以下是目前嵌入式領(lǐng)域常用的一些UI解決方案,我將它們分為幾大類進(jìn)行介紹:
一、輕量級(jí)字符/文本型UI (用于無圖形顯示屏)
這類UI通常用于段碼屏、字符LCD屏(如1602、2004)或通過串口輸出的命令行界面。
自定義簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)
描述:最基礎(chǔ)的方式,直接編寫函數(shù)控制屏幕顯示特定的字符或自定義位圖。
特點(diǎn):極度輕量,無任何額外開銷,但開發(fā)效率低,功能簡(jiǎn)單。
適用場(chǎng)景:51單片機(jī)、低端STM32驅(qū)動(dòng)段碼屏、字符LCD屏。
終端命令行界面 (CLI)

描述:通過串口工具(如PuTTY、SecureCRT)連接到設(shè)備,以文本命令的形式進(jìn)行交互。
特點(diǎn):無需屏幕,依賴串口,非常適合系統(tǒng)調(diào)試、參數(shù)配置和狀態(tài)監(jiān)控。
常用庫:很多項(xiàng)目會(huì)自行實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的命令行解析器,也可以使用開源庫如:linenoisecli (來自ARM Mbed OS)
二、輕量級(jí)圖形庫 (用于低分辨率彩色屏)
這類庫適合資源有限的MCU(如Cortex-M系列),提供了繪制基本圖形、文字和控件的能力。
LVGL (Light and Versatile Graphics Library)
當(dāng)前最熱門的選擇!開源、免費(fèi),功能極其強(qiáng)大且社區(qū)活躍。
特點(diǎn):支持抗鋸齒、動(dòng)畫、多種主題、多語言、多種輸入設(shè)備。控件豐富(按鈕、滑塊、圖表、列表等),資源占用可配置(從幾十KB到幾百KB Flash/RAM)。
適用場(chǎng)景:從Cortex-M0到Cortex-M7都能運(yùn)行,是資源受限MCU上實(shí)現(xiàn)華麗UI的首選。
輕量級(jí)圖形庫 (用于MCU)
- LVGL (Light and Versatile Graphics Library)
官網(wǎng)鏈接: https://lvgl.io/
GitHub倉庫: https://github.com/lvgl/lvgl
在線演示: https://lvgl.io/demos
文檔: https://docs.lvgl.io/

emWin / STemWin
描述:由SEGGER開發(fā),是業(yè)界老牌的商用嵌入式GUI庫。ST為其STM32用戶免費(fèi)提供了SEGGER官方頁面: https://www.segger.com/products/user-interface/emwin/

STemWin
特點(diǎn):功能成熟、穩(wěn)定、高效,提供WYSIWYG(所見即所得)的GUI設(shè)計(jì)器。但開源和免費(fèi)版本受限,商用需授權(quán)。
適用場(chǎng)景:主要用在STM32平臺(tái)上,需要穩(wěn)定商用級(jí)支持的場(chǎng)景。
STemWin資源: ST不直接提供下載,需在ST官網(wǎng)搜索“STemWin”,通常會(huì)在STM32CubeMX軟件包或評(píng)估板軟件包中找到。
TouchGFX
描述:由Draupner Graphics開發(fā),現(xiàn)已被ST收購并免費(fèi)提供給STM32用戶。
特點(diǎn):專注于創(chuàng)造炫酷、流暢的動(dòng)畫和視覺效果,充分利用STM32的硬件加速(如Chrom-ART)。有自己的PC端設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)體驗(yàn)很好。
適用場(chǎng)景:主要在STM32F4、F7、H7等高性能系列上,用于打造高端炫酷的UI。
官網(wǎng)鏈接:https://www.touchgfx.com/
ST官方TouchGFX頁面:https://www.st.com/en/development-tools/touchgfx-designer.html
文檔和教程:https://support.touchgfx.com/
備注: 對(duì)STM32用戶免費(fèi),需在ST官網(wǎng)注冊(cè)和下載Designer。

Qt for MCUs
描述:Qt公司推出的適用于微控制器的版本。
特點(diǎn):允許開發(fā)者使用熟悉的Qt QML語言來為MCU開發(fā)UI。功能強(qiáng)大,但資源占用相對(duì)較高,且商用需要付費(fèi)。
適用場(chǎng)景:需要跨平臺(tái)(從MCU到Linux)共享UI代碼,且有預(yù)算的商用項(xiàng)目。
官網(wǎng)鏈接: https://www.qt.io/qt-for-mcus
下載與評(píng)估: https://www.qt.io/download-qt-for-mcus
文檔: https://doc.qt.io/qtformcus/

