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第二十三章 TFTLCD（MCU屏）实验
1）实验平台：正点原子Mini STM32H562开发板
2）章节摘自【正点原子】STM32H562开发指南 V1.0
3）购买链接： https://detail.tmall.com/item.htm?id=753606659612
4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/stm32/zdyz_stm32h562_mini.html
5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）正点原子STM32开发板技术交流群：414052738
前面我们介绍了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。本章我们将介绍正点原子的TFT LCD模块（MCU屏），该模块采用TFTLCD面板，可以显示16位色的真彩图片。在本章中，我们将使用开发板底板上的TFTLCD接口（仅支持MCU屏，本章仅介绍MCU屏的使用），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。
本章分为如下几个小节：
23.1 TFTLCD和FMC简介
23.2 硬件设计
23.3 程序设计
23.4 下载验证
23.1 TFTLCD和FMC简介
本章我们将通过STM32H562的FMC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FMC。
23.1.1 TFTLCD简介
液晶显示器，即Liquid Crystal Display，利用了液晶导电后透光性可变的特性，配合显示器光源、彩色滤光片和电压控制等工艺，最终可以在液晶阵列上显示彩色的图像。目前液晶显示技术以TN、STN、TFT三种技术为主，TFT-LCD即采用了TFT（Thin Film Transistor）技术的液晶显示器，也叫薄膜晶体管液晶显示器。
TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同的是，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式显示器具有很多优点：高响应度，高亮度，高对比度等等。TFT式屏幕的显示效果非常出色，广泛应用于手机屏幕、笔记本电脑和台式机显示器上。
由于液晶本身不会发光，加上液晶本身的特性等原因，使得液晶屏的成像角受限，我们从屏幕的的一侧可能无法看清液晶的显示内容。液晶显示器的成像角的大小也是评估一个液晶显示器优劣的指标，目前，规格较好的液晶显示器成像角一般在120°~160°之间。
正点原子TFT-LCD模块(MCU屏)有如下特点：
1，2.8’/3.5’/4.3’/7’等4种大小的屏幕可选。
2，320×240的分辨率（3.5’分辨率为:320*480，4.3’和7’分辨率为：800*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，我们以正点原子2.8寸（此处的寸是代表英寸，下同）的TFT-LCD模块为例介绍，（其他尺寸的LCD可参考具体的LCD型号的资料，也比较类似），该模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的8080并口，自带触摸功能。
该模块的外观图如图23.1.1.1所示：
图23.1.1.1 正点原子2.8寸TFTLCD外观图
模块原理图如图23.1.1.2所示：
图23.1.1.2 正点原子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，即图中TFT_LCD部分。从图23.1.1.2可以看出，正点原子TFTLCD模块采用16位的并方式与外部连接。图23.1.1.2还列出了触摸控制的接口，但触摸控制是在显示的基础上叠加的一个控制功能，不配置也不会对显示造成影响，我们放到以后的章节再介绍触摸的用法。该模块与显示功能有关的信号线如表23.1.1.1：
表23.1.1.1 TFT-LCD接口信号线
上述的接口线实际是对应到液晶显示控制器上的，这个芯片位于液晶屏的下方，所以我们从外观图上看不到。控制LCD显示的过程，就是按其显示驱动芯片的时序，把色彩和位置信息正确地写入对应的寄存器。
23.1.2 液晶显示控制器
正点原子提供2.8/3.5/4.3/7寸等4种不同尺寸和分辨率的TFTLCD模块，其驱动芯片为：ILI9341/ST7789/NT35310/NT35510/SSD1963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ILI9341控制器为例进行介绍，其它的控制基本都类似，我们就不详细阐述了。
ILI9341液晶控制器自带显存，可配置支持8/9/16/18位的总线中的一种，可以通过3/4线串行协议或8080并口驱动。正点原子的TFTLCD模块上的电路配置为8080并口方式，其显存总大小为172800（240*320*18/8），即18位模式（26万色）下的显存量。在16位模式下，ILI9341采用RGB565格式存储颜色数据，此时ILI9341的18位显存与MCU的16位数据线以及RGB565的对应关系如图23.1.2.1所示：
图23.1.2.1 16位数据与显存对应关系图
从图中可以看出，ILI9341在16位模式下面，18位显存的B0和B12并没有用到，对外的数据线使用DB0-DB15连接MCU的D0-D15实现16位颜色的传输（使用8080 MCU 16bit I型接口，详见9341数据手册7.1.1节）。
这样MCU的16位数据，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。另外，特别注意ILI9341所有的指令都是8位的（高8位无效），且参数除了读写GRAM的时候是16位，其它操作参数，都是8位的。
知道了屏幕的显色信息后，我们如何驱动它呢？OLED的章节我们已经描述过8080方式操作的时序，我们通过《ILI9341_DS.pdf》来加深一下在8080并口方式下如何操作这个芯片。
以写周期为例，8080方式下的操作时序如图23.1.2.2所示。
图23.1.2.2 8080方式下对液晶控制器的写操作
上图中的各个控制线与我们在表23.1.1.1提到的命名有些许差异，因为我们在原理图时往往为了方便自己记忆会对命名进行微调，为了方便读者对照，我们把图23.1.2.2中列出的引脚引脚与我们的TFTLCD模块的的对应关系再列出，如表23.1.2.1所示。
表23.1.2.1 TFT-LCD引脚与液晶控制器的对应关系
这下我们再来分析一下图23.1.2.2所示的写操作的时序，控制液晶的主机，在整个写周期内需要控制片选CSX拉低（标注为①），之后对其它的控制线的电平才有效。在标号②表示的这个写命令周期中，D/CX被位低（参考ILI9341的引脚定义），同时把命令码通过数据线D[17:0]（我们实际只用了16个引脚）按位编码。注意到③处，需要数据线在入电平拉高后再操持一段时间以便数据被正确采样。
图23.1.2.2中⑤表示写数据操作，与前面描述的写命令操作只有D/CX的操作不同，读者们可以尝试自己分析一下。更多的关于ILI9341的读写操作时序则参考《ILI9341_DS.pdf》。
通过前述的时序分析，我们知道了对于ILI9341来说，控制命令有命令码、数据码之分，接下来，我们介绍一下ILI9341的几个重要命令。因为ILI9341的命令很多，我们这里就不全部介绍了，有兴趣的大家可以找到ILI9341的datasheet看看。里面对这些命令有详细的介绍。我们将介绍：0xD3，0x36，0x2A，0x2B，0x2C，0x2E等6条指令。
指令0xD3，是读ID4指令，用于读取LCD控制器的ID，该指令如表23.1.2.2所示：
表23.1.2.2 0xD3指令描述
从上表可以看出，0xD3指令后面跟了4个参数，最后2个参数，读出来是0x93和0x41，刚好是我们控制器ILI9341的数字部分，从而，通过该指令，即可判别所用的LCD驱动器是什么型号，这样，我们的代码，就可以根据控制器的型号去执行对应驱动IC的初始化代码，从而兼容不同驱动IC的屏，使得一个代码支持多款LCD。
接下来看指令：0x36，这是存储访问控制指令，可以控制ILI9341存储器的读写方向，简单的说，就是在连续写GRAM的时候，可以控制GRAM指针的增长方向，从而控制显示方式（读GRAM也是一样）。该指令如表23.1.2.3所示：
表23.1.2.3 0x36指令描述
从上表可以看出，0x36指令后面，紧跟一个参数，这里主要关注：MY、MX、MV这三个位，通过这三个位的设置，我们可以控制整个ILI9341的全部扫描方向，如表23.1.2.4所示：
表23.1.2.4 MY、MX、MV设置与LCD扫描方向关系表
这样，我们在利用ILI9341显示内容的时候，就有很大灵活性了，比如显示BMP图片，BMP解码数据，就是从图片的左下角开始，慢慢显示到右上角，如果设置LCD扫描方向为从左到右，从下到上，那么我们只需要设置一次坐标，然后就不停的往LCD填充颜色数据即可，这样可以大大提高显示速度。
实验中，我们默认使用从左到右，从上到下的扫描方式。
接下来看指令：0x2A，这是列地址设置指令，在从左到右，从上到下的扫描方式（默认）下面，该指令用于设置横坐标（x坐标），该指令如表23.1.2.5所示：
表23.1.2.5 0x2A指令描述
在默认扫描方式时，该指令用于设置x坐标，该指令带有4个参数，实际上是2个坐标值：SC和EC，即列地址的起始值和结束值，SC必须小于等于EC，且0≤SC/EC≤239。一般在设置x坐标的时候，我们只需要带2个参数即可，也就是设置SC即可，因为如果EC没有变化，我们只需要设置一次即可（在初始化ILI9341的时候设置），从而提高速度。
