第十八章 TFTLCD显示实验
第十八章 TFTLCD显示实验上一章我们介绍了OLED模块及其显示，但是该模块只能显示单色/双色，不能显示彩色，而且尺寸也较小。本章我们将介绍ALIENTEK 2.8寸TFT LCD模块，该模块采用TFTLCD面板，可以显示16位色的真彩图片。在本章中，我们将使用战舰STM32开发板上的LCD接口，来点亮TFTLCD，并实现ASCII字符和彩色的显示等功能，并在串口打印LCD控制器ID，同时在LCD上面显示。本章分为如下几个部分： 18.1 TFTLCD简介 18.2 硬件设计 18.3 软件设计 18.4 下载验证 18.1 TFTLCD&FSMC简介本章我们将通过STM32的FSMC接口来控制TFTLCD的显示，所以本节分为两个部分，分别介绍TFTLCD和FSMC。 18.1.1 TFTLCD简介TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器。 上一章介绍了OLED模块，本章，我们给大家介绍ALIENTEK TFTLCD模块，该模块有如下特点： 1，2.4’/2.8’/3.5’3种大小的屏幕可选。 2，320×240的分辨率（3.5’分辨率为:320*480）。 3，16位真彩显示。 4，自带触摸屏，可以用来作为控制输入。 本章，我们以2.8寸的ALIENTEK TFTLCD模块为例介绍，该模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的80并口，自带触摸屏。 该模块的外观图如图18.1.1.1所示： 图18.1.1.1 ALIENTEK 2.8寸TFTLCD外观图 模块原理图如图18.1.1.2所示： 图18.1.1.2 ALIENTEK 2.8寸TFTLCD模块原理图 TFTLCD模块采用2*17的2.54公排针与外部连接，接口定义如图18.1.1.3所示： 图18.1.1.3 ALIENTEK 2.8寸TFTLCD模块接口图 从图18.1.1.3可以看出，ALIENTEK TFTLCD模块采用16位的并方式与外部连接，之所以不采用8位的方式，是因为彩屏的数据量比较大，尤其在显示图片的时候，如果用8位数据线，就会比16位方式慢一倍以上，我们当然希望速度越快越好，所以我们选择16位的接口。图18.1.3还列出了触摸屏芯片的接口，关于触摸屏本章我们不多介绍，后面的章节会有详细的介绍。该模块的80并口有如下一些信号线： CS：TFTLCD片选信号。 WR：向TFTLCD写入数据。 RD：从TFTLCD读取数据。 D[15：0]：16位双向数据线。 RST：硬复位TFTLCD。 RS：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。 80并口在上一节我们已经有详细的介绍了，这里我们就不再介绍，需要说明的是，TFTLCD模块的RST信号线是直接接到STM32的复位脚上，并不由软件控制，这样可以省下来一个IO口。另外我们还需要一个背光控制线来控制TFTLCD的背光。所以，我们总共需要的IO口数目为21个。这里还需要注意，我们标注的DB1~DB8，DB10~DB17，是相对于LCD控制IC标注的，实际上大家可以把他们就等同于D0~D15，这样理解起来就比较简单一点。 ALIENTEK提供的2.8寸TFTLCD模块，其驱动芯片有很多种类型，比如有：ILI9320/ILI9325 /ILI9328/ILI9341/SSD1289/LGDP4531/LGDP4535/R61505/ SPFD5408/ RM68021等(具体的型号，大家可以通过下载本章实验代码，通过串口或者LCD显示查看)，这里我们仅以ILI9320控制器为例进行介绍，其他的控制基本都类似，我们就不详细阐述了。 ILI9320液晶控制器自带显存，其显存总大小为172820（240*320*18/8），即18位模式（26万色）下的显存量。模块的16位数据线与显寸的对应关系为565方式，如图18.1.1.4所示： 图18.1.1.4 16位数据与显存对应关系图 最低5位代表蓝色，中间6位为绿色，最高5位为红色。数值越大，表示该颜色越深。 接下来，我们介绍一下ILI9320的几个重要命令，因为ILI9320的命令很多，我们这里不可能一一介绍，有兴趣的大家可以找到ILI9320的datasheet看看。里面对这些命令有详细的介绍。这里我们要介绍的命令列表如表18.1.1.1所示： 表18.1.1.1 ILI9320常用命令表 R0，这个命令，有两个功能，如果对它写，则最低位为OSC，用于开启或关闭振荡器。而如果对它读操作，则返回的是控制器的型号。这个命令最大的功能就是通过读它可以得到控制器的型号，而我们代码在知道了控制器的型号之后，可以针对不同型号的控制器，进行不同的初始化。因为93xx系列的初始化，其实都比较类似，我们完全可以用一个代码兼容好几个控制器。 R3，入口模式命令。我们重点关注的是I/D0、I/D1、AM这3个位，因为这3个位控制了屏幕的显示方向。 AM：控制GRAM更新方向。当AM=0的时候，地址以行方向更新。当AM=1的时候，地址以列方向更新。 I/D[1：0]：当更新了一个数据之后，根据这两个位的设置来控制地址计数器自动增加/减少1， 其关系如图18.1.1.5所示：
图18.1.1.5 GRAM显示方向设置图 通过这几个位的设置，我们就可以控制屏幕的显示方向了，这种方法虽然简单，但是不是很通用，比如不同的液晶，可能这里差别就比较大，有的甚至无法通用！比如9341和9320就完全不通用。 R7，显示控制命令。该命令CL位用来控制是8位彩色，还是26万色。为0时26万色，为1时八位色。D1、D0、BASEE这三个位用来控制显示开关与否的。当全部设置为1的时候开启显示，全0是关闭。我们一般通过该命令的设置来开启或关闭显示器，以降低功耗。 R32，R33，设置GRAM的行地址和列地址。R32用于设置列地址（X坐标，0~239），R33用于设置行地址（Y坐标，0~319）。当我们要在某个指定点写入一个颜色的时候，先通过这两个命令设置到改点，然后写入颜色值就可以了。 R34，写数据到GRAM命令，当写入了这个命令之后，地址计数器才会自动的增加和减少。该命令是我们要介绍的这一组命令里面唯一的单个操作的命令，只需要写入该值就可以了，其他的都是要先写入命令编号，然后写入操作数。 