【STM32F769Discovery开发板试用】关于DMA2D刷屏的效率探讨和应用

donatello1996 发表于 2020-7-19 15:45

本帖最后由 donatello1996 于 2020-7-19 18:51 编辑

         STM32F4和STM32F7系列的高端型号都能使用DMA2D图形加速器在LTDC显示外设上进行图形图像缓存的快速搬运，DMA2D外设在其中就相当于一个快速通道，可以将内存地址中的数据快速搬运到LTDC外设总线的地址，这种方式与用户直接操作GPU显存地址是两种不同原理，不同用途的方式，那问题来了，如果对于范围甚至是全屏刷新的话，这两种方式到底差多远的效率呢？官方的给出的数据是理想值，实际测试肯定需要借助仪器，这里我就简单使用GPIO引脚电平翻转+示波器读波形的方式进行探讨。示波器的1号输入探头接上板子并打开通道1：



使用示波器查看各种代码的延时时间，最简单的方式就是使用GPIO引脚电平翻转的方式，这里我使用了板上Arduino排针的PJ1引脚，初始化代码和寄存器翻转电平代码如下：

<pre>
<code class="language-cpp">void PJ1_Init()
{
__HAL_RCC_GPIOJ_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOJ, &GPIO_InitStruct);

}
</code></pre>

<pre>
<code class="language-cpp">GPIOJ->BSRR=0x00000002;
GPIOJ->BSRR=0x00020000;</code></pre>

首先看看使用直接操作显存地址画点的方式的效率，代码就是直接使用画点函数：

<pre>
<code class="language-cpp">void fun(int color)
{
int i,j;
for(i=0;i<800;i++)
for(j=0;j<480;j++)
BSP_LCD_DrawPixel(i,j,color);
}

while (1)
{

fun(0xffffff00);
GPIOJ->BSRR=0x00000002;
fun(0xffff00ff);
GPIOJ->BSRR=0x00020000;
}</code></pre>

 

然后查看示波器波形：



可以看出，这种逐个画点方式刷全屏的延迟大概是50~60ms一帧。

之后就是直接使用BSP_LCD_Clear进行刷屏，这种方式是使用DMA2D通道进行的: 
 

<pre>
<code class="language-cpp">while (1)
{
BSP_LCD_Clear(0xffffff00);
GPIOJ->BSRR=0x00000002;
BSP_LCD_Clear(0xffff00ff);
GPIOJ->BSRR=0x00020000;
}</code></pre>

查看示波器波形，有明显提升，大概是7~8ms一帧，效率差不多是画点方式的7倍：



最后就是今天的重头戏，使用DMA2D刷自定义图像数据，这边官方的代码存在一些问题，官方的代码支持ARGB888 RGB888 RGB565三种图像颜色格式，但是我都试了一遍，只有RGB888和RGB565是可以正常刷出的，原因不知，但是没有关系，因为BMP格式的数组最常用的也就是RGB888 24位色，ARGB8888即使不支持也没有关系，这边我改造了一下官方给的BMP文件数据刷屏函数，改成直接用BMP数组做参数，不引入文件头数据：

<pre>
<code class="language-cpp">void BSP_LCD_DrawBuffer(int Xpos, int Ypos,int width,int height,int bit_pixel,uint8_t *buf)
{
uint32_t index = 0;
uint32_t Address;
uint32_t InputColorMode = 0;

Address = 0xC0000000 + (((800*Ypos) + Xpos)*(4));

switch(bit_pixel)
{
case 16: InputColorMode = DMA2D_INPUT_RGB565; break;
case 24:InputColorMode = DMA2D_INPUT_RGB888; break;
case 32: InputColorMode = DMA2D_INPUT_ARGB8888; break;
}

buf += (index + (width * (height - 1) * (bit_pixel/8)));

for(index=0; index < height; index++)
{
LL_ConvertLineToARGB8888((uint32_t *)buf, (uint32_t *)Address, width, InputColorMode);

Address+=(BSP_LCD_GetXSize()*4);
buf -= width*(bit_pixel/8);
}
}</code></pre>

-Xpos和Ypos是图像起始XY坐标 
-width和height是图像宽度和高度 
-bit_pixel是位长，可选参数16，24和32 
-uint8_t *buf是图像数据，取自Image2Lcd软件



DMA2D默认方式是从下至上扫描，因此选项要选中

在Image2Lcd软件中设置图像的宽和高分别为600和360，这是因为假如全屏显示的话没办法同时存下两张图片的数据在Flash中，因此只能选宽高各3/4大小的图片，设置完成之后同样在主循环中刷新两张图片的图像数据：

<pre>
<code class="language-cpp">while (1)
{
BSP_LCD_DrawBuffer(100,60,600,360,24,(uint8_t *)image1);
GPIOJ->BSRR=0x00000002;
BSP_LCD_DrawBuffer(100,60,600,360,24,(uint8_t *)image2);
GPIOJ->BSRR=0x00020000;
}
</code></pre>

示波器波形显示，可以看出不管是全屏800*480*24的缓存数据，还是600*360*24的小图片，DMA2D传输效率都不会有比较明显的差异，都是7~8ms一帧。



最后放上全屏显示图片的效果：





最后要重点说明一点，上述的所有测试均在主频200MHz下进行，且LTDC总线主频也直接按照官方DMA2D的默认参数，一般不推荐使用比官方更快的倍频，因为很有可能会导致画面撕裂。

dcexpert 发表于 2020-7-19 16:16

很好的测试，就是代码好像没有正常显示出来。

donatello1996 发表于 2020-7-19 18:51

dcexpert 发表于 2020-7-19 16:16
很好的测试，就是代码好像没有正常显示出来。

已经修改过来了

eew_bsIqeC 发表于 2020-7-22 23:37

这个评测的内容丰富啊！

freebsder 发表于 2020-7-23 21:35

可以可以，这个评测有点货。

xinyuanliu 发表于 2024-9-19 20:38

写的很好，可以上传工程代码吗？

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