近几年，MCU的资源和处理能力逐渐增强，GUI（Graphical User Interface）基本成了MCU的标配。同时自从Microchip在2017年打破先例，把2D的GPU内嵌到了MCU中，并配套了自家图形界面编辑软件，似乎拼GPU性能成了一件稀松平常之事，MCU能做的显示越来越高级。（可以参考历史文章）
当然，设计GUI的过程，并不简单。开发图形用户界面可能是复杂而漫长的过程，需要大量的时间和资源来调试和集成来自各种工具的代码。所以很多情况下，选择一款合适的GUI软件，是工程师经常考虑的问题。最近几年，厂商就在不断布局GUI，在这个细节的领域打出差异化。
付斌｜作者
电子工程世界（ID：EEworldbbs）｜出品
嵌入式GUI，通用的选择
对工程师来说，一般选择很简单，就是GUI开源与否，是否收费，另外就是适配度、移植难度、应用场景。
当前主流的小型嵌入式GUI主要有：emWin（uCGUI）、TouchGFX、Embedded Wizard GUI、uGFX（分为收费和免费两版）、MicroChip GUI 、Qt for MCU、Crack Storyboard、Altia GUI、ThreadX GUIX等主要包括三类，一是完全开源项目，二是第三方软件公司公的产品，三就是厂商自己的GUI。
首先，完全开源项目方面，主要包括LittlevGL（LVGL）、MiniGUI（部分SoC免费使用）、GUISlice、Nano-X（旧称MicoroWindows）等，不过这种GUI可能会存在学习曲线陡峭，或者资源比较分散的一些问题，但多数都轻量级，适合资源受限的MCU。
其次，第三方软件公司公的产品，主要包括Qt for MCU、SEGGER公司开发的emWin、Crack Software的Storyboard、TES Electronic Solutions GmbH开发的Guiliani、德国TARA System公司开发的EmbeddedWizard、汽车使用的Altia GUI、ZLG 开发的AWTK、北京飞漫软件技术开发的Minigui，这些软件拥有庞大的生态系统和社区支持，提供了丰富的文档、示例和支持，整体上手难度层次不齐。
最后，MCU厂商自己的产品，包括ST的TouchGFX、Microchip的Microchip Graphics Suite （MGS）、NXP的PEG Graphics Software，这些产品只针对自己的MCU产品，但相对更适合MCU本身体质。
Microchip：围绕简化开发行动
Microchip在GUI领域布局非常多年。整体理念则是围绕“极简开发”这一关键词展开。其在官网上就有一句话——“阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）说过，一切都应该尽可能简单，但不能更简单。Microchip 将这一理念应用于其为嵌入式开发提供的GUI工具。”
Microchip提供的工具主要是MPLAB Harmony Graphics Suite（MHGC），目前在MPLAB Harmony 3之中，其支持的主要是Microchip 32 位MCU和所有 Microchip MPU。不过Microchip也很强调免费这个概念。2020年9月，Microchip推出免费、免许可和免版税的Ensemble图形工具包， 加快Linux图形用户界面开发，Ensemble图形工具包免许可和版税，向GUI的所有开发者免费提供。
如果需要设计一款具有简单且优雅嵌入式GUI的应用，选择Microchip的MCU总是没错的。并且Microchip官方还推出了很多优秀的入门教程，大大降低使用门槛。
前两天，Microchip又进一步把其GUI套装升级成Microchip图形套件（MGS）。这是一款易于学习使用的综合解决方案，可简化将图形用户界面、动画和图像集成到触摸屏的过程。
MGS 采用现代设计，提供直观的所见即所得（WYSIWYG）界面，用户可直接查看和操作最终输出，从而减少错误，提高效率。为了使图形用户界面更易于使用，MGS具有多功能性，可支持各种不同性能的设备。从对内存和系统性能要求较低的资源受限设备，到支持平板电脑大小触摸屏和高保真视频播放的高性能设备，都可以使用MGS。
Microchip 图形套件包括MGS Composer和MGS Simulator组件，同时由各种开发工具提供支持，包括MPLAB Harmony v3、MPLAB 代码配置器以及Microchip 适用于32位MCU和MPU的主线Linux发行版。
ST：走向“单芯片”模式
ST的TouchGFX是收购而来，大名鼎鼎的TouchGFX以界面华丽、流畅以及强劲的 TouchGFX Designer著称。自从2018年ST收购以后，TouchGFX在ST MCU、MPU上都开始可以免费使用。
根据工程师的分享，TouchGFX在MCU系统运行界面非常炫，堪比手机APP界面。使用TouchGFX开发STM32界面，有2种方法：一是利用TouchGFX Designer软件，支持图片和控件拖拽、可快速生成在KEIL或IAR等IDE中可打开的项目工程；另一种方法是，STM32CUBEMX 5.0版本增加了对TouchGFX的支持，可以使用CubeMX开发TouchGFX应用。
今年7月，ST将其更新到了TouchGFX 4.24。通过提供新的图像压缩格式（RGB565、RGB888和ARGB888）和更多的闪存节省功能，进一步减少了内存需求。
ST介绍中说，嵌入式系统的最新趋势是“单芯片”接口，开发人员可以从主机MCU的RAM和闪存中运行整个UI，无需使用外部存储器。这有助于减少材料成本，减轻对存储器市场的依赖。简而言之，它在开启了很多新功能的同时还能保持设计的成本效益。但没有之前版本的丰富功能作为基础，这样的突破也是不可能实现的。TouchGFX 4.24建立在旧版本基础之上，可确保更多的应用程序能够适应这种“单芯片”模式。
简单来说，就是TouchGFX 4.24对其压缩算法和矢量运算进行了一系列优化，以节省更多闪存。
NXP：分为三种版本
很多人都不知道，NXP本身其实也有GUI库，而且还很强大。不过，NXP的PEG和上述两个厂商的划分不太一样，分为免费版本和收费版本，即PEG Pro、PEG +和PEG Lite，其中Lite版本对于NXP芯片是免费的，收费版本相对功能会强大许多，不过基础版本也可以满足大部分要求。
PEG可与实时操作系统完美结合。该图形开发解决方案工具使开发人员能够使用PEG库和外部资源对用户界面屏幕和用户界面控件进行布局，并生成C++代码。PEG Graphics Software整体学习曲线也相对较平缓，同时NXP提供了大量的学习资源进行参考。
写着最后
目前来看，Microchip和ST在GUI库的建设上走得比较激进，经常进行大更和迭代。毕竟，提供一个非常完整的方案，更有助于工程师快速开发自己的产品，加速研发进度，让工程师有更多选择的理由。而其他厂商，如英飞凌、瑞萨主要与QT、SEGGER这些厂商加大合作，以支持更大的软件生态。不过，软件这个东西，使用第三方也完全足够，而且也不一定有必要去自己做一套软件和库，但自己给自己做总归是更适配自己的产品。
参考文献
[1]安谋科技学堂：嵌入式系统的GUI分类及介绍——面向MCU微控制器.2023.10.9.https://mp.weixin.qq.com/s/m8wBsMsCrdEE5X31J7KhAA
[2]知乎：https://www.zhihu.com/question/20751611
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