R80~R83，行列GRAM地址位置设置。这几个命令用于设定你显示区域的大小，我们整个屏的大小为240*320，但是有时候我们只需要在其中的一部分区域写入数据，如果用先写坐标，后写数据这样的方式来实现，则速度大打折扣。此时我们就可以通过这几个命令，在其中开辟一个区域，然后不停的丢数据，地址计数器就会根据R3的设置自动增加/减少，这样就不需要频繁的写地址了，大大提高了刷新的速度。 命令部分，我们就为大家介绍到这里，我们接下来看看要如何才能驱动ALIENTEK TFTLCD模块，这里TFTLCD模块的初始化和我们前面介绍的OLED模块的初始化框图是一样的，只是初始化代码部分不同。接下来我们也是将该模块用来来显示字符和数字。通过以上介绍，我们可以得出TFTLCD显示需要的相关设置步骤如下： 1）设置STM32与TFTLCD模块相连接的IO。 这一步，先将我们与TFTLCD模块相连的IO口进行初始化，以便驱动LCD。这里我们用到的是FSMC，FSMC将在18.1.2节向大家详细介绍。 2）初始化TFTLCD模块。 其实这里就是上和上面OLED模块的初始化过程差不多。通过向TFTLCD写入一系列的设置，来启动TFTLCD的显示。为后续显示字符和数字做准备。 3）通过函数将字符和数字显示到TFTLCD模块上。 这里就是通过我们设计的程序，将要显示的字符送到TFTLCD模块就可以了，这些函数将在软件设计部分向大家介绍。通过以上三步，我们就可以使用ALIENTEK TFTLCD模块来显示字符和数字了， 并且可以显示各种颜色的背景。 18.1.2 FSMC简介大容量，且引脚数在100脚以上的STM32F103芯片都带有FSMC接口，ALIENTEK战舰STM32开发板的主芯片为STM32F103ZET6，是带有FSMC接口的。 FSMC，即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储器卡接口，STM32的FSMC接口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器。FSMC的框图如图18.1.2.1所示： 图18.1.2.1 FSMC框图 从上图我们可以看出，STM32的FSMC将外部设备分为3类：NOR/PSRAM设备、NAND设备、PC卡设备。他们共用地址数据总线等信号，他们具有不同的CS以区分不同的设备，比如本章我们用到的TFTLCD就是用的FSMC_NE4做片选，其实就是将TFTLCD当成SRAM来控制。 这里我们介绍下为什么可以把TFTLCD当成SRAM设备用：首先我们了解下外部SRAM的连接，外部SRAM的控制一般有：地址线（如A0~A18）、数据线（如D0~D15）、写信号（WE）、读信号（OE）、片选信号（CS），如果SRAM支持字节控制，那么还有UB/LB信号。而TFTLCD的信号我们在18.1.1节有介绍，包括：RS、D0~D15、WR、RD、CS、RST和BL等，其中真正在操作LCD的时候需要用到的就只有：RS、D0~D15、WR、RD和CS。其操作时序和SRAM的控制完全类似，唯一不同就是TFTLCD有RS信号，但是没有地址信号。 TFTLCD通过RS信号来决定传送的数据是数据还是命令，本质上可以理解为一个地址信号，比如我们把RS接在A0上面，那么当FSMC控制器写地址0的时候，会使得A0变为0，对TFTLCD来说，就是写命令。而FSMC写地址1的时候，A0将会变为1，对TFTLCD来说，就是写数据了。这样，就把数据和命令区分开了，他们其实就是对应SRAM操作的两个连续地址。当然RS也可以接在其他地址线上，战舰STM32开发板是把RS连接在A10上面的。 STM32的FSMC支持8/16/32位数据宽度，我们这里用到的LCD是16位宽度的，所以在设置的时候，选择16位宽就OK了。我们再来看看FSMC的外部设备地址映像，STM32的FSMC将外部存储器划分为固定大小为256M字节的四个存储块，如图18.1.2.2所示： 图18.1.2.2 FSMC存储块地址映像 从上图可以看出，FSMC总共管理1GB空间，拥有4个存储块（Bank），本章，我们用到的是块1，所以在本章我们仅讨论块1的相关配置，其他块的配置，请参考《STM32参考手册》第19章（324页）的相关介绍。 STM32的FSMC存储块1（Bank1）被分为4个区，每个区管理64M字节空间，每个区都有独立的寄存器对所连接的存储器进行配置。Bank1的256M字节空间由28根地址线（HADDR[27:0]）寻址。 这里HADDR是内部AHB地址总线，其中HADDR[25:0]来自外部存储器地址FSMC_A[25:0]，而HADDR[26:27]对4个区进行寻址。如表18.1.2.1所示：
表18.1.2.1 Bank1存储区选择表 表18.1.2.1中，我们要特别注意HADDR[25:0]的对应关系： 当Bank1接的是16位宽度存储器的时候：HADDR[25:1]à FSMC[24:0]。 当Bank1接的是8位宽度存储器的时候：HADDR[25:0]à FSMC[25:0]。 不论外部接8位/16位宽设备，FSMC_A[0]永远接在外部设备地址A[0]。 这里，TFTLCD使用的是16位数据宽度，所以HADDR[0]并没有用到，只有HADDR[25:1]是有效的，对应关系变为：HADDR[25:1]à FSMC[24:0]，相当于右移了一位，这里请大家特别留意。另外，HADDR[27:26]的设置，是不需要我们干预的，比如：当你选择使用Bank1的第三个区，即使用FSMC_NE3来连接外部设备的时候，即对应了HADDR[27:26]=10，我们要做的就是配置对应第3区的寄存器组，来适应外部设备即可。STM32的FSMC各Bank配置寄存器如表18.1.2.2所示：