与0X2A指令类似，指令：0X2B，是页地址设置指令，在从左到右，从上到下的扫描方式（默认）下面，该指令用于设置纵坐标（y坐标）。该指令如表23.1.2.6所示：
表23.1.2.6 0X2B指令描述
在默认扫描方式时，该指令用于设置y坐标，该指令带有4个参数，实际上是2个坐标值：SP和EP，即页地址的起始值和结束值，SP必须小于等于EP，且0≤SP/EP≤319。一般在设置y坐标的时候，我们只需要带2个参数即可，也就是设置SP即可，因为如果EP没有变化，我们只需要设置一次即可（在初始化ILI9341的时候设置），从而提高速度。
接下来看指令：0X2C，该指令是写GRAM指令，在发送该指令之后，我们便可以往LCD的GRAM里面写入颜色数据了，该指令支持连续写，指令描述如表23.1.2.7所示。
表23.1.2.7 0X2C指令描述
由表23.1.2.6可知，在收到指令0X2C之后，数据有效位宽变为16位，我们可以连续写入LCD GRAM值，而GRAM的地址将根据MY/MX/MV设置的扫描方向进行自增。例如：假设设置的是从左到右，从上到下的扫描方式，那么设置好起始坐标（通过SC，SP设置）后，每写入一个颜色值，GRAM地址将会自动自增1（SC++），如果碰到EC，则回到SC，同时SP++，一直到坐标：EC，EP结束，其间无需再次设置的坐标，从而大大提高写入速度。
最后，来看看指令：0X2E，该指令是读GRAM指令，用于读取ILI9341的显存（GRAM），该指令在ILI9341的数据手册上面的描述是有误的，真实的输出情况如表23.1.2.8所示：
表23.1.2.8 0X2E指令描述
该指令用于读取GRAM，如表23.1.2.7所示，ILI9341在收到该指令后，第一次输出的是dummy数据，也就是无效的数据，第二次开始，读取到的才是有效的GRAM数据（从坐标：SC，SP开始），输出规律为：每个颜色分量占8个位，一次输出2个颜色分量。比如：第一次输出是R1G1，随后的规律为：B1R2G2B2R3G3B3R4G4B4R5G5...以此类推。如果我们只需要读取一个点的颜色值，那么只需要接收到参数3即可，如果要连续读取（利用GRAM地址自增，方法同上），那么就按照上述规律去接收颜色数据。
以上，就是操作ILI9341常用的几个指令，通过这几个指令，我们便可以很好的控制ILI9341显示我们所要显示的内容了。
23.1.3 FMC简介
STM32H562xx系列芯片都带有FMC接口，即可变存储存储控制器，能够与同步或异步存储器、SDRAM存储器和NAND FLASH等连接，STM32H562的FMC接口支持包括SRAM、SDRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器。FMC的框图如图23.1.3.1所示：
图23.1.3.1 FMC框图
从上图我们可以看出，STM32H562的FMC将外部设备分为3类：NOR/PSRAM设备、NAND设备和SDRAM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FMC_NE1做片选，其实就是将TFTLCD当成SRAM来控制。
FMC的时钟源来自于AHB，即250MHz。
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23.1.1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FMC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FMC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，我们的开发板把RS连接在A22上面的。
STM32H562的FMC支持8/16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FMC的外部设备地址映像，STM32H562的FMC将外部存储器划分为6个固定大小为256M字节的存储区域，如图23.1.3.2所示：
图23.1.3.2 FMC存储块地址映像
从上图可以看出，FMC总共管理1.5GB空间，拥有6个存储块（Bank），每个存储块256MB空间。本章，我们把TFTLCD当成SRAM设备来使用，所以用到的是存储块1。下面我们仅讨论存储块1的相关配置，其他块的配置，请参考《STM32H5xx参考手册_V1（英文版）.pdf》第22章（796页）的相关介绍。
STM32H562的FMC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（ADDR[27:0]）寻址。
这里ADDR是内部AXI地址总线，其中ADDR[25:0]来自外部存储器地址FMC_A[25:0]，而ADDR[26:27]对4个区进行寻址。如表23.1.3.1所示：
表23.1.3.1 Bank1存储区选择表
ADDR[25:0]位包含外部存储器的地址，由于ADDR为字节地址，而存储器按字寻址，所以，根据存储器数据宽度的不同，实际上向存储器发送的地址也有所不同，如表23.1.3.2所示：
表23.1.3.2 NOR/PSRAM外部存储器地址
因此，FMC内部ADDR与存储器寻址地址的实际对应关系就是：
当接的是16位宽度存储器的时候：ADDR[25:1] FMC_A [24:0]。
当接的是8位宽度存储器的时候：ADDR[25:0] FMC_A [25:0]。
不论外部接8位宽或者16位宽设备，FMC_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ADDR[0]并没有用到，只有ADDR[25:1]是有效的，对应关系变为：ADDR[25:1] FMC_A[24:0]，相当于右移了一位，这里请大家特别留意。另外，ADDR[27:26]的设置，是不需要我们干预的，比如：当你选择使用Bank1的第一个区，即使用FMC_NE1来连接外部设备的时候，即对应了ADDR[27:26]=00，我们要做的就是配置对应第1区的寄存器组，来适应外部设备。STM32H562的FMC各Bank配置寄存器如表23.1.3.3所示：
表23.1.3.3 FMC各Bank配置寄存器表
对于NOR FLASH控制器，主要是通过FMC_BCRx、FMC_BTRx和FMC_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FMC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。FMC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，FMC将HCLK时钟分频后，发送给外部存储器作为同步时钟信号FMC_CLK。此时需要的设置的时间参数有2个：
1，HCLK与FMC_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，FMC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)。FMC综合了SRAM、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23.1.3.4所列：
表23.1.3.4 NOR FLASH/PSRAM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FMC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23.1.3.3所示：
图23.1.3.3 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FMC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23.1.3.4所示：
图23.1.3.4 模式A写操作时序
图23.1.2.3和图23.1.2.4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。
23.1.4 FMC寄存器
NOR/PSRAM控制寄存器1/2/3/4（FMC_BCR1/2/3/4）
SRAM/NOR闪存片选控制寄存器：FMC_BCRx（x=1~4），该寄存器描述如图23.1.4.1所示：
图23.1.4.1 FMC_BCRx寄存器
该寄存器我们在本章用到的设置有：FMCEN、EXTMOD、WREN、MWID[1:0]、MTYP[1:0]和MBKEN这几个设置，我们将逐个介绍。
FMCEN：FMC使能位。我们要使用FMC驱动TFTLCD就必须设置该位为1，不过只有FMC_BCR1的FMCEN位有效，FMC_BCR2~4的FMCEN位无效，统一由FMC_BCR1的FMCEN位控制。
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保留；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；01表示PSRAM；10表示NOR FLASH/OneNAND 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。我们需要用到该存储块控制TFTLCD，所以要使能该存储块。
SRAM/NOR-Flash片选时序寄存器1/2/3/4 (FMC_BTR1/2/3/4）
SRAM/NOR闪存片选时序寄存器：FMC_BTRx（x=1~4），该寄存器描述如图23.1.4.2所示：
