四、嵌入式之图形界面 (2) 底层驱动程序

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1 使用STM32F103VET6+ILI9341驱动

1.1 硬件部分

使用STM32F103VET6的FSMC驱动ILI9341

在查看stm32f103的数据手册，我们可以在P30-P35上找到如下内容（截图为100管脚的）：

stm32f103-1

stm32f103-2

stm32f103-3

stm32f103-4

stm32f103-5

stm32f103-6

stm32f103-7

stm32f103-8

stm32f103-9

stm32f103-10

stm32f103-11

在stm32数据手册上，在P156上找到一张图：

FSMC_PIN

ILI9341硬件引脚如下：

ILI9341-1

ILI9341-2

ILI9341-3

ILI9341-4

硬件接线：

下引脚：

硬件引脚	功能
PD14	FSMC_D0
PD15	FSMC_D1
PD0	FSMC_D2
PD1	FSMC_D3
PE7	FSMC_D4
PE8	FSMC_D5
PE9	FSMC_D6
PE10	FSMC_D7
PE11	FSMC_D8
PE12	FSMC_D9
PE13	FSMC_D10
PE14	FSMC_D11
PE15	FSMC_D12
PD8	FSMC_D13
PD9	FSMC_D14
PD10	FSMC_D15
PD4	FSMC_NOE (RD)
PD5	FSMC_NWE (WR)
PD7	FSMC_NE1/FSMC_NCE2（CS）
PD11	FSMC_A16 （D/CX）
PE1	FSMC_NBL1 (复位)
PD13	FSMC_A18 (backlight)

其他引脚	其他功能
PA5	SPI1-SCK
PA7	SPI1-MOSI
PA6	SPI1-MISO
PB7	I2C1-SDA
PB6	I2C1-SCL

ILI9341支持多种接口，但是在stm32上只能使用它的8080-I/8080-II接口。

ILI9341-5

在stm32f103vet6的数据手册上，P61-P63上找到如图所示：
读取数据波形：

STM32-ILI9341读数据波形

STM32-ILI9341写数据波形

从这里可以找到STM32-ILI9341的对应关系：

STM32引脚	ILI9341	功能
FSMC_NEx	CSx	数据使能管脚
FSMC_NOE	RDX	读数据管脚
FSMC_NWE	WRx	写数据管脚
FSMC_A[25:0]	D/Cx	地址命令区分
FSMC_NBL[1:0]	略	略
FSMC_D[15:0]	D[17:0]	数据管脚
FSMC_NADV	略	略

这里还要谈一谈NADV的作用

NADV是地址和数据的锁存。如果使用锁存器，则地址和数据嫩天同时传输。而如果使用锁存，则是有先后顺序。在stm32上，不使用锁存功能。

STM32访问FSMC的地址空间：

STM32访问FSMC的地址空间

1.2 ILI9341介绍

1.2.1 ILI9341参数

硬件参数

1.分辨率：240(H)x320(V)
2.TFT LCD驱动，显示缓存：172800字节（32024018 / 8）。
3.系统接口支持：a.支持8080-I/8080-II系列CPU的8位，9位，16位，18位接口。b.有图形控制的6位，16位，18位的RGB接口。c.3线/4线串行接口。
4.显示模式：a.全彩色模式(空闲模式关闭)：(262K彩色深度)。b.减少的彩色模式(空闲模式开启)：8位彩色深度。

2.整体架构

Block digram

1.2.2 ILI9341技术分析

在整体时序上，8080-I时序如下：

8080-I时序

8080-II时序如下：

8080-2时序

1.3 FSMC介绍

其实，在前面的文章中说过，在嵌入式开发中，数字电路最重要的就是时序。那么，为什么ILI9341能适用于使用FSMC来驱动，就是因为FSMC模式下驱动Nor Flash的时序能匹配到ILI9341的8080时序。

同样，因为ILI9341支持SPI驱动方式，所以，如果能达到SPI时序的要求，当然也可以驱动ILI9341了。

由于SPI方式不在讨论范围之内，而且FSMC驱动方式明显比SPI驱动方式有优势。

在STM32上，数据手册P473-P474上有FSMC的说明：

HADDR[27:26]

HADDR[25:0]

从这里可以看出，CPU访问HADDR，HADDR产生FSMC_A[24:0]，所以，对于目前的16-bit的应用来说，我们使用的是HADDR[25:1]这个部分。

按照这个说法，我们访问的格式为:0x6000 0000 + (硬件地址)<<1。目前使用的是FSMC_A16，所以访问的地址为：0x6000 0000 + (1<<16) << 1。

1.4 液晶屏应用

在液晶屏上做开发，其步骤逃不了这么几项事情：

• 画图，例如：点，线，矩形，圆等。
• 显示ASCII，中文等。
• 显示图片。
• 加上UCGUI等，做控件等的显示。

1.4.1 画点，线，矩形，圆等

这部分的内容，是下面几项内容的基础和关键点。

我先说说基本的思路：

1.画点

需要控制液晶(CPU向液晶发送指令)，设定该点的起始位置和终点位置，然后向缓存中填充数据即可。
我展示一个基本的代码示例:

    LCD_open_windows(12,12,1,1);
    LCD_WR_Data(0xffff);