表18.1.2.2 FSMC各Bank配置寄存器表 对于NOR FLASH控制器，主要是通过FSMC_BCRx、FSMC_BTRx和FSMC_BWTRx寄存器设置（其中x=1~4，对应4个区）。通过这3个寄存器，可以设置FSMC访问外部存储器的时序参数，拓宽了可选用的外部存储器的速度范围。FSMC的NOR FLASH控制器支持同步和异步突发两种访问方式。选用同步突发访问方式时，FSMC将HCLK(系统时钟)分频后，发送给外部存储器作为同步时钟信号FSMC_CLK。此时需要的设置的时间参数有2个： 1，HCLK与FSMC_CLK的分频系数(CLKDIV)，可以为2～16分频； 2，同步突发访问中获得第1个数据所需要的等待延迟(DATLAT)。 对于异步突发访问方式，FSMC主要设置3个时间参数：地址建立时间(ADDSET)、数据建立时间(DATAST)和地址保持时间(ADDHLD)。FSMC综合了SRAM／ROM、PSRAM和NOR Flash产品的信号特点，定义了4种不同的异步时序模型。选用不同的时序模型时，需要设置不同的时序参数，如表18.1.2.3所列：
表18.1.2.3 NOR FLASH控制器支持的时序模型 在实际扩展时，根据选用存储器的特征确定时序模型，从而确定各时间参数与存储器读／写周期参数指标之间的计算关系；利用该计算关系和存储芯片数据手册中给定的参数指标，可计算出FSMC所需要的各时间参数，从而对时间参数寄存器进行合理的配置。 本章，我们使用异步模式A（ModeA）方式来控制TFTLCD，模式A的读操作时序如图18.1.2.3所示： 图18.1.2.3 模式A读操作时序图 模式A支持独立的读写时序控制，这个对我们驱动TFTLCD来说非常有用，因为TFTLCD在读的时候，一般比较慢，而在写的时候可以比较快，如果读写用一样的时序，那么只能以读的时序为基准，从而导致写的速度变慢，或者在读数据的时候，重新配置FSMC的延时，在读操作完成的时候，再配置回写的时序，这样虽然也不会降低写的速度，但是频繁配置，比较麻烦。而如果有独立的读写时序控制，那么我们只要初始化的时候配置好，之后就不用再配置，既可以满足速度要求，又不需要频繁改配置。 模式A的写操作时序如图18.1.2.4所示： 图18.1.2.4 模式A写操作时序 从模式A的读写时序图，我们可以看出，读操作还存在额外的2个HCLK周期，用于数据存储，所以同样的配置读操作一般比写操作会慢一点。图18.1.2.3和图18.1.2.4中的ADDSET与DATAST，是通过不同的寄存器设置的，接下来我们讲解一下Bank1的几个控制寄存器 首先，我们介绍SRAM/NOR闪存片选控制寄存器：FSMC_BCRx（x=1~4），该寄存器各位描述如图18.1.2.5所示： 18.1.2.5 FSMC_BCRx寄存器各位描述 该寄存器我们在本章用到的设置有：EXTMOD、WREN、MWID、MTYP和MBKEN这几个设置，我们将逐个介绍。 EXTMOD：扩展模式使能位，也就是是否允许读写不同的时序，很明显，我们本章需要读写不同的时序，故该位需要设置为1。 WREN：写使能位。我们需要向TFTLCD写数据，故该位必须设置为1。 MWID[1:0]：存储器数据总线宽度。00，表示8位数据模式；01表示16位数据模式；10和11保留。我们的TFTLCD是16位数据线，所以设置WMID[1:0]=01。 MTYP[1:0]：存储器类型。00表示SRAM、ROM；01表示PSRAM；10表示NOR FLASH;11保留。前面提到，我们把TFTLCD当成SRAM用，所以需要设置MTYP[1:0]=00。 MBKEN：存储块使能位。这个容易理解，我们需要用到该存储块控制TFTLCD，当然要使能这个存储块了。 接下来，我们看看SRAM/NOR闪存片选时序寄存器：FSMC_BTRx（x=1~4），该寄存器各位描述如图18.1.2.6所示：
图18.1.2.6 FSMC_BTRx寄存器各位描述 这个寄存器包含了每个存储器块的控制信息，可以用于SRAM、ROM和NOR闪存存储器。如果FSMC_BCRx寄存器中设置了EXTMOD位，则有两个时序寄存器分别对应读(本寄存器)和写操作(FSMC_BWTRx寄存器)。因为我们要求读写分开时序控制，所以EXTMOD是使能了的，也就是本寄存器是读操作时序寄存器，控制读操作的相关时序。本章我们要用到的设置有：ACCMOD、DATAST和ADDSET这三个设置。 ACCMOD[1:0]：访问模式。00表示访问模式A；01表示访问模式B；10表示访问模式C；11表示访问模式D，本章我们用到模式A，故设置为00。 DATAST[7:0]：数据保持时间。0为保留设置，其他设置则代表保持时间为: (DATAST +1)个HCLK时钟周期，最大为256个HCLK周期。对ILI9320来说，其实就是RD低电平持续时间，一般为150ns。而一个HCLK时钟周期为13.8ns左右（1/72Mhz），为了兼容其他屏，我们这里设置DATAST为15，也就是16个HCLK周期，时间大约是234ns（未计算数据存储的2个HCLK时间）。 ADDSET[3:0]：地址建立时间。其建立时间为：（ADDSET+1）个HCLK周期，最大为16个HCLK周期。对ILI9320来说，这里相当于RD高电平持续时间，本来这里我们应该设置和DATAST一样，但是由于CS切换延时的存在，我们这里可以设置ADDSET为较小的值，本章我们设置ADDSET为1，即2个HCLK周期，同样可以正常使用。 最后，我们再来看看SRAM/NOR闪写时序寄存器：FSMC_BWTRx（x=1~4），该寄存器各位描述如图18.1.2.7所示： 图18.1.2.7 FSMC_BWTRx寄存器各位描述 该寄存器在本章用作写操作时序控制寄存器，需要用到的设置同样是：ACCMOD、DATAST和ADDSET这三个设置。这三个设置的方法同FSMC_BTRx一模一样，只是这里对应的是写操作的时序，ACCMOD设置同FSMC_BTRx一模一样，同样是选择模式A，另外DATAST和ADDSET则对应低电平和高电平持续时间，对ILI9320来说，这两个时间只需要50ns就够了，比读操作快得多。所以我们这里设置DATAST为3，即4个HCLK周期，时间约为55ns。同样由于CS切换延时的存在，我们可以设置ADDSET为0，即1个HCLK周期。 至此，我们对STM32的FSMC介绍就差不多了，通过以上两个小节的了解，我们可以开始写LCD的驱动代码了。不过，这里还要给大家做下科普，在MDK的寄存器定义里面，并没有定义FSMC_BCRx、FSMC_BTRx、FSMC_BWTRx等这个单独的寄存器，而是将他们进行了一些组合。 FSMC_BCRx和FSMC_BTRx，组合成BTCR[8]寄存器组，他们的对应关系如下： BTCR[0]对应FSMC_BCR1，BTCR[1]对应FSMC_BTR1 BTCR[2]对应FSMC_BCR2，BTCR[3]对应FSMC_BTR2 BTCR[4]对应FSMC_BCR3，BTCR[5]对应FSMC_BTR3 BTCR[6]对应FSMC_BCR4，BTCR[7]对应FSMC_BTR4 FSMC_BWTRx则组合成BWTR[7]，他们的对应关系如下： BWTR[0]对应FSMC_BWTR1，BWTR[2]对应FSMC_BWTR2， BWTR[4]对应FSMC_BWTR3，BWTR[6]对应FSMC_BWTR4， BWTR[1]、BWTR[3]和BWTR[5]保留，没有用到。