图23.1.4.2 FMC_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和NOR闪存存储器等。如果FMC_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(FMC_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个HCLK时钟周期，最大为255个。对ILI9341来说，其实就是RD低电平持续时间，一般为355ns。而一个HCLK时钟周期为4ns左右（1/250MHz），为了兼容其他屏，我们这里设置DATAST为88，也就是88个fmc_ker_ck周期，时间大约是352ns（略超，但不影响使用）。
ADDSET[3:0]：地址建立时间。其建立时间为：ADDSET个HLCK周期，最大为17个。对ILI9341来说，这里相当于RD高电平持续时间，为90ns，我们设置ADDSET为最大17，即15*4.3=68ns（略超，但不影响使用）。
SRAM/NOR-Flash写入时序寄存器1/2/3/4 (FMC_BWTR1/2/3/4）
SRAM/NOR闪写时序寄存器：FMC_BWTRx（x=1~4），该寄存器描述如图23.1.4.3所示：
图23.1.4.3 FMC_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FMC_BTRx一模一样，只是这里对应的是写操作的时序，ACCMOD设置同FMC_BTRx一模一样，同样是选择模式A，另外DATAST和ADDSET则对应WR的低电平和高电平持续时间，对ILI9341来说，这两个时间只需要15ns就够了，比读操作快得多。实测DATAST设置为0，没有问题。然后ADDSET设置为17，也是68ns。
至此，我们对STM32H562的FMC介绍就差不多了，关于FMC的详细介绍，请大家参考《STM32H5xx参考手册_V1（英文版）.pdf》第22章。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。注意：在MDK的寄存器定义里面，并没有定义FMC_BCRx、FMC_BTRx、FMC_BWTRx等这个单独的寄存器，而是将他们进行了一些组合。
FMC_BCRx和FMC_BTRx，组合成BTCR[8]寄存器组，他们的对应关系如下：
BTCR[0]对应FMC_BCR1，BTCR[1]对应FMC_BTR1
BTCR[2]对应FMC_BCR2，BTCR[3]对应FMC_BTR2
BTCR[4]对应FMC_BCR3，BTCR[5]对应FMC_BTR3
BTCR[6]对应FMC_BCR4，BTCR[7]对应FMC_BTR4
FMC_BWTRx则组合成BWTR[7]，他们的对应关系如下：
BWTR[0]对应FMC_BWTR1，BWTR[2]对应FMC_BWTR2，
BWTR[4]对应FMC_BWTR3，BWTR[6]对应FMC_BWTR4，
BWTR[1]、BWTR[3]和BWTR[5]保留，没有用到。
通过对FMC相关的寄存器的描述，大家对FMC的原理有了一定的认识，如果还不熟悉的朋友，请一定要搜索网络资料理解FMC的原理。
一般TFTLCD模块的使用流程如图23.1.1.5：
图23.1.1.5 TFTLCD使用流程
任何LCD，使用流程都可以简单的用以上流程图表示。其中硬复位和初始化序列，只需要执行一次即可。而画点流程就是：设置坐标→写GRAM指令→写入颜色数据，然后在LCD上面，我们就可以看到对应的点显示我们写入的颜色了。读点流程为：设置坐标→读GRAM指令→读取颜色数据，这样就可以获取到对应点的颜色数据了。
以上只是最简单的操作，也是最常用的操作，有了这些操作，一般就可以正常使用TFTLCD了。接下来我们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STM32H562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FMC。
2）初始化TFTLCD模块。
即图25.1.1.5的初始化序列，这里我们没有硬复位LCD，因为开发板的LCD接口将TFTLCD的RST同STM32H562的RESET连接在一起了，只要按下开发板的RESET键，就会对LCD进行硬复位。初始化序列，就是向LCD控制器写入一系列的设置值（比如伽马校准），这些初始化序列一般LCD供应商会提供给客户，我们直接使用这些序列即可，不需要深入研究。在初始化之后，LCD才可以正常使用。
3）通过函数将字符和数字显示到TFTLCD模块上。
这一步则通过图25.1.1.5左侧的流程，即：设置坐标→写GRAM指令→写GRAM来实现，但是这个步骤，只是一个点的处理，我们要显示字符/数字，就必须要多次使用这个步骤，从而达到显示字符/数字的目的，所以需要设计一个函数来实现数字/字符的显示，之后调用该函数，就可以实现数字/字符的显示了。
23.2 硬件设计
1. 例程功能
使用开发板的MCU屏接口连接正点原子 TFTLCD模块(仅限MCU屏模块)，实现TFTLCD模块的显示。通过把LCD模块插入底板上的TFTLCD模块接口，按下复位之后，就可以看到LCD模块不停的显示一些信息并不断切换底色。同时该实验会显示LCD驱动器的ID，并且会在串口打印（按复位一次，打印一次）。LED0闪烁用于提示程序正在运行。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED0 - PB4
1）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
2）正点原子2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)
3. 原理图
TFTLCD模块的电路见图23.1.1.2，而开发板的LCD接口和正点原子TFTLCD模块直接可以对插，开发板上的LCD接口如图23.2.1所示：
图25.2.1 TFTLCD模块与开发板对接的LCD接口示意图
TFTLCD模块与开发板的连接原理图如图23.2.2所示。
图23.2.2 TFTLCD模块与开发板的连接原理图
在硬件上，TFTLCD模块与开发板的IO口对应关系如下：
LCD_BL(背光控制)对应PE5；
LCD_CS对应PD7，即FMC_NE1；
LCD _RS对应PE6，即FMC_A22；
LCD _WR对应PD5，即FMC_NEW；
LCD _RD对应PD4，即FMC_NOE；
LCD _D[15:0]则直接连接在FMC_D15~FMC_D0；
这些线的连接，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。
23.3 程序设计
23.3.1 FMC和SRAM的HAL库驱动
SRAM和FMC在HAL库中的驱动源码在stm32h5xx_hal_sram.c和 stm32h5xx_ll_fmc.c，以及它们的头文件中。
1. HAL_SRAM_Init函数
SRAM的初始化函数，其声明如下：
- HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Init(SRAM_HandleTypeDef *hsram,
- FMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing, FMC_NORSRAM_TimingTypeDef *ExtTiming);
用于初始化 SRAM，注意这个函数不限制一定是SRAM，只要时序类似，均可使用。前面说过，这里我们把LCD当作SRAM使用，因为他们时序类似。
函数形参：
形参1是SRAM_HandleTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：
- typedef struct
- {
- FMC_NORSRAM_TypeDef *Instance; /* 寄存器基地址 */
- FMC_NORSRAM_EXTENDED_TypeDef *Extended; /* 扩展模式寄存器基地址 */
- FMC_NORSRAM_InitTypeDef Init; /* SRAM设备控制配置结构体 */
- HAL_LockTypeDef Lock; /* SRAM锁定对象 */
- __IO HAL_SRAM_StateTypeDef State; /* SRAM设备访问状态 */
- MDMA_HandleTypeDef *hmdma; /* 指针DMA处理配置 */
- }SRAM_HandleTypeDef;
2）Extended：指向FMC扩展模式寄存器基地址，因为我们要配置的读写时序是不一样的，前面讲的FMC_BCRx寄存器的EXTMOD位我们会配置为1允许读写不同的时序，所以还要指定写操作时序寄存器地址，也就是通过参数Extended来指定的，这里设置为FMC_Bank1E_R即可，同样HAL库定义了FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE，直接填写这个宏定义标识符即可。
3）Init：用于配置FMC外接SRAM或者相同时序设备时的基本参数，是我们接触最多的参数。
4）Lock：用于配置锁状态。
5）State：SRAM设备访问状态。
6）hmdma：用于配置关联MAMA句柄。
其中成员变量Init是FMC_NORSRAM_InitTypeDef结构体指针类型，该变量才是真正用来设置SRAM控制接口参数的。下面详细了解这个结构体定义：
- typedef struct
- {
- uint32_t NSBank; /* 存储区块号 */
- uint32_t DataAddressMux; /* 地址/数据复用使能 */
- uint32_t MemoryType; /* 存储器类型 */
