嵌入式MCU上启动基本的Qt应用程序的案例分析

作者：Alexander Kalmuk和Alexander Kalmuk

嵌入式系统有望为智能产品提供越来越多的功能。这可以通过Linux轻松实现，Linux为您所需要的每种情况提供软件。但是Linux需要相当大的硬件资源，尤其是内存，因此目标平台通常会很昂贵并且功耗很高。另一方面，现代微控制器（MCU）具有很多资源，足以应付许多智能任务。使用Embox RTOS之类的实时操作系统（RTOS），该操作系统允许在包括MCU在内的所有地方使用Linux软件，开发人员可以更轻松地开发成本更低，功耗更低的智能设备。

在本文中，我们讨论在运行Embox RTOS的嵌入式MCU上启动基本的Qt应用程序。我们使用两个基于Cortex-M7的单核板（216MHz）：STM32F746g-Discovery和STM32F769i-Discovery，它们分别具有480×272和800×480屏幕分辨率的触摸屏。

不久前，我们设法在STM32F746-Discovery [注1]上启动了一个标准的Qt示例“ moveblocks”。但是我们想走得更远，用触摸屏启动一个示例，我们选择另一个标准示例``animatedtiles''。这是一个相当不错的示例，即使在台式机上也看起来很酷。它是交互式的，因此我们可以使用触摸屏，并且看起来也像3D动画。

我们想了解STM32 MCU是否可以提供足够的性能。我们不确定CPU的速度是否足以使该渲染场景平滑，因为我们发现，即使是刷新800×480显示器的屏幕也是一项昂贵的操作[注2]。

建筑

首先，让我们将应用程序构建为Embox的一部分。最简单的方法是为QEMU构建应用程序，这是一个开放源代码模拟器。使用QEMU意味着在这种情况下，我们不需要照顾内存消耗。这将帮助我们确保所有必需的组件均可用。当在QEMU上启动“动画”时，我们可以轻松地将必要的组件添加到STM32的配置文件中。

首次在目标板上启动

我们在目标板STM32F746G-Discovery上成功地启动了“动画”，但是我们注意到只绘制了屏幕的上半部分。当然，我们可以尝试通过立即在板上进行调试来解决问题，但是有一种更简单的方法：我们可以首先在Linux环境中启动和调试示例。

在主机上调试

要运行此示例并调试您的应用程序，您需要Qt库本身以及QVFB（它是提供虚拟屏幕的Qt应用程序）。您可以按照官方文档中的说明构建QVFB。

然后，您可以使用所需的屏幕分辨率（对于STM32F746G-Discovery为480×272）启动QVFB：

./qvfb-宽度480-高度272 -nocursor

您还应该使用嵌入式配置文件（即带有“ -embedded”选项）来构建Qt库。此选项旨在在没有X11或现有图形环境的情况下运行Qt，将改用QWS（Qt窗口系统）。此外，我们禁用了其他一些不必要的选项和模块。产生的配置行如下：

./configure -opensource -confirm-license -debug \ 
 -embedded -qt-gfx-qvfb -qvfb \ 
 -no-javascript-jit -no-script -no-scripttools \ 
  -no-qt3support -no-webkit -nomake演示- nomake的例子

最后，让我们构建并启动“动画”。构建阶段与Qt（qmake; make;）一样。启动应用程序时，应指定QVFB作为显示：

./examples/animation/animatedtiles/animatedtiles -qws -display QVFb：0

屏幕的上半部分显示了相同的图片。我们在源代码（examples / animation / animatedtiles / main.cpp）中发现，该应用程序以“ view-> show（）”开头，这意味着不处于全屏模式。之后，我们完全相信屏幕的唯一上半部分用于显示应用程序。我们稍微修改了“动画”代码，并添加了“ -fullscreen”选项。

在STM32F746-发现上启动

我们在Embox中构建了修改后的应用程序，并检查它是否已成功在QEMU上运行。但是，当我们在目标板上启动应用程序时，我们收到了“内存不足”错误。这意味着我们的配置中的堆大小不足以容纳应用程序。我们决定在Linux中使用丰富的开发工具来解决问题，即估计所需的堆大小。

我们已经从valgrind开始了我们的应用程序。Valgrind是用于内存调试和性能分析的工具，Massif是堆分析器（它是Valgrind的一部分）。

$ valgrind --tool = massif --massif-out-file = animatedtiles.massif。/ examples / animation / animatedtiles / animatedtiles -qws -fullscreen 
$ ms_print animationtiles.massif> animationtiles.out

并发现该应用程序需要的堆大小约为2.7 MB。

我们在Embox配置中将堆大小设置为3 MB，然后再次开始演示。它已在全屏模式下成功运行。

在STM32F769I-Discovery上启动。

我们还想在类似的板上尝试该示例，但显示更大。本示例使用的显示分辨率为800×480的STM32F769I-Discovery。在这种情况下，仅16位彩色模式（800x480x2 = 768000）的帧缓冲区仅需要将近1MB，但是此板上有足够的（16MB）外部SDRAM。因此，我们只需要估计堆的大小即可。

我们以新的分辨率（800×480）启动了QVFb：

$。/ qvfb-宽度800-高度480 -nocursor＆

并使用valgrind作为上一次：

$ valgrind --tool = massif --massif-out-file = animatedtiles.massif。/ examples / animation / animatedtiles / animatedtiles -qws -fullscreen 
$ ms_print animationtiles.massif> animationtiles.out

我们发现它大约需要6 MB。我们已经设置了6 MB的堆大小，并在STM32F769I板上成功启动了“动画时间”。

图1：Embox RTOS下STM32F769I-DISCOVERY板上的QT动画片段示例。（来源：Embox）

编辑：hfy