[牛人杂谈] 终极OLED绘图存储优化指南,突破资源限制的实战技巧

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 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 小明的同学 于 2025-6-20 20:05 编辑

一、内存架构革命性优化
1. 分页-列混合缓冲系统

[code]// 创新混合缓冲设计 (仅需64字节RAM)
uint8_t page_col_buffer[8][8]; // 8页×8列块(每块16像素)

void draw_pixel(uint8_t x, uint8_t y) {
    uint8_t page = y / 8;
    uint8_t col_block = x / 16;
    uint8_t bit_mask = 1 << (y % 8);
   
    // 只需修改特定块
    page_col_buffer
 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:05 | 显示全部楼层
三、存储压缩黑科技
1. 自适应RLE压缩

  1. // 实时解压位图 (CPU换空间)
  2. void draw_compressed_bitmap(const uint8_t* cmp_data, uint8_t x, uint8_t y) {
  3.     uint8_t count, value;
  4.     uint8_t pos = 0;
  5.    
  6.     while((count = cmp_data[pos++])) {
  7.         if(count & 0x80) { // 重复序列
  8.             count &= 0x7F;
  9.             value = cmp_data[pos++];
  10.             while(count--) write_data(value);
  11.         } else { // 原始序列
  12.             write_block(cmp_data + pos, count);
  13.             pos += count;
  14.         }
  15.     }
  16. }
应用场景:开机**等静态资源压缩率可达50-80%

2. 概率霍夫曼编码

  1. // 预计算字体霍夫曼树
  2. const uint32_t huffman_tree[] = { /* 压缩树结构 */ };

  3. void draw_huffman_char(uint16_t code) {
  4.     uint32_t node = huffman_tree[0];
  5.    
  6.     while(!(node & 0x80000000)) { // 遍历至叶节点
  7.         uint8_t bit = (code >> 15) & 1;
  8.         code <<= 1;
  9.         node = huffman_tree[(node >> 16) + bit];
  10.     }
  11.    
  12.     uint8_t* bitmap = (uint8_t*)(node & 0xFFFF);
  13.     draw_bitmap(bitmap, 5, 8); // 解压绘制
  14. }
优势:中文字符集压缩率可达60-70%




 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:06 | 显示全部楼层
四、系统级优化策略
1. 动态功能加载
  1. // 按需加载绘图模块
  2. void __attribute__((section(".ram_code"))) load_gfx_module(GFX_Type type) {
  3.     const uint8_t* module_addr;
  4.     switch(type) {
  5.         case CIRCLE_MOD: module_addr = circle_gfx_code; break;
  6.         case FONT_MOD: module_addr = vector_font_code; break;
  7.     }
  8.    
  9.     // 复制到RAM执行
  10.     memcpy(ram_exec_area, module_addr, MODULE_SIZE);
  11.     ((void(*)(void))ram_exec_area)(); // 初始化模块
  12. }

实现原理:将不常用功能存储在Flash,使用时动态加载到RAM


 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:06 | 显示全部楼层
2. 编译器级优化
  1. // 链接器脚本优化 (STM32示例)
  2. MEMORY {
  3.     FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 128K
  4.     RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
  5. }

  6. SECTIONS {
  7.     .text : {
  8.         *(.text.ssd1306_core*)   /* 核心函数优先 */
  9.         *(.text)                 /* 其他代码 */
  10.     } > FLASH
  11.    
  12.     .ram_code : {
  13.         _sram_code = .;
  14.         *(.ram_code)             /* 关键性能代码 */
  15.         _eram_code = .;
  16.     } > RAM AT > FLASH
  17. }

配合编译选项:-ffunction-sections -fdata-sections -Wl,--gc-sections


 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:07 | 显示全部楼层
资源消耗对比表

化技术
Flash节省
RAM节省
适用场景
分页-列混合缓冲-93.7%动态UI应用
差分帧更新-99%*局部刷新界面
矢量字体70-80%-多语言支持
几何生成算法40-60%-图形绘制
RLE压缩50-80%解压缓冲静态资源
霍夫曼编码60-70%解码表大型字符集
动态功能加载30-50%模块缓冲多功能系统
*基于脏矩形数量


 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:08 | 显示全部楼层
六、实战优化组合方案
1. 超低资源系统 (≤4KB Flash/≤128B RAM)
核心:直接显存操作 + 混合缓冲

字体:矢量线段字体

图形:仅实现直线/矩形

资源:~2.5KB Flash + 64B RAM

2. 平衡型系统 (8-16KB Flash/512B RAM)
核心:分页-列混合缓冲

字体:霍夫曼压缩字体

图形:完整2D图元 + RLE位图

特效:差分刷新

资源:~10KB Flash + 256B RAM

3. 高性能系统 (32-64KB Flash/4-8KB RAM)
核心:动态功能加载

渲染:GPU式流水线 (DMA加速)

资源:矢量字体 + SVG子集

UI:分层合成 + 脏矩形更新

资源:~40KB Flash + 3KB RAM
 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:08 | 显示全部楼层
七、极限优化示例 (128x64 全屏动画)
  1. // 波纹动画 (仅256字节Flash + 16字节RAM)
  2. void water_ripple() {
  3.     static uint8_t phase = 0;
  4.     uint8_t pattern[8] = {0};
  5.    
  6.     for(uint8_t i=0; i<8; i++) {
  7.         pattern[i] = sin_tab[(phase + i*10) % 64] > 128 ? 0xFF : 0;
  8.     }
  9.    
  10.     for(uint8_t page=0; page<8; page++) {
  11.         set_cursor(0, page);
  12.         for(uint8_t col=0; col<128; col++) {
  13.             uint8_t p = pattern[(page + (col>>2)) & 0x07];
  14.             write_data(p);
  15.         }
  16.     }
  17.     phase++;
  18. }

  19. // 64字节正弦表 (Q7格式)
  20. const uint8_t sin_tab[64] = {
  21.     128,140,152,164,176,188,198,208,218,226,234,240,245,250,253,255,
  22.     255,253,250,245,240,234,226,218,208,198,188,176,164,152,140,128,
  23.     115,103,91,79,67,55,45,35,25,17,9,3,0,0,0,0,
  24.     0,0,0,0,3,9,17,25,35,45,55,67,79,91,103,115
  25. };




效果:流畅动画仅占用极少量资源

 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:08 | 显示全部楼层
优化哲学
数据重于代码 - 优化数据结构比优化算法更有效

以时间换空间 - 合理使用实时生成/解压技术

分而治之 - 将大问题分解为小单元处理

硬件友好 - 利用硬件特性(DMA/位操作)

接受不完美 - 80%的优化带来20%的资源节省
 楼主| 小明的同学 发表于 2025-6-20 20:09 | 显示全部楼层
终极建议:在项目中实现混合缓冲系统 + 矢量字体组合,可平衡性能和资源消耗。
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