占用。U8g2提供了多种字体，一些字体占用的内存较小，可以根据实际需求进行选择。
页面管理优化合理安排页面内容，减少不必要的重绘操作，提高显示效率。
2. LVGL 优化
内存管理合理分配和管理内存，避免内存泄漏。可以通过调整显示缓冲区的大小、优化控件的使用等方式来减少内存占用。
帧率控制根据实际需求调整界面的刷新帧率，避免过高的帧率导致处理器负载过大。
五、未来发展趋势
（一）U8g2
随着物联网的发展，越来越多的小型设备需要具备简单的显示功能。U8g2由于其资源占用少、易于移植的特点，将在这些小型设备中继续发挥重要作用。同时，开发者可能会对U8g2进行进一步的优化和扩展，以满足更多的应用需求。
（二）LVGL
随着单片机性能的不断提升，LVGL的应用场景将越来越广泛。未来，LVGL 可能会进一步优化其性能，减少资源占用，同时增加更多的功能和控件，提供更加便捷的开发工具，使开发者能够更加轻松地创建出高质量的图形界面。
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原文标题：单片机STM32图形库：U8g2 与 LVGL 的深度剖析
文章出处：【微信号：Ithingedu，微信公众号：安芯教育科技】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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