2.画线

画线的原理和画点的原理是一样的。画线就是将一个一个的点拼起来即可。需要注意的就是，在液晶上，可以按照x轴增长方式，也可以按照y轴增长方式来计算下一个点。

3.矩形

这个就没什么好讲的，画四条线就能组成一个矩形了。

4 画圆

画圆的方法可以使用四分法。

1.4.2 显示ASCII，中文等

1 显示ASCII

显示ASCII，只需要一个数组即可，而显示中文，就需要外挂相应的存储设备。

我给出相应的示例性代码，在液晶上显示字符'L'，如下：

void draw_font(int x1,int y1)
{
    int i,j;

    unsigned char *p = ll;
    unsigned char c_data;
    for(i=y1;i

2 显示中文

暂时不写显示中文。

1.4.3 显示图片等

显示图片，也是需要将图片从存储设备中读取出来，然后放到液晶上即可。内容比较简单，只需要知道图片的存储格式，存储顺序，然后再放到液晶上。

1.4.4 控件显示等

这个就需要添加上ucgui。

1.5 触摸应用

有液晶的显示，移植上ucgui，没有触摸，用起来也是不舒服的。所以这个必须要加上去。

触摸芯片使用的是TSC2046。

1.5.1 TSC2046简介

• 使用的是压力感应
• 3线SPI

1.5.2 MCU与TSC2046硬件接线

管脚	作用
PA5	SPI1_SCK
PA7	SPI1_MOSI
PA6	SPI1_MISO
PB7	SPI1_CS
PB6	INT

TSC2046结构图

TSC2046液晶接线图

1.5.2 TSC2046控制方法

谈到控制，需要知道通过SPI怎么去操作TSC2046。

TSC2046寄存器

寄存器的使用的解释

PD1-PD0使用方法

8位精度转换时序

12位精度转换时序

输入通道选择

列出了上面几张图，就需要对这几张图做相对详细的说明：

首先是BIT7，MSB中的S位：
控制字是以S作为起始，在AD使用12位转换模式中，可以在每15个时钟周期，开始下一个新的控制字。或者AD使用8位转换模式，则可以每11个时钟周期，开始下一个新的控制字。

A2-A0：
这个是通道选择位，可以选择采集x通路还是y通路。这个位是和SER/DFR配合在一起使用的，表示是在差分还是单端模式下采集x或者y的值。

MODE：
这个表示的是AD采用的是12位采样精度还是8位的采样精度，精度不同，则准确度不同。

PD1-PD0：
主要是关于省电的。没有什么好说的。

根据上面的说明，那么可以获取x轴或者y轴的数据：
如果是差分模式下，可以配置：
测量X通道，则为1101 0000 = 0xd0
测量Y通道，则为1001 0000 = 0x90

讲到了这里，就要说明一下触摸屏，对于计算x,y上的缺陷：

• 触摸屏不能保证同一个触摸点，每次采集的数据值都是相同的。

科普一下：
触摸屏有如下4类：
红外线触摸屏、电容型触摸屏、电阻型触摸屏、表面声波触摸屏。

所以，对于触摸屏，需要进行校准。校准方法有三种：两点校准，三点校准，四点校准等。

这里再定义两个概念，分为液晶屏坐标和触摸屏坐标。液晶屏坐标是实际上的像素点的坐标位置，而触摸屏坐标是AD值。

电阻型触摸屏两点校准算法：

• 取触摸屏左上角和右下角的两个点来校准触摸屏。

1)先触摸获取触摸屏左上角的坐标，记为(x1,y1)
2)再触摸获取触摸屏右下角的坐标，记为(x2,y2)
3)计算水平方向的比率k1和垂直方向的比率k2，比率值都是浮点数。k1=(x2-x1)/触摸屏宽度，k2=(y2-y1)/触摸屏高度。
4)计算出当前点的液晶屏(X,Y)，X=(x(触摸屏值)-x1)/k1，Y=(y(触摸屏值)-y1)/k2

电阻型触摸屏三点校准算法：

• 如果液晶屏和触摸屏的角度差很小，也就是说它们之间存在线性关系，可以做成如下关系式，液晶坐标为(XL,YL)，触摸屏坐标为(X,Y)。
  取了三个点做校准，这样就不可避免的需要3*2=6个变量来参与计算：
  XL=AX+BY+C，YL=DX+EY+F。
  故：
  XL1=AX1+BY1+C，XL2=AX2+BY2+C，XL3=AX3+BY3+C
  YL1=DY1+EY1+F，YL2=DY2+EY2+F，YL3=DY3+EY3+F

这样就可以计算出A，B，C，D，E，F。

2 使用STM32F429IGT6 RGB LCD驱动

2.1 硬件部分

引脚	功能
	DE(数据允许信号)
	VS
	HS
	DCLK
PH9	LCD_R3
PH10	LCD_R4
PH11	LCD_R5
PH12	LCD_R6
PG6	LCD_R7
PH13	LCD_G2
PH14	LCD_G3
PH15	LCD_G4
PI0	LCD_G5
PI1	LCD_G6
PI2	LCD_G7
PG11	LCD_B3
PI4	LCD_B4
PI5	LCD_B5
PI6	LCD_B6
PI7	LCD_B7

使用的芯片是原子的ATK-4342-RGBLCD_V1.4 液晶屏。还是要吐个槽，原子的资料里面，并没有标明该屏使用的驱动芯片的名字，还要对照找一篇，让人十分无语。
这是原子提供的资料：

液晶资料.png

这是在讲解的资料：

提供说明的资料

所以不对应的内容，没加任何说明。让人确实无奈。
后面看了一些代码，在液晶资料.png上的芯片，属于tft的液晶占大多数。
在链接上找到了一些描述，从而知道id为0x4342的液晶，使用的芯片为GT9147，相关的参数也复制一下，罗列出来：

• 并行24位RGB接口
• 分辨率 480x272
• 颜色深度：最大24位，RGB888，也可以使用RGB565。
• 电容触摸屏
• 最多5点同时触摸

2.2 LTDC介绍

2.2.1 简介

2.2.2 总图

如下为LTDC的功能描述图：

LTDC显示图

LCD同步时序

3 参考资源

1.在链接或者st官网链接上找到资源，这个可以查看基本的stm32f103的硬件介绍。