18.2 硬件设计本实验用到的硬件资源有： 1） 指示灯DS0 2） TFTLCD模块 TFTLCD模块的电路见图18.1.1.2，这里我们介绍TFTLCD模块与ALIETEK 战舰STM32开发板的连接，战舰STM32开发板底板的LCD接口和ALIENTEK TFTLCD模块直接可以对插，连接关系如图18.2.1所示： 图18.2.1 TFTLCD与开发板连接示意图 图18.2.1中圈出来的部分就是连接TFTLCD模块的接口，板上的接口比液晶模块的插针要多2个口，液晶模块在这里是靠右插的。多出的2个口是给OLED用的，所以OLED模块在接这里的时候，是靠左插的，这个请大家注意一下。 在硬件上，TFTLCD模块与战舰STM32开发板的IO口对应关系如下： LCD_BL(背光控制)对应PB0; LCD_CS对应PG12即FSMC_NE4; LCD _RS对应PG0即FSMC_A10; LCD _WR对应PD5即FSMC_NWE; LCD _RD对应PD4即FSMC_NOE; LCD _D[15:0]则直接连接在FSMC_D15~FSMC_D0; 这些线的连接，战舰STM32开发板的内部已经连接好了，我们只需要将TFTLCD模块插上去就好了。实物连接如图18.2.2所示： 图18.2.2 TFTLCD与开发板连接实物图 |
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18.3 软件设计软件设计我们依旧在之前的工程上面增加，首先在HARDWARE文件夹下新建一个LCD的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程，新建一个ILI93xx.c的文件和lcd.h的头文件，保存在LCD文件夹下，并将LCD文件夹加入头文件包含路径。 在ILI93xx.c里面要输入的代码比较多，我们这里就不贴出来了，只针对几个重要的函数进行讲解。完整版的代码见光盘à4，程序源码à标准例程à实验13 TFTLCD显示实验的ILI93xx.c文件。 本实验，我们用到FSMC驱动LCD，通过前面的介绍，我们知道TFTLCD的RS接在FSMC的A10上面，CS接在FSMC_NE4上，并且是16位数据总线。即我们使用的是FSMC存储器1的第4区，我们定义如下LCD操作结构体（在lcd.h里面定义）： //LCD操作结构体 typedef struct { u16 LCD_REG; u16 LCD_RAM; } LCD_TypeDef; //使用NOR/SRAM的 Bank1.sector4,地址位HADDR[27,26]=11 A10作为数据命令区分线 //注意16位数据总线时，STM32内部地址会右移一位对齐! #define LCD_BASE ((u32)(0x6C000000 | 0x000007FE)) #define LCD ((LCD_TypeDef *) LCD_BASE) 其中LCD_BASE，必须根据我们外部电路的连接来确定，我们使用Bank1.sector4就是从地址0X6C000000开始，而0X000007FE，则是A10的偏移量。我们将这个地址强制转换为LCD_TypeDef结构体地址，那么可以得到LCD->LCD_REG的地址就是0X6C00,07FE，对应A10的状态为0(即RS=0)，而LCD-> LCD_RAM的地址就是0X6C00,0800（结构体地址自增），对应A10的状态为1（即RS=1）。 所以，有了这个定义，当我们要往LCD写命令/数据的时候，可以这样写： LCD->LCD_REG=CMD; //写命令 LCD->LCD_RAM=DATA; //写数据 而读的时候反过来操作就可以了，如下所示： CMD= LCD->LCD_REG;//读LCD寄存器 DATA = LCD->LCD_RAM;//读LCD数据 这其中，CS、WR、RD和IO口方向都是由FSMC控制，不需要我们手动设置了。接下来，我们先介绍一下lcd.h里面的另一个重要结构体: //LCD重要参数集 typedef struct { u16 width; //LCD 宽度 u16 height; //LCD 高度 u16 id; //LCD ID u8 dir; //横屏还是竖屏控制：0，竖屏；1，横屏。 u8 wramcmd; //开始写gram指令 u8 setxcmd; //设置x坐标指令 u8 setycmd; //设置y坐标指令 }_lcd_dev; //LCD参数 extern _lcd_dev lcddev; //管理LCD重要参数 该结构体用于保存一些LCD重要参数信息，比如LCD的长宽、LCD ID（驱动IC型号）、LCD横竖屏状态等，这个结构体虽然占用了10个字节的内存，但是却可以让我们的驱动函数支持不同尺寸的LCD，同时可以实现LCD横竖屏切换等重要功能，所以还是利大于弊的。有了以上了解，下面我们开始介绍ILI93xx.c里面的一些重要函数。 