在 STM32 MCU 上运行 Linux 应用程序
智能产品的嵌入式系统有望提供越来越多的功能。这可以通过 Linux 轻松实现，它为您希望的每种情况提供软件。但是 Linux 需要相当大的硬件资源，最显着的是内存，因此目标平台通常会相当昂贵并且具有高功耗。另一方面，现代微控制器 (MCU) 拥有大量资源，足以完成许多智能任务。使用 Embox RTOS 等实时操作系统 (RTOS)，允许在任何地方使用 Linux 软件，包括 MCU，开发人员可以更轻松地开发更便宜、耗电更少的智能设备。
在本文中，我们将讨论在运行 Embox RTOS 的嵌入式 MCU 上启动基本 Qt 应用程序。我们使用两个基于单核 Cortex-M7 的板 (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。
前段时间，我们设法在 STM32F746-Discovery [注 1] 上启动了一个标准的 Qt 示例“moveblocks”。然而，我们想更进一步，推出一个带有触摸屏的示例。我们选择了另一个标准示例，“animatedtiles”。这是一个相当不错的例子，即使在桌面上看起来也很酷。它是交互式的，因此我们可以使用触摸屏，而且它看起来像 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 的速度是否足以使渲染场景流畅，因为我们发现，即使是 800×480 显示器的屏幕刷新也是一项昂贵的操作 [注 2]。
建筑
首先，让我们将我们的应用程序构建为 Embox 的一部分。最简单的方法是为 QEMU 构建应用程序，QEMU 是一个开源模拟器。使用 QEMU 意味着在这种情况下我们不需要处理内存消耗。这将帮助我们确保所有必要的组件都可用。在 QEMU 上启动“animatedtiles”后，我们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 上成功启动了“animatedtiles”，但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调试来解决问题，但还有一个更简单的方法：我们可以先在Linux环境下启动并调试示例。
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，这是一个提供虚拟屏幕的 Qt 应用程序。您可以按照官方文档中的描述构建 QVFB。
然后您可以启动具有所需屏幕分辨率的 QVFB（STM32F746G-Discovery 为 480×272）：
./qvfb -width 480 -height 272 -nocursor
您还应该使用嵌入式配置文件构建 Qt 库，即使用“-embedded”选项。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）。我们还禁用了一些其他不必要的选项和模块。生成的配置行如下：
./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 示例
最后，让我们构建并启动“animatedtiles”。构建阶段与 Qt 一样（qmake; make; ）。您应该在启动应用程序时指定 QVFB 作为显示：
./examples/animation/animatedtiles/animatedtiles -qws -display QVFb:0
我们在屏幕的上半部分看到了相同的图片。我们在源代码（examples/animation/animatedtiles/main.cpp）中发现应用程序以“view->show()”开头，这意味着不是全屏模式。在那之后，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'animatedtiles'的代码，添加了'-fullscreen'选项。
启动 STM32F746-discovery
我们在 Embox 中构建了我们修改后的应用程序，并检查它是否成功地在 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。这意味着我们配置中的堆大小对于应用程序来说是不够的。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。
我们已经用 valgrind 开始了我们的应用程序。 Valgrind 是一个用于内存调试和分析的工具，Massif 是一个堆分析器（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
并发现应用程序需要大约 2.7 MB 的堆大小。
我们在 Embox 配置中将堆大小设置为 3 MB，然后再次开始我们的演示。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这个例子，但显示器更大。本示例使用了 STM32F769I-Discovery，显示分辨率为 800×480。在这种情况下，仅 16 位颜色模式 (800x480x2=768000) 的帧缓冲区就需要将近 1MB 的空间，但该板上有足够的 (16MB) 外部 SDRAM。所以我们只需要估计堆的大小。
我们以新的分辨率 (800×480) 启动 QVFb：
$./qvfb -width 800 -height 480 -nocursor &
和上次一样使用valgrind：
$ valgrind --tool=massif --massif-out-file=animatedtiles.massif./examples/animation/animatedtiles/animatedtiles -qws -fullscreen$ ms_print animationtiles.massif> animationtiles.out
我们发现它需要大约 6 MB。我们已经在 STM32F769I 板上设置了 6 MB 的堆大小并成功启动了“animatedtimes”。
图 1：在 Embox RTOS 下 STM32F769I-DISCOVERY 板上的 QT 动画示例。 （来源： Embox）
您可以在此视频（如下）中看到它是如何工作的，并且您可以按照我们的 github wiki 中的描述自己重现结果。
注意事项：
- https://habr.com/ru/company/embox/blog/459730/]（俄语，但也有第三方英文翻译版本：https://sudonull.com/ post/25508-Porting-Qt-to-STM32-Embox-Blog
- https://alexkalmuk.medium.com/a-little-about-graphics-subsystem-internals-on-microcontrollers-d952cfd0966a
安东·邦达列夫 是 Embox RTOS 的创始人。 Anton 于 2003 年毕业于圣彼得堡电工大学 (LETI)，获得电气工程硕士学位，并在圣彼得堡州立大学攻读软件工程专业的研究生课程。他在嵌入式和系统编程方面拥有 20 多年的经验。 
亚历山大·卡尔穆克 是 Embox RTOS 的联合创始人。 Alexander 于 2014 年毕业于圣彼得堡国立大学，获得数学和软件工程硕士学位，并在圣彼得堡国立大学攻读控制理论专业的研究生课程。他在嵌入式系统编程方面拥有超过 10 年的经验。 相关内容：
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