- uint32_t MemoryDataWidth; /* 存储器数据宽度 */
- uint32_t BurstAccessMode; /* 使能或者禁止突发模式 */
- uint32_t WaitSignalPolarity; /* 设置等待信号的极性 */
- uint32_t WaitSignalActive; /* 等待状态之前或等待状态期间 */
- uint32_t WriteOperation; /* 存储器写使能 */
- uint32_t WaitSignal; /* 使能或者禁止通过等待信号来插入等待状态 */
- uint32_t ExtendedMode; /* 使能或者禁止使能扩展模式 */
- uint32_t AsynchronousWait; /* 用于异步传输期间，使能或者禁止等待信号 */
- uint32_t WriteBurst; /* 用于使能或者禁止异步的写突发操作 */
- uint32_t ContinuousClock; /* 使能或者禁止FMC时钟输出到外部存储设备 */
- uint32_t WriteFifo; /* 使能或者禁止写 FIFO */
- uint32_t PageSize; /* 设置页大小 */
- uint32_t NBLSetupTime; /* 设置NBL时钟周期 */
- FunctionalState MaxChipSelectPulse; /* 启用或禁用最大芯片选择脉冲管理 */
- uint32_t MaxChipSelectPulseTime; /* 指定FMC_CLK周期内的最大芯片选择脉冲时间 */
- }FMC_NORSRAM_InitTypeDef;
DataAddressMux用来设置是否使能地址/数据复用,该变量仅对NOR/PSRAM有效，所以这里我们选择不使能地址/数据复用值FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE即可。
MemoryType用来设置存储器类型，这里我们把LCD当SRAM使用，所以设置为FMC_MEMORY_TYPE_SRAM即可。
MemoryDataWidth用来设置存储器数据总线宽度，可选8位还是16位，这里我们选择16位数据宽度FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16。
WriteOperation用来设置存储器写使能，也就是是否允许写入。毫无疑问我们会进行存储器写操作，所以这里设置为FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE。
ExtendedMode用来设置是否使能扩展模式，也就是是否允许读写使用不同时序，前面讲解过本实验读写采用不同时序，所以设置值为使能值FMC_EXTENDED_MODE_ENABLE。
ContinuousClock用来设置启用/禁止FMC时钟输出到外部存储设备，这里仅当使用FMC_BCR1寄存器的时候需要启用，启用值为FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ASYNC。
其他参数WriteBurst，BurstAccessMode，WaitSignalPolarity，WaitSignalActive，WaitSignal，AsynchronousWait等是用在突发访问和异步时序情况下，这里我们不做过多讲解。
形参2 Timing和形参3 ExtTiming都是FMC_NORSRAM_TimingTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：
- typedef struct
- {
- uint32_t AddressSetupTime; /* 地址建立时间 */
- uint32_t AddressHoldTime; /* 地址保持时间 */
- uint32_t DataSetupTime; /* 数据建立时间 */
- uint32_t DataHoldTime; /* 数据保持时间 */
- uint32_t BusTurnAroundDuration; /* 总线周转阶段的持续时间 */
- uint32_t CLKDivision; /* CLK时钟输出信号的周期 */
- uint32_t DataLatency; /* 同步突发NOR FLASH的数据延迟 */
- uint32_t AccessMode; /* 异步模式配置 */
- }FMC_NORSRAM_TimingTypeDef;
下面解析一下结构体的成员变量：
AddressSetupTime用来设置地址建立时间。
AddressHoldTime用来设置地址保持时间。
DataSetupTime用来设置数据建立时间。
DataHoldTime用来设置数据保持时间。
BusTurnAroundDuration用来配置总线周转阶段的持续时间。
CLKDivision用来配置CLK时钟输出信号的周期，以HCLK周期数表示。
DataLatency用来设置同步突发NOR FLASH的数据延迟。
AccessMode用来设置异步模式，取值范围为FMC_ACCESS_MODE_A、FMC_ACCESS_
MODE_B,、FMC_ACCESS_MODE_C和FMC_ACCESS_MODE_D，这里我们用是异步模式A，所以取值为FMC_ACCESS_MODE_A。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
注意事项：
和其他外设一样，HAL库也提供了SRAM的初始化MSP回调函数，函数声明如下：
- void HAL_SRAM_MspInit(SRAM_HandleTypeDef *hsram) ;
2. FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init函数
FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init函数是初始化扩展时序模式函数。其声明如下：
- HAL_StatusTypeDef FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init(
- FMC_NORSRAM_EXTENDED_TypeDef *Device, FMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing,
- uint32_t Bank, uint32_t ExtendedMode);
该函数用于初始化扩展时序模式。
函数形参：
形参1是FMC_NORSRAM_EXTENDED_TypeDef结构体类型指针变量，扩展模式寄存器基地址选择。
形参2是FMC_NORSRAM_TimingTypeDef结构体类型指针变量，可以是读或者写时序结构体。
形参3是储存区块号。
形参4是使能或者禁止扩展模式。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
注意事项：
该函数我们用于重新配置写或者读时序。
FMC驱动LCD显示配置步骤
1）使能FMC和相关GPIO时钟，并设置好GPIO工作模式
我们通过FMC控制LCD，所以先需要使能FMC以及相关GPIO口的时钟，并设置好GPIO的工作模式。
2）设置FMC参数
这里我们需要设置FMC的相关访问参数（数据位宽、访问时序、工作模式等），以匹配液晶驱动IC，这里我们通过HAL_SRAM_Init函数完成FMC参数配置，详见本例程源码。
3）初始化LCD
由于我们例程兼容了很多种液晶驱动IC，所以先要读取对应IC的驱动型号，然后根据不同的IC型号来调用不同的初始化函数，完成对LCD的初始化。
注意：这些初始化函数里面的代码，都是由LCD厂家提供，一般不需要改动，也不需要深究，我们直接照抄即可。
4）实现LCD画点&读点函数
在初始化LCD完成以后，我们就可以控制LCD显示了，而最核心的一个函数，就是画点和读点函数，只要实现这两个函数，后续的各种LCD操作函数，都可以基于这两个函数实现。
5）实现其他LCD操作函数
在完成画点和读点两个最基础的LCD操作函数以后，我们就可以基于这两个函数实现各种LCD操作函数了，比如画线、画矩形、显示字符、显示字符串、显示数字等，如果不够用还可以根据自己需要来添加。详见本例程源码。
23.3.2 程序流程图
图23.3.2.1 TFTLCD（MCU屏）实验程序流程图
23.3.3 程序解析
1. LCD驱动代码
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。LCD驱动源码包括四个文件：lcd.c、lcd.h、lcd_ex.c和lcdfont.h。
lcd.c和lcd.h文件是驱动函数和引脚接口宏定义以及函数声明等。lcd_ex.c存放各个LCD驱动IC的寄存器初始化部分代码，是lcd.c文件的补充文件，起到简化lcd.c文件的作用。lcdfont.h头文件存放了4种字体大小不一样的ASCII字符集（12*12、16*16、24*24和32*32）。这个跟oledfont.h头文件一样的，只是这里多了32*32的ASCII字符集，制作方法请回顾OLED实验。
下面我们还是先介绍lcd.h文件，首先是LCD的引脚定义：
- /*****************************************************************************/
- /* LCD RST/WR/RD/BL/CS/RS 引脚 定义
- * LCD_D0~D15,由于引脚太多,就不在这里定义了,直接在lcd_init里面修改.所以在移植的时候,除了
- * 改这6个IO口, 还得改lcd_init里面的D0~D15所在的IO口.