先看6个简单，但是很重要的函数： //写寄存器函数 //regval:寄存器值 void LCD_WR_REG(u16 regval) { LCD->LCD_REG=regval;//写入要写的寄存器序号 } //写LCD数据 //data:要写入的值 void LCD_WR_DATA(u16 data) { LCD->LCD_RAM=data; } //读LCD数据 //返回值:读到的值 u16 LCD_RD_DATA(void) { return LCD->LCD_RAM; } //写寄存器 //LCD_Reg:寄存器地址 //LCD_RegValue:要写入的数据 void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue) { LCD->LCD_REG = LCD_Reg; //写入要写的寄存器序号 LCD->LCD_RAM = LCD_RegValue;//写入数据 } //读寄存器 //LCD_Reg:寄存器地址 //返回值:读到的数据 u16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg) { LCD_WR_REG(LCD_Reg); //写入要读的寄存器序号 delay_us(5); return LCD_RD_DATA(); //返回读到的值 } //开始写GRAM void LCD_WriteRAM_Prepare(void) { LCD->LCD_REG=lcddev.wramcmd; } 因为FSMC自动控制了WR/RD/CS等这些信号，所以这6个函数实现起来都非常简单，我们就不多说，实现功能见函数前面的备注，通过这几个简单函数的组合，我们就可以对LCD进行各种操作了。 第七个要介绍的函数是坐标设置函数，该函数代码如下： //设置光标位置 //Xpos:横坐标 //Ypos:纵坐标 void LCD_SetCursor(u16 Xpos, u16 Ypos) { if(lcddev.id==0X9341) { LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd); LCD_WR_DATA(Xpos>>8); LCD_WR_DATA(Xpos&0XFF); LCD_WR_REG(lcddev.setycmd); LCD_WR_DATA(Ypos>>8); LCD_WR_DATA(Ypos&0XFF); }else { if(lcddev.dir==1)Xpos=lcddev.width-1-Xpos;//横屏其实就是调转x,y坐标 LCD_WriteReg(lcddev.setxcmd, Xpos); LCD_WriteReg(lcddev.setycmd, Ypos); } } 该函数实现将LCD的当前操作点设置到指定坐标(x,y)。因为9341的设置同其他屏有些不太一样，所以单独对9341进行了设置。 接下来我们介绍第八个函数：画点函数。该函数实现代码如下： //画点 //x,y:坐标 //POINT_COLOR:此点的颜色 void LCD_DrawPoint(u16 x,u16 y) { LCD_SetCursor(x,y); //设置光标位置 LCD_WriteRAM_Prepare(); //开始写入GRAM LCD->LCD_RAM=POINT_COLOR; } 该函数实现比较简单，就是先设置坐标，然后往坐标写颜色。其中POINT_COLOR是我们定义的一个全局变量，用于存放画笔颜色，顺带介绍一下另外一个全局变量：BACK_COLOR，该变量代表LCD的背景色。LCD_DrawPoint函数虽然简单，但是至关重要，其他几乎所有上层函数，都是通过调用这个函数实现的。 有了画点，当然还需要有读点的函数，第九个介绍的函数就是读点函数，用于读取LCD的GRAM，这里说明一下，为什么OLED模块没做读GRAM的函数，而这里做了。因为OLED模块是单色的，所需要全部GRAM也就1K个字节，而TFTLCD模块为彩色的，点数也比OLED模块多很多，以16位色计算，一款320×240的液晶，需要320×240×2个字节来存储颜色值，也就是也需要150K字节，这对任何一款单片机来说，都不是一个小数目了。而且我们在图形叠加的时候，可以先读回原来的值，然后写入新的值，在完成叠加后，我们又恢复原来的值。这样在做一些简单菜单的时候，是很有用的。这里我们读取TFTLCD模块数据的函数为LCD_ReadPoint，该函数直接返回读到的GRAM值。该函数使用之前要先设置读取的GRAM地址，通过LCD_SetCursor函数来实现。LCD_ReadPoint的代码如下： //读取个某点的颜色值 //x,y:坐标 //返回值:此点的颜色 u16 LCD_ReadPoint(u16 x,u16 y) { u16 r=0,g=0,b=0; if(x>=lcddev.width||y>=lcddev.height)return 0; //超过了范围,直接返回 LCD_SetCursor(x,y); if(lcddev.id==0X9341)LCD_WR_REG(0X2E); //9341 发送读GRAM指令 else LCD_WR_REG(R34); //其他IC发送读GRAM指令 if(lcddev.id==0X9320)opt_delay(2); //FOR 9320,延时2us if(LCD->LCD_RAM)r=0; //dummy Read opt_delay(2); r=LCD->LCD_RAM; //实际坐标颜色 if(lcddev.id==0X9341)//9341要分2次读出 { opt_delay(2); b=LCD->LCD_RAM; g=r&0XFF;//对于9341,第一次读取的是RG的值,R在前,G在后,各占8位 g<<=8; } //这几种IC直接返回颜色值 if(lcddev.id==0X9325||lcddev.id==0X4535||lcddev.id==0X4531||lcddev.id==0X8989|| lcddev.id==0XB505)return r; else if(lcddev.id==0X9341)return (((r>>11)<<11)|((g>>10)<<5)|(b>>11)); //ILI9341需要公式转换一下 else return LCD_BGR2RGB(r); //其他IC } 在LCD_ReadPoint函数中，因为我们的代码不止支持一种LCD驱动器，所以，我们根据不同的LCD驱动器（(lcddev.id）型号，执行不同的操作，以实现对各个驱动器兼容，提高函数的通用性。 第十个要介绍的是字符显示函数LCD_ShowChar，该函数同前面OLED模块的字符显示函数差不多，但是这里的字符显示函数多了1个功能，就是可以以叠加方式显示，或者以非叠加方式显示。叠加方式显示多用于在显示的图片上再显示字符。非叠加方式一般用于普通的显示。