📚 课程目录第4章开发环境与工具链

4. 开发环境与工具链

内存优化做到一定程度，你会发现一个绕不开的问题：图片到底该不该缓存？

我刚开始做 TouchGFX 项目时，习惯把所有图片都塞进内存。反正 Flash 够大，RAM 也够用，何必折腾？结果产品迭代到第二版，需求加了 3 套皮肤、5 种语言图标，内存直接爆了。嗯，从那以后我才认真研究缓存策略。

说白了，缓存就是用 RAM 换性能。但嵌入式系统的 RAM 就那么点，你不可能全都要。所以关键问题是：哪些资源值得缓存？哪些应该随用随加载？

4.1 局部缓存：把热点数据留在内存

局部缓存，就是把频繁访问的资源常驻内存。TouchGFX 的 BitmapCache 就是干这个的。

我个人习惯把以下三类资源设为局部缓存：

背景图：每个页面几乎都会用到，反复加载太亏
常驻图标：比如返回按钮、菜单图标，切换页面时不会释放
字体缓存：文字渲染的中间结果，缓存后能省大量 CPU 时间

配置方式很简单，在 TouchGFXConfiguration.cpp 里设置：

// 设置局部缓存大小（单位：字节）
BitmapCache::setCacheSize(200 * 1024);  // 200KB

// 手动将某张图片加入缓存
BitmapId bgId = Bitmap(BITMAP_MAIN_BG_ID);
BitmapCache::cacheBitmap(bgId);

你想想看，如果背景图是 800x480 的 16 位色图，一张就吃掉 768KB。要是每个页面都缓存一张，内存很快就见底了。所以局部缓存不是越多越好，而是越精越好。

核心原则：局部缓存只放「高频访问 + 体积可控」的资源。低频大图千万别往里塞。

4.2 动态加载：用时再读，用完就扔

动态加载正好相反——资源存在 Flash 里，用到时才读到 RAM，用完立即释放。

TouchGFX 的 DynamicBitmap 就是做这个的。我一般在以下场景用它：

引导页图片：用户只看一次，没必要缓存
弹窗背景：偶尔出现，加载一下不费事
大尺寸插图：比如产品展示图，一张可能 1MB 以上

动态加载的代码也很直接：

// 从 Flash 动态加载图片
DynamicBitmap db;
db = Bitmap(DynamicBitmap::loadFromFlash(
    FLASH_SECTOR_ADDR, 
    BITMAP_PRODUCT_IMG_ID
));

// 使用完后释放
db = Bitmap();  // 析构时自动释放内存

小技巧：动态加载配合 DMA2D 使用，加载速度会快很多。我有个项目把加载时间从 120ms 降到了 35ms。

4.3 取舍决策：一张表说清楚

到底用局部缓存还是动态加载？我整理了一张决策表，你直接套用就行：

判断维度	局部缓存	动态加载
访问频率	高（每次页面切换都用到）	低（偶尔出现）
资源体积	小（单张 < 100KB）	大（单张 > 200KB）
加载延迟容忍	低（必须秒开）	高（可以接受短暂等待）
RAM 余量	充足（剩余 > 30%）	紧张（剩余 < 15%）
典型场景	主界面背景、导航栏图标	设置页插图、帮助页截图

举个例子。我之前做一款智能家居面板，主界面背景是常驻的，必须缓存。但设备详情页的配图有 20 多张，每张 300KB 左右。如果全缓存，RAM 直接爆掉。所以我只缓存了当前页面的配图，切换时动态加载新的、释放旧的。效果很好，RAM 占用从 1.2MB 降到了 480KB。

4.4 混合策略：缓存池 + 动态替换

实际项目中，纯局部缓存或纯动态加载都太极端。我推荐用缓存池的方式：

划出一块固定大小的缓存区（比如 512KB）
把最常用的 3-5 张图固定缓存
剩下的空间作为「热替换区」，按 LRU（最近最少使用）算法动态替换

TouchGFX 其实内置了 LRU 缓存机制，你只需要设置缓存大小：

// 启用 LRU 缓存，大小 512KB
BitmapCache::setCacheSize(512 * 1024);
BitmapCache::enableLRU(true);

这样，系统会自动管理哪些图片留在缓存里。你想想看，用户在主界面和设置页之间来回切换，主界面背景和设置页图标就会自动成为缓存热点。而用户很少点开的「关于」页面图片，就会被自动踢出缓存。

注意：LRU 缓存不是万能的。如果用户频繁切换大量不同页面，缓存命中率会下降，反而增加加载开销。我建议缓存池大小不要超过总 RAM 的 20%。

4.5 实战：一个完整的缓存配置示例

下面是我在一个量产项目中用过的配置，你可以参考：

// 内存布局
// RAM: 1MB 总可用
// 缓存池: 200KB（20%）
// 动态加载区: 100KB（10%）
// 其余留给系统和其他组件

void initCacheStrategy() {
    // 1. 设置缓存池
    BitmapCache::setCacheSize(200 * 1024);
    BitmapCache::enableLRU(true);
    
    // 2. 固定缓存核心资源
    BitmapCache::cacheBitmap(BITMAP_BG_MAIN_ID);     // 主背景 80KB
    BitmapCache::cacheBitmap(BITMAP_NAV_BAR_ID);     // 导航栏 30KB
    BitmapCache::cacheBitmap(BITMAP_LOGO_ID);        // Logo 20KB
    
    // 3. 预留动态加载区
    // 动态加载的图片不要超过 100KB
    // 超过的话需要分块加载
}

这个配置跑下来，主界面切换延迟 < 10ms，设置页图片加载延迟约 50ms，用户完全感觉不到。RAM 占用稳定在 650KB 左右，还有 350KB 余量给其他功能。

我的经验：配置完成后，一定要用 TouchGFX 的 MemoryMonitor 工具跑一遍全流程。我曾经有个 bug，缓存池设置成 200KB 但实际只用了 120KB，剩下的 80KB 被浪费了。用工具一看才发现，原来是某张图片的缓存标记没生效。

4.6 缓存策略决策流程图

下面这张图总结了整个决策过程，你可以贴在工位上：

这张图的核心逻辑很简单：高频小图用缓存，低频大图动态加载，中间地带用缓存池。照着这个思路走，基本不会出大问题。

好了，缓存策略就聊到这儿。记住一句话：没有最好的策略，只有最适合你项目的策略。动手试试，用数据说话。