- */
- /* RESET 和系统复位脚共用 所以这里不用定义 RESET引脚 */
- //#define LCD_RST_GPIO_PORT GPIOX
- //#define LCD_RST_GPIO_PIN GPIO_PIN_X
- //#define LCD_RST_GPIO_CLK_ENABLE()
- do{ __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE(); }while(0) /* 所在IO口时钟使能 */
- #define LCD_WR_GPIO_PORT GPIOD
- #define LCD_WR_GPIO_PIN GPIO_PIN_5
- #define LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); }while(0) /* 所在IO口时钟使能 */
- #define LCD_RD_GPIO_PORT GPIOD
- #define LCD_RD_GPIO_PIN GPIO_PIN_4
- #define LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE()
- do{ __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); }while(0) /* 所在IO口时钟使能 */
- #define LCD_BL_GPIO_PORT GPIOE
- #define LCD_BL_GPIO_PIN GPIO_PIN_5
- #define LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE()
- do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* 所在IO口时钟使能 */
- /* LCD_CS(需要根据LCD_FMC_NEX设置正确的IO口) 和 LCD_RS
- (需要根据LCD_FMC_AX设置正确的IO口) 引脚 定义 */
- #define LCD_CS_GPIO_PORT GPIOD
- #define LCD_CS_GPIO_PIN GPIO_PIN_7
- #define LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE()
- do{ __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); }while(0) /* 所在IO口时钟使能 */
- #define LCD_RS_GPIO_PORT GPIOE
- #define LCD_RS_GPIO_PIN GPIO_PIN_6
- #define LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE()
- do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0) /* 所在IO口时钟使能 */
- /* FMC相关参数 定义
- * 注意: 我们默认是通过FMC块1来连接LCD, 块1有4个片选: FMC_NE1~4
- *
- * 修改LCD_FMC_NEX, 对应的LCD_CS_GPIO相关设置也得改
- * 修改LCD_FMC_AX , 对应的LCD_RS_GPIO相关设置也得改
- */
- #define LCD_FMC_NEX 1 /* 使用FMC_NE1接LCD_CS,取值范围只能是: 1~4 */
- #define LCD_FMC_AX 22 /* 使用FMC_A22接LCD_RS,取值范围是: 0 ~ 25 */
- /*****************************************************************************/
第二部分的宏定义是LCD_FMC_NEX和LCD_FMC_AX，这两个宏定义是为计算LCD的基地址LCD_BASE而定义的。其中LCD_FMC_NEX是FMC的存储区块号，取值范围只能是: 1~4，因为LCD的驱动用到块1，所以我们默认取值为1。而LCD_FMC_AX是对应LCD_RS引脚的IO口的复用功能，开发板上LCD RS引脚硬件连接PE6，PE6要复用为FMC_A22引脚。所以LCD_FMC_AX定义为22，22对应着FMC_A22，取值范围是: 0 ~ 25。
下面介绍我们在lcd.h里面定义的一个重要的结构体：
- /* LCD重要参数集 */
- typedef struct
- {
- uint16_t width; /* LCD 宽度 */
- uint16_t height; /* LCD 高度 */
- uint16_t id; /* LCD ID */
- uint8_t dir; /* 横屏还是竖屏控制：0，竖屏；1，横屏。 */
- uint16_t wramcmd; /* 开始写gram指令 */
- uint16_t setxcmd; /* 设置x坐标指令 */
- uint16_t 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 uint32_t g_point_color; /* 默认红色 */
- extern uint32_t g_back_color; /* 背景颜色.默认为白色 */
紧接着就是g_point_color和g_back_color变量的声明，它们也是在lcd.c中被定义。g_point_color变量用于保存LCD的画笔颜色，g_back_color则是保存LCD的背景色。
下面是LCD背光控制IO口的宏定义：
- /* LCD背光控制 */
- #define LCD_BL(x) do{ x ? \
- HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_PORT, LCD_BL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
- HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_PORT, LCD_BL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);\
- }while(0)
- /* LCD地址结构体 */
- typedef struct
- {
- volatile uint16_t LCD_REG;
- volatile uint16_t LCD_RAM;
- } LCD_TypeDef;
- /* LCD_BASE的详细解算方法:
- * 我们一般使用FMC的块1(BANK1)来驱动LCD (MCU屏), 块1地址范围总大小为256MB,均分成4块:
- * 存储块1(FMC_NE1)地址范围: 0X6000 0000 ~ 0X63FF FFFF
- * 存储块2(FMC_NE2)地址范围: 0X6400 0000 ~ 0X67FF FFFF
- * 存储块3(FMC_NE3)地址范围: 0X6800 0000 ~ 0X6BFF FFFF
- * 存储块4(FMC_NE4)地址范围: 0X6C00 0000 ~ 0X6FFF FFFF
- *
- * 我们需要根据硬件连接方式选择合适的片选(连接LCD_CS)和地址线(连接LCD_RS)
- * H562开发板使用FMC_NE1连接LCD_CS, FMC_A22连接LCD_RS ,16位数据线,计算方法如下:
- * 首先FMC_NE1的基地址为:0X6000 0000; NEx的基址为(x=1/2/3/4): 0X6000 0000 + (0X400 0000 * (x - 1))
- * FMC_A22对应地址值: 2^22 * 2 = 0X800000; FMC_Ay对应的地址为(y=0~25): 2^y * 2
- *
- * LCD->LCD_REG,对应LCD_RS = 0(LCD寄存器); LCD->LCD_RAM,对应LCD_RS = 1(LCD数据)
- * 则 LCD->LCD_RAM的地址为: 0X6000 0000 + 2^22 * 2 = 0X6080 0000
- * LCD->LCD_REG的地址可以为 LCD->LCD_RAM之外的任意地址.