该函数实现代码如下： //在指定位置显示一个字符 //x,y:起始坐标 //num:要显示的字符:" "--->"~" //size:字体大小 12/16 //mode:叠加方式(1)还是非叠加方式(0) void LCD_ShowChar(u16 x,u16 y,u8 num,u8 size,u8 mode) { u8 temp,t1,t; u16 y0=y; u16 colortemp=POINT_COLOR; //设置窗口 num=num-' ';//得到偏移后的值 if(!mode) //非叠加方式 { for(t=0;t { if(size==12)temp=asc2_1206[num][t]; //调用1206字体 else temp=asc2_1608[num][t]; //调用1608字体 for(t1=0;t1<8;t1++) { if(temp&0x80)POINT_COLOR=colortemp; else POINT_COLOR=BACK_COLOR; LCD_DrawPoint(x,y); temp<<=1; y++; if(x>=lcddev.height) {POINT_COLOR=colortemp;return;}//超区域了 if((y-y0)==size) { y=y0; x++; if(x>=lcddev.width) {POINT_COLOR=colortemp;return;}//超区域了 break; } } } }else//叠加方式 { for(t=0;t { if(size==12)temp=asc2_1206[num][t]; //调用1206字体 else temp=asc2_1608[num][t]; //调用1608字体 for(t1=0;t1<8;t1++) { if(temp&0x80)LCD_DrawPoint(x,y); temp<<=1; y++; if(x>=lcddev.height) {POINT_COLOR=colortemp;return;}//超区域了 if((y-y0)==size) { y=y0; x++; if(x>=lcddev.width) {POINT_COLOR=colortemp;return;}//超区域了 break; } } } } POINT_COLOR=colortemp; } 在LCD_ShowChar函数里面，我们采用画点函数来显示字符，虽然速度不如开辟窗口的方式，但是这样写可以有更好的兼容性，方便在不同LCD之间移植。该代码中我们用到了两个字符集点阵数据数组asc2_1206和asc2_1608，这两个字符集的点阵数据的提取方式，同十七章介绍的提取方法是一模一样的。详细请参考第十七章。 最后，我们再介绍一下TFTLCD模块的初始化函数LCD_Init，该函数先初始化STM32与TFTLCD连接的IO口，并配置FSMC控制器，然后读取LCD控制器的型号，根据控制IC的型号执行不同的初始化代码，其简化代码如下： //初始化lcd //该初始化函数可以初始化各种ILI93XX液晶,但是其他函数是基于ILI9320的!!! //在其他型号的驱动芯片上没有测试! void LCD_Init(void) { RCC->AHBENR|=1<<8; //使能FSMC时钟 RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟 RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟 RCC->APB2ENR|=1<<6; //使能PORTE时钟 RCC->APB2ENR|=1<<8; //使能PORTG时钟 RCC->APB2ENR|=1<<0; //使能AFIO时钟 GPIOB->CRL&=0XFFFFFFF0;//PB0推挽输出 背光 GPIOB->CRL|=0X00000003; //PORTD复用推挽输出 GPIOD->CRH&=0X00FFF000; GPIOD->CRH|=0XBB000BBB; GPIOD->CRL&=0XFF00FF00; GPIOD->CRL|=0X00BB00BB; //PORTE复用推挽输出 GPIOE->CRH&=0X00000000; GPIOE->CRH|=0XBBBBBBBB; GPIOE->CRL&=0X0FFFFFFF; GPIOE->CRL|=0XB0000000; //PORTG12复用推挽输出 A0 GPIOG->CRH&=0XFFF0FFFF; GPIOG->CRH|=0X000B0000; GPIOG->CRL&=0XFFFFFFF0;//PG0->RS GPIOG->CRL|=0X0000000B; //寄存器清零 //bank1有NE1~4,每一个有一个BCR+TCR，所以总共八个寄存器。 //这里我们使用NE4 ，也就对应BTCR[6],[7]。 FSMC_Bank1->BTCR[6]=0X00000000; FSMC_Bank1->BTCR[7]=0X00000000; FSMC_Bank1E->BWTR[6]=0X00000000; //操作BCR寄存器 使用异步模式 FSMC_Bank1->BTCR[6]|=1<<12; //存储器写使能 FSMC_Bank1->BTCR[6]|=1<<14; //读写使用不同的时序 FSMC_Bank1->BTCR[6]|=1<<4; //存储器数据宽度为16bit //操作BTR寄存器 //读时序控制寄存器 FSMC_Bank1->BTCR[7]|=0<<28; //模式A FSMC_Bank1->BTCR[7]|=1<<0; //地址建立时间（ADDSET）为2个HCLK //因为液晶驱动IC的读数据的时候，速度不能太快，尤其对1289这个IC。 FSMC_Bank1->BTCR[7]|=0XF<<8; //数据保存时间为16个HCLK //写时序控制寄存器 FSMC_Bank1E->BWTR[6]|=0<<28; //模式A FSMC_Bank1E->BWTR[6]|=0<<0; //地址建立时间（ADDSET）为1个HCLK //4个HCLK（HCLK=72M）因为液晶驱动IC的写信号脉宽， //最少也得50ns。72M/4=24M=55ns FSMC_Bank1E->BWTR[6]|=3<<8; //数据保存时间为4个HCLK //使能BANK1,区域4 FSMC_Bank1->BTCR[6]|=1<<0; //使能BANK1，区域4