AWTK (Toolkit AnyWhere)
描述:國(guó)內(nèi)開源、免費(fèi)的GUI庫,由ZLG主導(dǎo)開發(fā)。
特點(diǎn):功能豐富,支持跨平臺(tái)(不僅限于嵌入式),提供了一套完整的開發(fā)工具(如UI設(shè)計(jì)器、腳本綁定等)。在國(guó)內(nèi)有較多應(yīng)用和支持。
適用場(chǎng)景:適合各種資源級(jí)別的嵌入式設(shè)備,特別是國(guó)內(nèi)項(xiàng)目。
官網(wǎng)鏈接:https://www.zlg.cn/index/pub/awtk.html
GitHub倉庫:https://github.com/zlgopen/awtk
文檔:https://github.com/zlgopen/awtk/blob/master/docs/README.md
備注: 開源且免費(fèi)(LGPL v2.1許可證)。
Guix / Azure RTOS GUIX
描述:屬于ThreadX RTOS生態(tài)系統(tǒng)的一部分,現(xiàn)由微軟Azure RTOS提供。
特點(diǎn):為深度嵌入式和實(shí)時(shí)應(yīng)用而設(shè)計(jì),與ThreadX RTOS無縫集成,提供了Studio設(shè)計(jì)工具。
適用場(chǎng)景:使用ThreadX作為操作系統(tǒng)的項(xiàng)目。
微軟官方頁面:https://azure.microsoft.com/en-us/products/rtos/guix/
GitHub倉庫 (ST移植版):https://github.com/azure-rtos/guix
文檔: https://learn.microsoft.com/en-us/azure/rtos/guix/
三、基于Linux的GUI框架 (用于應(yīng)用處理器)
當(dāng)嵌入式設(shè)備運(yùn)行Linux、Android等高級(jí)操作系統(tǒng)時(shí),可以選擇更重量級(jí)、功能更全面的桌面級(jí)UI框架。
Qt for Embedded Linux
描述:嵌入式領(lǐng)域的絕對(duì)霸主。功能完整,開發(fā)效率高,社區(qū)和商業(yè)支持都非常完善。
特點(diǎn):支持OpenGL ES硬件加速,提供QML進(jìn)行聲明式UI開發(fā),性能優(yōu)異。開源版采用GPL/LGPL協(xié)議,商用需注意協(xié)議合規(guī)或購買商業(yè)許可。
適用場(chǎng)景:車載中控、工業(yè)HMI、智能家居中控、醫(yī)療設(shè)備等幾乎所有基于Linux的高端嵌入式設(shè)備。
Qt公司官網(wǎng):https://www.qt.io/
Qt for Device Creation 頁面:https://www.qt.io/product/qt6/embedded
下載開源版:https://www.qt.io/download-open-source
文檔:https://doc.qt.io/
Android
描述:主要用于移動(dòng)設(shè)備,但也廣泛應(yīng)用于機(jī)頂盒、智能電視、車載信息娛樂系統(tǒng)等。
特點(diǎn):擁有龐大的應(yīng)用生態(tài)和開發(fā)者社區(qū),UI開發(fā)基于Java/Kotlin。系統(tǒng)相對(duì)龐大和復(fù)雜。
適用場(chǎng)景:需要強(qiáng)大應(yīng)用生態(tài)和多媒體能力的設(shè)備。
GTK+ (用于嵌入式)
描述:Linux桌面環(huán)境GNOME的基石,也可以用于嵌入式Linux。
特點(diǎn):使用C語言開發(fā),在資源豐富的設(shè)備上運(yùn)行良好,但相比Qt,其在嵌入式領(lǐng)域的專門優(yōu)化和工具鏈支持較少。
適用場(chǎng)景:傳統(tǒng)Linux軟件向嵌入式平臺(tái)的移植,或Gnome生態(tài)的項(xiàng)目。
官網(wǎng)鏈接:https://www.gtk.org/
文檔:https://docs.gtk.org/
Flutter (Emerging)
描述:由Google開發(fā)的跨平臺(tái)UI工具包,近年來開始支持嵌入式Linux平臺(tái)(通過Embedder)。
特點(diǎn):采用Dart語言,開發(fā)體驗(yàn)流暢,渲染性能高,支持豐富的動(dòng)畫效果。在嵌入式領(lǐng)域?qū)儆谛滦牵l(fā)展迅速。
適用場(chǎng)景:追求跨平臺(tái)一致性(iOS、Android、Web、嵌入式)的新項(xiàng)目。
官網(wǎng)鏈接:https://flutter.dev/
Flutter 嵌入式支持文檔:https://docs.flutter.dev/ui/flutter-for-embedded
GitHub - flutter-embedded: https://github.com/sony/flutter-embedded-linux(索尼維護(hù)的嵌入Linux移植)
LVGL (同樣適用于Linux)
描述:LVGL不僅可以運(yùn)行在裸機(jī)或RTOS上,也可以通過FrameBuffer驅(qū)動(dòng)在Linux上運(yùn)行。
特點(diǎn):輕量高效,可以作為L(zhǎng)inux上輕量級(jí)UI的一個(gè)備選方案。
2 總結(jié)與選擇建議
3 如何選擇?
確定硬件:先看你的MCU/MPU型號(hào)、主頻、Flash和RAM大小,以及顯示設(shè)備類型(分辨率、顏色深度)。
評(píng)估需求:需要簡(jiǎn)單的按鈕和文字,還是復(fù)雜的動(dòng)畫和圖表?是否需要觸摸屏?
考慮許可:項(xiàng)目是開源、教育還是商用?預(yù)算是多少?
開發(fā)效率:是否有現(xiàn)成的GUI設(shè)計(jì)工具(如TouchGFX Designer, Qt Designer, SquareLine Studio for LVGL)可以大大提高開發(fā)效率。