- * 由于我们使用结构体管理LCD_REG 和 LCD_RAM(REG在前,RAM在后,均为16位数据宽度)
- * 因此 结构体的基地址(LCD_BASE) = LCD_RAM - 2 = 0X6080 0000 -2
- *
- * 更加通用的计算公式为((片选脚FMC_NEx)x=1/2/3/4, (RS接地址线FMC_Ay)y=0~25):
- * LCD_BASE = (0X6000 0000 + (0X400 0000 * (x - 1))) | (2^y * 2 -2)
- * 等效于(使用移位操作)
- * LCD_BASE = (0X6000 0000 + (0X400 0000 * (x - 1))) | ((1 << y) * 2 -2)
- */
- #define LCD_BASE (uint32_t)((0X60000000 + (0X4000000 * (LCD_FMC_NEX - 1))) | (((1 << LCD_FMC_AX) * 2) -2))
- #define LCD ((LCD_TypeDef *) LCD_BASE)
上面是直接代入我们给出的公式进行计算，但是很多朋友不太明白FMC_A22对应地址值怎么来的。下面我们来解析一下，以FMC_A22为例，0x007F FFFE转换成二进制就是：0111 1111 1111 1111 1111 1110。从表23.1.2.2知道16位数据时，地址右移一位对齐，那么实际对应到地址引脚的时候，就是：[A22:A0]= 0011 1111 1111 1111 1111 1111，此时A22是0，但是如果16位地址再加1（注意：对应到8位地址是加2，即0x007F FFFE +0X02），那么：[A22:A0]=0100 0000 0000 0000 0000，这时A22就是1了，即实现了对RS的0和1的控制。
定义LCD的时候，我们将LCD_BASE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0x607F FFFE，地址右移一位对齐后对应A19的状态为0(即RS=0)，而LCD->LCD_RAM的地址就是0x6080 0000（结构体地址自增），地址右移一位对齐后对应A19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 */
- CMD = LCD->LCD_REG; /* 读LCD寄存器 */
- DATA = LCD->LCD_RAM; /* 读LCD数据 */
最后是一些其他的宏定义，包括LCD扫描方向和颜色，以及SSD1963相关配置参数。
下面开始对lcd.c文件介绍，先看LCD初始化函数，其定义如下：
- void lcd_init(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
- FMC_NORSRAM_TimingTypeDef fmc_read_timing = {0};
- FMC_NORSRAM_TimingTypeDef fmc_write_timing = {0};
- LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_CS脚时钟使能 */
- LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_WR脚时钟使能 */
- LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_RD脚时钟使能 */
- LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_RS脚时钟使能 */
- LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_BL脚时钟使能 */
-
- gpio_init_struct.Pin = LCD_CS_GPIO_PIN;
- gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; /* 推挽复用 */
- gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
- gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; /* 高速 */
- gpio_init_struct.Alternate = GPIO_AF12_FMC; /* 复用为FMC */
- HAL_GPIO_Init(LCD_CS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_CS引脚 */
- gpio_init_struct.Pin = LCD_WR_GPIO_PIN;
- HAL_GPIO_Init(LCD_WR_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_WR引脚 */
- gpio_init_struct.Pin = LCD_RD_GPIO_PIN;
- HAL_GPIO_Init(LCD_RD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_RD引脚 */
- gpio_init_struct.Pin = LCD_RS_GPIO_PIN;
- HAL_GPIO_Init(LCD_RS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_RS引脚 */
- gpio_init_struct.Pin = LCD_BL_GPIO_PIN;
- gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
- HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_BL引脚 */
- g_sram_handle.Instance = FMC_NORSRAM_DEVICE;
- g_sram_handle.Extended = FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;
- g_sram_handle.Init.NSBank = FMC_NORSRAM_BANK1; /* 使用NE1 */
- /* 不复用数据线 */
- g_sram_handle.Init.DataAddressMux = FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;
- g_sram_handle.Init.MemoryType = FMC_MEMORY_TYPE_SRAM; /* SRAM */
- /* 16位数据宽度 */
- g_sram_handle.Init.MemoryDataWidth = FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;
- /* 是否使能突发访问,仅对同步突发存储器有效,此处未用到 */
- g_sram_handle.Init.BurstAccessMode = FMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;
- /* 等待信号的极性,仅在突发模式访问下有用 */
- g_sram_handle.Init.WaitSignalPolarity = FMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW;
- /* 存储器是在等待周期之前的一个时钟周期还是等待周期期间使能NWAIT */
- g_sram_handle.Init.WaitSignalActive = FMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;
- /* 存储器写使能 */
- g_sram_handle.Init.WriteOperation = FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;
- /* 等待使能位,此处未用到 */
- g_sram_handle.Init.WaitSignal = FMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;
- /* 读写使用不同的时序 */
- g_sram_handle.Init.ExtendedMode = FMC_EXTENDED_MODE_ENABLE;
- /* 是否使能同步传输模式下的等待信号,此处未用到 */
- g_sram_handle.Init.AsynchronousWait = FMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;
- g_sram_handle.Init.WriteBurst = FMC_WRITE_BURST_DISABLE; /* 禁止突发写 */
- g_sram_handle.Init.ContinuousClock = FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ASYNC;
- /* FMC读时序控制寄存器 */
- /* 地址建立时间(ADDSET)为17个fmc_ker_ck 1/250M=4ns*17=68ns */
- fmc_read_timing.AddressSetupTime = 0x11;
- fmc_read_timing.AddressHoldTime = 0x00;
- /* 数据保存时间(DATAST)为88个fmc_ker_ck=4*88=352ns */
- fmc_read_timing.DataSetupTime = 0x58;
- /* 因为液晶驱动IC的读数据的时候，速度不能太快,尤其是个别奇葩芯片 */
- fmc_read_timing.AccessMode = FMC_ACCESS_MODE_A; /* 模式A */
- /* FMC写时序控制寄存器 */
- /* 数据保存时间(DATAST)为88个fmc_ker_ck=4*88=352ns */
- fmc_write_timing.AddressSetupTime = 0x11;
- fmc_write_timing.AddressHoldTime = 0x00;
- /* 数据保存时间(DATAST)为17个fmc_ker_ck=68ns */
- fmc_write_timing.DataSetupTime = 0x11;
- /* 17个HCLK（HCLK=250Mhz）,某些液晶驱动IC的写信号脉宽，最少也得50ns */
- fmc_write_timing.AccessMode = FMC_ACCESS_MODE_A; /* 模式A */
-
- HAL_SRAM_Init(&g_sram_handle, &fmc_read_timing, &fmc_write_timing);
- delay_ms(50); /* 初始化FMC后,必须等待一定时间才能开始初始化 */
- /* 尝试9341 ID的读取 */
- lcd_wr_regno(0XD3);
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读到0X00 */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读取0X93 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读取0X41 */
- if (lcddev.id != 0X9341) /* 不是 9341 , 尝试看看是不是 ST7789 */
- {
- lcd_wr_regno(0X04);
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读到0X85 */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读取0X85 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读取0X52 */
-
- if (lcddev.id == 0X8552) /* 将8552的ID转换成7789 */
- {
- lcddev.id = 0x7789;
- }
- if (lcddev.id != 0x7789) /* 也不是ST7789, 尝试是不是 NT35310 */
- {
- lcd_wr_regno(0xD4);
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0x01 */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0x53 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 这里读回0x10 */
- if (lcddev.id != 0x5310) /* 也不是NT35310,尝试看看是不是ST7796*/
- {
- lcd_wr_regno(0XD3);
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读到0X00 */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读取0X77 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读取0X96 */
-
- if (lcddev.id != 0x7796) /* 也不是ST7796,尝试看看是不是NT35510 */
- {
- /* 发送密钥（厂家提供） */
- lcd_write_reg(0xF000, 0x0055);
- lcd_write_reg(0xF001, 0x00AA);
- lcd_write_reg(0xF002, 0x0052);
- lcd_write_reg(0xF003, 0x0008);
- lcd_write_reg(0xF004, 0x0001);
- lcd_wr_regno(0xC500); /* 读取ID低八位 */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0x55 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcd_wr_regno(0xC501); /* 读取ID高八位 */
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读回0x10 */
- /* 等待5ms, 因为0XC501指令对1963来说就是软件复位指令,
- 等待5ms让1963复位完成再操作 */
- delay_ms(5);
- if (lcddev.id != 0x5510) /* 也不是NT5510,尝试看看是不是ILI9806 */
- {
- lcd_wr_regno(0XD3);
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0X00 */
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0X98 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读回0X06 */
-
- /* 也不是ILI9806,尝试看看是不是SSD1963 */
- if (lcddev.id != 0x9806)
- {
- lcd_wr_regno(0xA1);
- lcddev.id = lcd_rd_data();
- lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0x57 */
- lcddev.id <<= 8;
- lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读回0x61 */
- /* SSD1963读回的ID是5761H,为方便区分,我们强制设置为1963 */
- if (lcddev.id == 0x5761) lcddev.id = 0x1963;
- }
- }
- }
- }
- }
- }
- /* 特别注意, 如果在main函数里面屏蔽串口1初始化, 则会卡死在printf
- * 里面(卡死在f_putc函数), 所以, 必须初始化串口1, 或者屏蔽掉下面
- * 这行 printf 语句 !!!!!!!