delay_ms(50); // delay 50 ms LCD_WriteReg(0x0000,0x0001); delay_ms(50); // delay 50 ms lcddev.id = LCD_ReadReg(0x0000); if(lcddev.id <0XFF||lcddev.id==0XFFFF)//读到ID不正确 { //尝试9341的ID读取 LCD_WR_REG(0XD3); LCD_RD_DATA(); //dummy read LCD_RD_DATA(); //读到0X00 lcddev.id=LCD_RD_DATA(); //读取93 lcddev.id<<=8; lcddev.id|=LCD_RD_DATA(); //读取41 } printf(" LCD ID:%x\r\n",lcddev.id); //打印LCD ID if(lcddev.id==0X9341) //9341初始化 { ……//9341初始化代码 }else if(lcddev.id==0x9325)//9325 { ……//9325初始化代码 }else if(lcddev.id==0x9328) //ILI9328 OK { ……//9328初始化代码 }else if(lcddev.id==0x9320||lcddev.id==0x9300)//未测试. { ……//9300初始化代码 }else if(lcddev.id==0X9331) { ……//9331初始化代码 }else if(lcddev.id==0x5408) { ……//5408初始化代码 } else if(lcddev.id==0x1505)//OK { ……//1505初始化代码 }else if(lcddev.id==0xB505) { ……//B505初始化代码 }else if(lcddev.id==0xC505) { ……//C505初始化代码 }else if(lcddev.id==0x8989) { ……//8989初始化代码 }else if(lcddev.id==0x4531) { ……//4531初始化代码 }else if(lcddev.id==0x4535) { ……//4535初始化代码 } LCD_Display_Dir(0); //默认为竖屏显示 LCD_LED=1; //点亮背光 LCD_Clear(WHITE); } 该函数先对FSMC相关IO进行初始化，然后是FSMC的初始化，这个我们在前面都有介绍，最后根据读到的LCD ID，对不同的驱动器执行不同的初始化代码，从上面的代码可以看出，这个初始化函数可以针对13款不同的驱动IC执行初始化操作，这样大大提高了整个程序的通用性。大家在以后的学习中应该多使用这样的方式，以提高程序的通用性、兼容性。 特别注意：本函数使用了printf来打印LCD ID，所以，如果你在主函数里面没有初始化串口，那么将导致程序死在printf里面！！如果不想用printf，那么请注释掉它。 保存ILI93xx.c，并将该代码加入到HARDWARE组下。在介绍完了ILI93xx.c的内容之后，然后我们在lcd.h里面输入如下内容： #ifndef __LCD_H #define __LCD_H #include "sys.h" #include "stdlib.h" //LCD重要参数集 typedef struct { u16 width; //LCD 宽度 u16 height; //LCD 高度 u16 id; //LCD ID u8 dir; //横屏还是竖屏控制：0，竖屏；1，横屏。 u8 wramcmd; //开始写gram指令 u8 setxcmd; //设置x坐标指令 u8 setycmd; //设置y坐标指令 }_lcd_dev; //LCD参数 extern _lcd_dev lcddev; //管理LCD重要参数 //LCD的画笔颜色和背景色 extern u16 POINT_COLOR;//默认红色 extern u16 BACK_COLOR; //背景颜色.默认为白色 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //-----------------LCD端口定义---------------- #define LCD_LED PBout(0) //LCD背光 PB0 //LCD地址结构体 typedef struct { u16 LCD_REG; u16 LCD_RAM; } LCD_TypeDef; //使用NOR/SRAM的 BANK 4,地址位HADDR[27,26]=11 A10作为数据命令区分线 //注意设置时STM32内部会右移一位对其! 111110=0X3E #define LCD_BASE ((u32)(0x6C000000 | 0x000007FE)) #define LCD ((LCD_TypeDef *) LCD_BASE) ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //扫描方向定义 #define L2R_U2D 0 //从左到右,从上到下 #define L2R_D2U 1 //从左到右,从下到上 #define R2L_U2D 2 //从右到左,从上到下 #define R2L_D2U 3 //从右到左,从下到上 #define U2D_L2R 4 //从上到下,从左到右 #define U2D_R2L 5 //从上到下,从右到左 #define D2U_L2R 6 //从下到上,从左到右 #define D2U_R2L 7 //从下到上,从右到左 #define DFT_SCAN_DIR L2R_U2D //默认的扫描方向 //画笔颜色 #define WHITE 0xFFFF ……//省略部分 #define LBBLUE 0X2B12 //浅棕蓝色(选择条目的反色) void LCD_Init(void); /初始化 void LCD_DisplayOn(void); //开显示 void LCD_DisplayOff(void); //关显示 void LCD_Clear(u16 Color); //清屏 void