基于小米Open-Vela开源系统的高级计算器实现 | 支持C++数学函数与 LVGL UI

本项目展示了一个基于小米OpenVela 开源系统实现的高级计算器应用，适用于 AIoT 场景，使用LVGL图形库，以及引用了github仓库ExpressionCalc函数，使用C++来支持丰富的数学表达式解析能力。

open-vela社区是一个友善包容的开源社区，欢迎大家一起学习，共同进步。

项目地址：https://github.com/open-vela/packages_demos

本项目是calculator，目前已被 Merged合并到该仓库, 其中文件夹calculator是该项目。
除此之外，还有很多优秀的例程，教程文档上手，如Music Player、bandx、x_track。

欢迎大家积极参与 OpenVela 社区，勇敢迈出向开源世界投稿的第一步

📌 目录

[📘 系统背景 - OpenVela 技术优势](#📘 系统背景 - OpenVela 技术优势)
一、calculator基本介绍
二、实现思路
三、使用说明
[📁 原工程路径](#📁 原工程路径)
[🛠️ 常用指令](#🛠️ 常用指令)
作品历史
想说的话

📘 系统背景 - Open-Vela 简介

openvela 操作系统专为 AIoT 领域量身定制，以轻量化、标准兼容、安全性和高度可扩展性为核心特点。openvela 以其卓越的技术优势，已成为众多物联网设备和 AI 硬件的技术首选，涵盖了智能手表、运动手环、智能音箱、耳机、智能家居设备以及机器人等多个领域。

✅ 高度可扩展

openvela 的设计注重模块化与可扩展性，使其能够灵活适应多样的物联网应用场景。小到仅配备 32KB RAM 的微型 BLE 模组，大到拥有 512MB RAM 的智能有屏音箱，openvela 都能提供高度可扩展的支持。

✅ 标准兼容 + 高可移植性

openvela 内核基于 Apache NuttX ，这个被称为 "Tiny Linux" 的系统为 openvela 提供了高标准的 POSIX 兼容性。通过持续提升其 POSIX 兼容性，openvela 当前已达到 88% 的兼容水平。这种高标准的兼容性意味着在其他标准操作系统（例如 Linux）上开发的软件可以轻松迁移到 openvela，几乎不需要额外的工作。

✅一站式解决方案：

随着时间的推移，openvela 不断沉淀了各类 AIoT 应用的共性需求，成为一个功能完备的软件平台，为各类物联网解决方案提供了全面的支持。厂商采用 openvela，可以显著降低研发成本并加速产品的上市时间。

✅成熟的异构计算支持：

openvela 为异构多核系统提供了强大的支持，实现了 MCU、MPU、DSP、GPU 以及 NPU 等不同处理单元间无缝的 IPC 通信机制。此外，openvela 还提供了一个高级的 RPC 框架，简化了 openvela 与 Android 和 Linux 系统的通信，使快速打造一个异构融合操作系统成为可能。

✅全面的连接套件：

openvela 提供了广泛的协议支持，包括蓝牙 BR/EDR/LE、LE Mesh、WiFi、Matter、LTE Cat1、以太网、CAN/LIN 等。同时，它还能与小米的 HyperConnect 协议无缝集成，提供了强大的连接能力。

✅丰富的开发者工具：

openvela 提供了一系列完备的开发者工具，包括系统监控、性能分析、调试器、追踪、崩溃分析和日志分析工具，为开发者提供了强大的支持。

一、calculator基本介绍

✨ 项目特色亮点

🧩 模块化架构设计：功能模块清晰，便于扩展与维护；
🎨 基于 LVGL 的 UI 风格设计：主打白色系风格，简洁舒适；
🧠 智能输入交互体验：操作流畅，具备自动清除逻辑与输入判断；
🧪 科学函数支持：涵盖常见函数如 sin、log、sqrt，提升表达能力；
🛠️ C++ 支持完善：从标准库到自定义函数均已配置良好；
📦 开箱即用的资源管理机制：借助 ADB 推送方式，实现模拟器字体，图片资源更新无障碍。

🧮 支持的表达式示例：

PI / 2
E + 4
sqrt(4)
cos(-2)

二、实现思路

1. Token 与优先级

通过 TokenLevel 来定义每个操作符的优先级。
例如，+ 和 - 的优先级是 1，而 *, /, % 等优先级是 2，会优先处理。

这样就能在处理逆波兰表示法时判断操作符的优先级，确保正确的运算顺序。

2. 表达式解析

reversePolishNotation 方法负责将输入的中缀表达式（例如 a + b * c）转换为逆波兰表示法（如 a b c * +）。这个过程使用了栈来处理操作符和括号。
当遇到数字时，直接将其添加到结果队列。
当遇到操作符时，根据其优先级判断是否需要弹出栈中的操作符。
遇到左括号 ( 时，压入栈中，右括号 ) 时，弹出栈中的操作符直到遇到左括号。

3. 逆波兰表示法计算

evalNotation 方法通过栈来计算逆波兰表示法的结果。
如果遇到数字，将其压入栈中。
如果遇到运算符，从栈中弹出参数并进行计算，然后将结果压回栈中。
支持的运算符可以是自定义的，也可以是内置的，如 +, -, *, sin, log 等。

4. 基于 LVGL 的 UI 构建

通过 create_button() 实现动态按钮创建；
使用二维 btn_map 配置按键布局；
使用 calculator_create() 函数构建主 UI，包括 Label、按键、事件绑定。

