刷屏策略优化：局部刷新、脏矩形算法、水平/垂直滚动

各位同学，今天我们来聊聊刷屏策略。说实话，这是我在手环项目里踩坑最多的地方。一开始我天真地以为，只要把LCD驱动写对就行了，结果一上电，画面卡得像幻灯片。嗯，那时候我才意识到——刷屏策略，才是决定用户体验的关键。

为什么需要刷屏策略？

你想想看，手环的屏幕虽然小，但刷新频率要求可不低。60fps的流畅度，意味着每16.6ms就要刷一帧。如果每次都是全屏刷新，那CPU和内存带宽的压力非常大。我见过不少新手，上来就搞全屏刷新，结果帧率掉到20fps，动画卡得不行。

说白了，全屏刷新是「笨办法」。你明明只改了一个数字，却要把整个屏幕的数据都重新传一遍。这就像你家里只换了一盏灯，却要把整栋楼的电线都拆了重装——浪费资源。

局部刷新：只改该改的地方

局部刷新的思路很简单：只更新变化的那部分像素。我在做手环表盘时，秒针每秒钟只动一小块区域，完全没必要刷新整个屏幕。

具体怎么做呢？你需要知道LCD的窗口设置命令。大多数LCD控制器都支持设置一个矩形区域，然后只往这个区域写数据。比如ST7789，通过CASET和RASET命令就能设定窗口。

// 设置局部刷新窗口
void lcd_set_window(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1) {
    // 列地址范围
    lcd_write_cmd(0x2A);  // CASET
    lcd_write_data(x0 >> 8);
    lcd_write_data(x0 & 0xFF);
    lcd_write_data(x1 >> 8);
    lcd_write_data(x1 & 0xFF);
    
    // 行地址范围
    lcd_write_cmd(0x2B);  // RASET
    lcd_write_data(y0 >> 8);
    lcd_write_data(y0 & 0xFF);
    lcd_write_data(y1 >> 8);
    lcd_write_data(y1 & 0xFF);
    
    // 开始写入像素
    lcd_write_cmd(0x2C);  // RAMWR
}

我在项目中遇到过一个问题：局部刷新时，如果窗口边界没对齐，会出现残影。后来发现是LCD的GRAM在写入时，如果窗口外的数据没被覆盖，就会保留旧内容。所以每次局部刷新前，最好先清一下目标区域。

脏矩形算法：智能合并刷新区域

脏矩形算法，说白了就是「记录哪些地方变了，然后合并成几个矩形去刷新」。我最早做手环通知显示时，每次来消息都要刷新整个通知区域，后来发现其实只有文字部分在变。

算法核心思路是这样的：

1. 维护一个脏矩形列表，记录所有需要刷新的区域
2. 每次有新变化时，把变化区域加入列表
3. 定期合并相邻或重叠的脏矩形
4. 按合并后的矩形进行局部刷新

合并策略很关键。我习惯用「贪心合并法」：遍历脏矩形列表，如果两个矩形在水平或垂直方向上有重叠，或者间距小于某个阈值（比如4像素），就把它们合并成一个更大的矩形。

// 脏矩形合并示例
typedef struct {
    uint16_t x, y, w, h;
} Rect;

Rect merge_rects(Rect a, Rect b) {
    Rect merged;
    merged.x = min(a.x, b.x);
    merged.y = min(a.y, b.y);
    merged.w = max(a.x + a.w, b.x + b.w) - merged.x;
    merged.h = max(a.y + a.h, b.y + b.h) - merged.y;
    return merged;
}

// 判断两个矩形是否可合并
bool should_merge(Rect a, Rect b, uint16_t threshold) {
    // 水平或垂直方向有重叠，或间距小于阈值
    if (abs(a.x - b.x) <= threshold || abs(a.y - b.y) <= threshold) {
        return true;
    }
    return false;
}

水平/垂直滚动：硬件加速的利器

这个功能，说实话，很多开发者都忽略了。大多数LCD控制器都内置了硬件滚动功能，你只需要设置滚动起始地址和滚动方向，硬件会自动完成像素移动，完全不需要CPU干预。

我在做手环的「消息列表滚动」时，就用到了垂直滚动。用户滑动屏幕时，只需要更新滚动起始地址，画面就丝滑地滚动了。

// 垂直滚动设置（ST7789示例）
void lcd_vertical_scroll(uint16_t top_fixed, uint16_t scroll_area, uint16_t bottom_fixed) {
    lcd_write_cmd(0x33);  // VSCRDEF
    lcd_write_data(top_fixed >> 8);
    lcd_write_data(top_fixed & 0xFF);
    lcd_write_data(scroll_area >> 8);
    lcd_write_data(scroll_area & 0xFF);
    lcd_write_data(bottom_fixed >> 8);
    lcd_write_data(bottom_fixed & 0xFF);
}

// 设置滚动起始行
void lcd_scroll_start(uint16_t line) {
    lcd_write_cmd(0x37);  // VSCRSADD
    lcd_write_data(line >> 8);
    lcd_write_data(line & 0xFF);
}

水平滚动也类似，不过用得少一些。我只有在做「跑马灯」效果时用过水平滚动，比如手环上的通知滚动条。

三种策略如何选择？

我个人的经验是这样的：

你可能会问：「能不能三种混着用？」当然可以。我在手环项目里就是混合使用的：表盘用局部刷新，通知列表用脏矩形算法，消息滚动用硬件滚动。关键是做好状态管理，别让它们冲突。

好了，刷屏策略就讲到这里。下一章我们会聊聊帧率优化，到时候会结合这些策略，教你如何把手环的帧率从30fps提升到60fps。嗯，那才是真正考验功底的地方。