- */
- printf("LCD ID:%x\r\n", lcddev.id); /* 打印LCD ID */
- if (lcddev.id == 0X7789)
- {
- lcd_ex_st7789_reginit(); /* 执行ST7789初始化 */
- }
- else if (lcddev.id == 0X9341)
- {
- lcd_ex_ili9341_reginit(); /* 执行ILI9341初始化 */
- }
- else if (lcddev.id == 0x5310)
- {
- lcd_ex_nt35310_reginit(); /* 执行NT35310初始化 */
- }
- else if (lcddev.id == 0x7796)
- {
- lcd_ex_st7796_reginit(); /* 执行ST7796初始化 */
- }
- else if (lcddev.id == 0x5510)
- {
- lcd_ex_nt35510_reginit(); /* 执行NT35510初始化 */
- }
- else if (lcddev.id == 0x9806)
- {
- lcd_ex_ili9806_reginit(); /* 执行ILI9806初始化 */
- }
- else if (lcddev.id == 0x1963)
- {
- lcd_ex_ssd1963_reginit(); /* 执行SSD1963初始化 */
- lcd_ssd_backlight_set(100); /* 背光设置为最亮 */
- }
- /* 初始化完成以后,提速 */
- /* ST7789/ST7796/ILI9806 提速 */
- if (lcddev.id == 0X7789 || lcddev.id == 0x7796 || lcddev.id == 0x9806)
- {
- /* 重新配置写时序控制寄存器的时序 */
- fmc_write_timing.AddressSetupTime = 5;
- fmc_write_timing.DataSetupTime = 5;
- FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init(g_sram_handle.Extended,
- &fmc_write_timing, g_sram_handle.Init.NSBank,
- g_sram_handle.Init.ExtendedMode);
- }
- else if (lcddev.id == 0X9341 || lcddev.id == 0X1963 || lcddev.id == 0x5310
- || lcddev.id == 0x5510) /* 如果是这几个IC,则设置WR时序为最快 */
- {
- /* 重新配置写时序控制寄存器的时序 */
- fmc_write_timing.AddressSetupTime = 3;
- fmc_write_timing.DataSetupTime = 3;
- FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init(g_sram_handle.Extended,
- &fmc_write_timing, g_sram_handle.Init.NSBank,
- g_sram_handle.Init.ExtendedMode);
- }
- lcd_display_dir(0); /* 默认为竖屏 */
- LCD_BL(1); /* 点亮背光 */
- lcd_clear(WHITE);
- }
下面是6个简单，但是很重要的函数：
- /**
- * @brief LCD写数据
- * [url=home.php?mod=space&uid=271674]@param[/url] data: 要写入的数据
- * @retval 无
- */
- void lcd_wr_data(volatile uint16_t data)
- {
- data = data; /* 使用-O2优化的时候,必须插入的延时 */
- LCD->LCD_RAM = data;
- }
- /**
- * @brief LCD写寄存器编号/地址函数
- * @param regno: 寄存器编号/地址
- * @retval 无
- */
- void lcd_wr_regno(volatile uint16_t regno)
- {
- regno = regno; /* 使用-O2优化的时候,必须插入的延时 */
- LCD->LCD_REG = regno; /* 写入要写的寄存器序号 */
- }
- /**
- * @brief LCD写寄存器
- * @param regno:寄存器编号/地址
- * @param data:要写入的数据
- * @retval 无
- */
- void lcd_write_reg(uint16_t regno, uint16_t data)
- {
- LCD->LCD_REG = regno; /* 写入要写的寄存器序号 */
- LCD->LCD_RAM = data; /* 写入数据 */
- }
- /**
- * @brief LCD延时函数,仅用于部分在mdk -O1时间优化时需要设置的地方
- * @param t:延时的数值
- * @retval 无
- */
- static void lcd_opt_delay(uint32_t i)
- {
- while (i--);
- }
- /**
- * @brief LCD读数据
- * @param 无
- * @retval 读取到的数据
- */
- static uint16_t lcd_rd_data(void)
- {
- volatile uint16_t ram; /* 防止被优化 */
- lcd_opt_delay(2);
- ram = LCD->LCD_RAM;
- return ram;
- }
- /**
- * @brief 准备写GRAM
- * @param 无
- * @retval 无
- */
- void lcd_write_ram_prepare(void)
- {
- LCD->LCD_REG = lcddev.wramcmd;
- }
下面要介绍的函数是坐标设置函数，该函数代码如下：
- /**
- * @brief 设置光标位置(对RGB屏无效)
- * @param x,y: 坐标
- * @retval 无
- */
- void lcd_set_cursor(uint16_t x, uint16_t y)
- {
- if (lcddev.id == 0X1963)
- {
- if (lcddev.dir == 0) /* 竖屏模式, x坐标需要变换 */
- {
- x = lcddev.width - 1 - x;
- lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
- lcd_wr_data(0);
- lcd_wr_data(0);
- lcd_wr_data(x >> 8);
- lcd_wr_data(x & 0XFF);
- }
- else /* 横屏模式 */
- {
- lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
- lcd_wr_data(x >> 8);
- lcd_wr_data(x & 0XFF);
- lcd_wr_data((lcddev.width - 1) >> 8);
- lcd_wr_data((lcddev.width - 1) & 0XFF);
- }
- lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
- lcd_wr_data(y >> 8);
- lcd_wr_data(y & 0XFF);
- lcd_wr_data((lcddev.height - 1) >> 8);
- lcd_wr_data((lcddev.height - 1) & 0XFF);
- }
- else if (lcddev.id == 0X5510)
- {
- lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
- lcd_wr_data(x >> 8);
- lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd + 1);
- lcd_wr_data(x & 0XFF);
- lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
- lcd_wr_data(y >> 8);
- lcd_wr_regno(lcddev.setycmd + 1);
- lcd_wr_data(y & 0XFF);
- }
- else /* 9341/5310/7789/7796/9806 等 设置坐标 */
- {
- lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
- lcd_wr_data(x >> 8);
- lcd_wr_data(x & 0XFF);
- lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
- lcd_wr_data(y >> 8);
- lcd_wr_data(y & 0XFF);
- }
- }
接下来介绍画点函数，其定义如下：
- /**
