本文记录在 STM32H7S78-DK（STM32H7S7L8，Cortex-M7 @600MHz，800×480 RGB 屏）上，用 Zephyr 4.5 + LVGL 9.6 把板载三种图形硬件全部用起来，并设计了一个可运行时按键切换渲染路径的对比实验，用日志定量给出三者的差异。环境基于《STM32H7S78-DK 上跑通 Zephyr：从 Blinky 到外部 Flash 启动》。

1. 三种硬件在 Zephyr 中的使用方式

LVGL 9 把每个渲染器注册为全局 draw unit，按链表优先级分发绘制任务（NEMA > DMA2D > SW），处理不了的原语自动回落，因此三者可以共存。

2. 运行时切换渲染器（本实验的核心技巧）

LVGL 没有公开的 draw unit 开关 API，但开启 CONFIG_LV_USE_PRIVATE_API=y 后可以拿到内部链表，按键时重建它——把对应硬件单元摘掉或挂回：

/* 重建全局 draw unit 链表：优先级 NEMA_GFX -> DMA2D -> SW */
static void apply_render_mode(enum render_mode m)
{
    lv_draw_global_info_t *info = &LV_GLOBAL_DEFAULT()->draw_info;
    lv_draw_unit_t *head = sw_unit;

    if (m == MODE_NEMA && nema_unit != NULL && dma2d_unit != NULL) {
        nema_unit->next = dma2d_unit;
        dma2d_unit->next = sw_unit;
        head = nema_unit;
    } else if (m >= MODE_DMA2D && dma2d_unit != NULL) {
        dma2d_unit->next = sw_unit;
        head = dma2d_unit;
    }

    sw_unit->next = NULL;
    info->unit_head = head;
}

3. 实验设计

PSRAM 全部用起来（256Mbit Hexadeca-SPI，映射在 0x90000000）：

# LVGL 堆内存池搬到 PSRAM 并加大到 2MB
CONFIG_LV_Z_MEMORY_POOL_ZEPHYR_REGION=y
CONFIG_LV_Z_MEMORY_POOL_ZEPHYR_REGION_NAME="PSRAM"
CONFIG_LV_Z_MEM_POOL_SIZE=2097152

加上板级默认的双全屏帧缓冲（2×800×480×3 ≈ 2.3MB），PSRAM 共占用约 3.5MB。2MB 的堆让大图像缓冲成为可能：实验中从 PSRAM 分配一块 200×150 旋转画布（SW 渲染时放不下也转不动的场景）。

测量方法：LVGL sysmon 日志模式，每 300ms 输出一行官方统计，render（纯绘制）与 flush（刷屏）分开：

CONFIG_LV_USE_SYSMON=y
CONFIG_LV_USE_PERF_MONITOR=y
CONFIG_LV_USE_PERF_MONITOR_LOG_MODE=y
CONFIG_LV_USE_LOG=y            # sysmon 日志依赖 LVGL 日志总开关
CONFIG_LV_DEF_REFR_PERIOD=5    # 默认 33ms 会把 FPS 顶死在 30
CONFIG_CPU_LOAD=y              # Zephyr CPU 负载统计，不开 CPU% 恒为 100

输出示例：

sysmon: 21 FPS (refr_cnt: 7 | redraw_cnt: 7), refr 46ms (render 33ms | flush 11ms), CPU 52%

4. 实测数据与曲线

压力场景：阴影渐变弹跳小球 + 旋转圆弧 + 进度条 + 缩放文字 + 半透明移动面板 + 200×150 PSRAM 画布持续旋转。

5. 结论

1. NeoChrom 是最优路径：绘制快约 20%，关键优势在 CPU 占用——从 ~90% 降到 ~55%，同样帧率下省出三分之一 CPU 给应用逻辑，这就是独显的意义。

2. DMA2D 绘制同样快约 20%，但 CPU 没降：Zephyr 的 LVGL 以 LV_OS_NONE 运行（应用手动调 lv_timer_handler），DMA2D 的中断异步模式在 OS_NONE 下无效（源码里有对应 #warning），传输完成靠轮询死等，硬件干活 CPU 干等。

3. flush 仅 ~7ms，不是瓶颈：垂直同步等待远小于想象，时间主要花在真实绘制。

4. GPU 差距没有拉得更开的原因：文字、圆弧、渐变等原语 NemaGFX 不接管（回落 SW），且帧缓冲在 PSRAM，带宽是共享天花板。属 LVGL 混合渲染的常态。

5. PSRAM 的正确用法：帧缓冲（2.3MB）+ LVGL 堆（2MB）都放 PSRAM 后，片内 SRAM 留给 NemaGFX 池（330KB）和系统，大图像/双缓冲/GPU 同时工作的基础。

6. 踩坑记录

• FPS 全卡 30：LV_DEF_REFR_PERIOD 默认 33ms，任何模式都撞天花板，改成 5ms 才解开。

• CPU 恒 100%：Zephyr 版 LVGL 的 CPU% 取自 cpu_load_get()，必须开 CONFIG_CPU_LOAD=y，否则 idle 恒为 0。

• sysmon 日志不出：LV_USE_PERF_MONITOR_LOG_MODE 依赖 CONFIG_LV_USE_LOG=y（默认关，LV_LOG 是空操作）；之前看到的 lvgl 警告来自 Zephyr glue 自己的日志，容易误导。

• 主循环空转：固定 5ms 调 lv_timer_handler 会推高 CPU 占用读数，应用其返回值睡眠。

• *LVZ 符号不可直接赋值**：LV_Z_USE_NEMA_GFX 等无 prompt 符号由 LV_USE_NEMA_GFX 自动带出，在 prj.conf 里直接赋值会报 Kconfig 错误。

• NemaGFX 内存池放不下：默认 800×600（~490KB）超过 456KB SRAM，需调小（实验用 800×400）。