LCD_SetCursor(u16 Xpos, u16 Ypos); //设置光标 void LCD_DrawPoint(u16 x,u16 y); //画点 u16 LCD_ReadPoint(u16 x,u16 y); //读点 void Draw_Circle(u16 x0,u16 y0,u8 r); //画圆 void LCD_DrawLine(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2); //画线 void LCD_DrawRectangle(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2); //画矩形 void LCD_Fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 color); //填充单色 void LCD_Color_Fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 *color); //填充指定颜色 void LCD_ShowChar(u16 x,u16 y,u8 num,u8 size,u8 mode); //显示一个字符 void LCD_ShowNum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size); //显示一个数字 void LCD_ShowxNum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size,u8 mode);//显示 数字 void LCD_ShowString(u16 x,u16 y,u16 width,u16 height,u8 size,u8 *p); //显示一个字符串,12/16字体 void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue); u16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg); void LCD_WriteRAM_Prepare(void); void LCD_WriteRAM(u16 RGB_Code); void LCD_Scan_Dir(u8 dir); //设置屏扫描方向 void LCD_Display_Dir(u8 dir); //设置屏幕显示方向 //9320/9325 LCD寄存器 #define R0 0x00 ……//省略部分 #define R229 0xE5 #endif 这段代码的两个重要结构体定义，我们都在前面有介绍，其他的相对就比较简单了。另外这段代码对颜色和驱动器的寄存器进行了很多宏定义，限于篇幅考虑，我们没有完全贴出来，省略了其中绝大部分。此部分我们就不多说了。接下来，我们在test.c里面修改main函数如下： int main(void) {
u8 x=0; u8 lcd_id[12]; //存放LCD ID字符串 Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置 uart_init(72,9600); //串口初始化为9600 delay_init(72); //延时初始化 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 LCD_Init(); POINT_COLOR=RED; sprintf((char*)lcd_id,"LCD ID:%04X",lcddev.id);//将LCD ID打印到lcd_id数组 while(1) { switch(x) { case 0:LCD_Clear(WHITE);break; case 1:LCD_Clear(BLACK);break; case 2:LCD_Clear(BLUE);break; case 3:LCD_Clear(RED);break; case 4:LCD_Clear(MAGENTA);break; case 5:LCD_Clear(GREEN);break; case 6:LCD_Clear(CYAN);break; case 7:LCD_Clear(YELLOW);break; case 8:LCD_Clear(BRRED);break; case 9:LCD_Clear(GRAY);break; case 10:LCD_Clear(LGRAY);break; case 11:LCD_Clear(BROWN);break; } POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32 ^_^"); LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TFTLCD TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"); LCD_ShowString(30,110,200,16,16,lcd_id); //显示LCD ID LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"2012/9/5"); x++; if(x==12)x=0; LED0=!LED0; delay_ms(1000); } } 该部分代码将显示一些固定的字符，同时显示LCD驱动IC的型号，然后不停的切换背景颜色，每1s切换一次。而LED0也会不停的闪烁，指示程序已经在运行了。其中我们用到一个sprintf的函数，该函数用法同printf，只是sprintf把打印内容输出到指定的内存区间上，sprintf的详细用法，请百度。 在编译通过之后，我们开始下载验证代码。
18.4 下载验证将程序下载到战舰STM32后，可以看到DS0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时可以看到TFTLCD模块的显示如图18.4.1所示：
图18.4.1 TFTLCD显示效果图 |
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