- * @brief 画点
- * @param x,y: 坐标
- * @param color: 点的颜色(32位颜色,方便兼容LTDC)
- * @retval 无
- */
- void lcd_draw_point(uint16_t x, uint16_t y, uint32_t color)
- {
- lcd_set_cursor(x, y); /* 设置光标位置 */
- lcd_write_ram_prepare(); /* 开始写入GRAM */
- LCD->LCD_RAM = color;
- }
下面介绍读点函数，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_read_point，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_set_cursor函数来实现。lcd_read_point的代码如下：
- /**
- * @brief 读取个某点的颜色值
- * @param x,y:坐标
- * @retval 此点的颜色(32位颜色,方便兼容LTDC)
- */
- uint32_t lcd_read_point(uint16_t x, uint16_t y)
- {
- uint16_t 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_set_cursor(x, y); /* 设置坐标 */
- if (lcddev.id == 0X5510)
- {
- lcd_wr_regno(0X2E00); /* 5510 发送读GRAM指令 */
- }
- else
- {
- lcd_wr_regno(0X2E); /* 9341/5310/1963/7789/7796/9806 等发送读GRAM指令 */
- }
- r = lcd_rd_data(); /* 假读(dummy read) */
- if (lcddev.id == 0X1963)return r; /* 1963 直接读就可以 */
- r = lcd_rd_data(); /* 实际坐标颜色 */
- /* ILI9341/NT35310/NT35510/ST7789/ILI9806 要分2次读出 */
- b = lcd_rd_data();
- /* 对于 9341/5310/5510/7789/9806, 第一次读取的是RG的值,R在前,G在后,各占8位 */
- g = r & 0XFF;
- g <<= 8;
- /* 9341/5310/5510/7789/9806 需要公式转换一下 */
- return (((r >> 11) << 11) | ((g >> 10) << 5) | (b >> 11));
- }
第十个要介绍的是字符显示函数lcd_show_char，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：
- /**
- * @brief 在指定位置显示一个字符
- * @param x,y : 坐标
- * @param chr : 要显示的字符:" "--->"~"
- * @param size : 字体大小 12/16/24/32
- * @param mode : 叠加方式(1); 非叠加方式(0);
- * @retval 无
- */
- void lcd_show_char(uint16_t x, uint16_t y, char chr, uint8_t size,
- uint8_t mode, uint16_t color)
- {
- uint8_t temp, t1, t;
- uint16_t y0 = y;
- uint8_t csize = 0;
- uint8_t *pfont = 0;
- /* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
- csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2);
- /* 得到偏移后的值（ASCII字库是从空格开始取模，所以-' '就是对应字符的字库） */
- chr = chr - ' ';
- switch (size)
- {
- case 12:
- pfont = (uint8_t *)asc2_1206[chr]; /* 调用1206字体 */
- break;
- case 16:
- pfont = (uint8_t *)asc2_1608[chr]; /* 调用1608字体 */
- break;
- case 24:
- pfont = (uint8_t *)asc2_2412[chr]; /* 调用2412字体 */
- break;
- case 32:
- pfont = (uint8_t *)asc2_3216[chr]; /* 调用3216字体 */
- break;
- default:
- return ;
- }
- for (t = 0; t < csize; t++)
- {
- temp = pfont[t]; /* 获取字符的点阵数据 */
- for (t1 = 0; t1 < 8; t1++) /* 一个字节8个点 */
- {
- if (temp & 0x80) /* 有效点,需要显示 */
- {
- lcd_draw_point(x, y, color); /* 画点出来,要显示这个点 */
- }
- else if (mode == 0) /* 无效点,不显示 */
- {
- /* 画背景色,相当于这个点不显示(注意背景色由全局变量控制) */
- lcd_draw_point(x, y, g_back_color);
- }
- temp <<= 1; /* 移位, 以便获取下一个位的状态 */
- y++;
- if (y >= lcddev.height)return; /* 超区域了 */
- if ((y - y0) == size) /* 显示完一列了? */
- {
- y = y0; /* y坐标复位 */
- x++; /* x坐标递增 */
- if (x >= lcddev.width)return; /* x坐标超区域了 */
- break;
- }
- }
- }
- }
lcd.c的函数比价多，其他的函数请大家自行查看源码，都有详细的注释。
2. main.c代码
在main.c里面编写如下代码：
- int main(void)
- {
- uint8_t x = 0;
- uint8_t lcd_id[12];
- HAL_Init(); /* HAL库初始化 */
- HAL_ICACHE_Enable(); /* 使能指令缓存 */
- sys_stm32_clock_init(250, 4, 2, 2); /* 系统时钟初始化, 250Mhz */
- delay_init(250); /* 延时初始化 */
- usart_init(115200); /* 串口初始化 */
- led_init(); /* LED初始化 */
- lcd_init(); /* LCD初始化 */
- g_point_color = RED;
- /* 将LCD ID打印到lcd_id数组 */
- sprintf((char *)lcd_id, "LCD ID:%04X", lcddev.id);
- 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;
- }
- lcd_show_string(10, 40, 240, 32, 32, "STM32", RED);
- lcd_show_string(10, 80, 240, 24, 24, "TFTLCD TEST", RED);
- lcd_show_string(10, 110, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
- lcd_show_string(10, 130, 240, 16, 16, (char*)lcd_id, RED);/* 显示LCD ID*/
- x++;
- if (x == 12)x = 0;
- LED0_TOGGLE(); /* 红灯闪烁 */
- delay_ms(1000);
- }
- }
特别注意：
usart_init函数，不能去掉，因为在LCD_Init函数里面调用了printf，所以一旦去掉这个初始化，就会死机！实际上，只要你的代码有用到printf，就必须初始化串口，否则都会死机，即停在usart.c里面的fputc函数，出不来。
23.4 下载验证
下载代码后，LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时可以看到TFTLCD模块的显示背景色不停切换，如图23.4.1所示：
图23.4.1 TFTLCD显示效果图
此外，为了让大家能直观的了解LCD屏的扫描方式，我们额外编写了两个main.c文件（main1.c和main2.c，放到User文件夹中），方便大家编译下载，观察现象。
使用方法：关闭工程后，先把原实验中的main.c改成其他名字，然后把main1.c重命名为main.c，双击keilkill.bat清理编译的中间文件，最后打开工程重新编译下载，就可以观察实验现象。观察了main1.c，可以再观察main2.c，main2.c文件的操作方法类似。这两个main.c文件的程序非常简单，这里就不讲解，具体请看源码。 |
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