三、使用说明

1.安装open-vela编译环境

点击此处文字，查看安装open-vela步骤

此为open-vela官方doc文档，按顺序使用即可安装

2. 配置模拟器（menuconfig）

安装好后，终端切换目录到/vela-opensource下，执行以下命令进入模拟器配置

bash 复制代码

./build.sh vendor/openvela/boards/vela/configs/goldfish-armeabi-v7a-ap menuconfig

⚙️ 配置项：

在模拟器配置界面，按下 / 键，可以输入关键字进行搜索，进行以下配置

配置LVX_USE_DEMO_CALCULATOR 为 yes
LVX_CALCULATOR_DATA_ROOT的路径设置为/data (该项目Kconfig文件我已默认预设为 /data)

开启 C++ 支持：

按ESC退出搜索，回到主界面，用方向键找到library Routines，按空格键进入

然后向下找到Have C++ compiler按空格，让文本前面是[*]表示开启。

进行以下操作设置，以支持C++加载include头文件，例如iostream.h，cmath.h等

进入C++ library设置为 Toolchain C++ support
设置 C++ low level library select 为 GNU low level libsupc++
设置 (gnu++20) Language standard

在这里提一句，如果使用了错误处理机制，就需要额外开启Enable Exception Support。

目前根据工程师的建议，嵌入式设备用这个不太好，所以已经不再使用 try-catch ，不用开启。

2. Makefile 编译说明

(1)编译Main函数写法

在makefile文件中设置 PROGNAME = calculator
在编译时会试图链接一个函数名叫：int calculator_main(int argc, char *argv[])
并且还需要加上extern "C" ，所以得到主函数为extern "C" int calculator_main 才能成功检索到编译。

否则会出现以下错误：

复制代码

arm-none-eabi-ld: /home/foam/vela-opensource/nuttx/staging/libapps.a(builtin_list.c.home.foam.vela-opensource.apps.builtin_1.o):
(.rodata.g_builtins+0x7c): undefined reference to calculator_main'

(2)指定cpp文件

因为使用了cpp文件，所以需要用CXXEXT以指出.cpp格式文件

bash 复制代码

CXXEXT := .cpp

并且C++文件需要使用CXXSRCS标出，如

bash 复制代码

CXXSRCS = calculator_cre.cpp expression_calc.cpp

3.资源推送更新 /res

需要在模拟器运行状况下，新开一个终端，在其中使用ADB指令更新资源推送，才能显示更换的新图片和字体。

启动模拟器

bash 复制代码

./emulator.sh vela

ADB推送更新资源（在模拟器运行状况下，终端使用）

bash 复制代码

adb push apps/packages/demos/calculator/res /data/

之后重新运行启动计算器应用即可

bash 复制代码

calculator &

4.图片读取方法

参考了LVGL官方文档中，LVGL Image Decoder section部分的做法，将PNG图像缓存使用，使得背景图片的使用不卡顿。
文档链接LVGL Image Decoder section

📁 原工程路径

text 复制代码

vela-opensource/apps/packages/demos/calculator/

🛠️ 常用指令

任务	命令
开始构建	`./build.sh vendor/openvela/boards/vela/configs/goldfish-armeabi-v7a-ap -j$(nproc)`
配置模拟器	`./build.sh vendor/openvela/boards/vela/configs/goldfish-armeabi-v7a-ap menuconfig`
启动模拟器	`./emulator.sh vela`
推送资源	模拟器运行后，新开一个终端使用`adb push apps/packages/demos/calculator/res /data/`
清理构建产物	`./build.sh vendor/openvela/boards/vela/configs/goldfish-armeabi-v7a-ap distclean -j$(nproc)`
启动应用	在模拟器运行终端使用 `calculator &`

作品历史

这是最初制作的UI。。。
期间遇到很多问题，提交后有工程师反馈修改。
最后在工程师指导下提交了很多个commit，更正了许多问题，如内存泄漏、全局变量、去除try-catch、优化PNG加载等等。
最终修改提交

想说的话

在春假期间，我有幸参与了由学校与 OpenVela 项目组联合举办的研学沙龙活动，对该项目有了更深入的了解和切身的实践体验。从首次向 GitHub 提交 PR 开始，经过多日反复修改和打磨，最终成功地将代码合并进主项目。这一过程中，我收获良多。感谢项目工程师们的悉心指导，他们提出了二十余条细致入微的修改建议，使我在九次 commit 的过程中不断进步，代码风格更加规范，Git 工具的使用也更加熟练。

这一个多月的经历让我真正体会到了开源协作的魅力。我亲眼见证了自己提交的代码逐步完善并被项目采纳的过程，也意识到了自己在编码习惯、逻辑严谨性等方面的许多不足与成长空间。能够在真实的项目中学习，在工程师的耐心帮助下成长，是一份难能可贵的经历。衷心感谢项目组和学校共创这一宝贵的研学机会。也祝愿 OpenVela 项目和学校的科研教学工作蒸蒸日上，发展越来越好！

在此也向大家发出诚挚的邀请：欢迎大家积极参与 OpenVela 社区，勇敢迈出向开源世界投稿的第一步。这是一个友善包容的开源社区。在这里，不仅可以学到前沿的 AIoT 知识和实际开发经验，更能与一线工程师直接交流，收获实用的建议与技术成长。社区建设离不开每一位开发者的贡献，学习的过程也是彼此启发、共同进步的过程。希望更多有热情、有想法的人加入进来，一起完善 OpenVela，一起见证属于我们自己的开源足迹！

🔗 参考资料：