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2018年04月17日 | STM32F4——TFT-LCD原理及FSMC
2018-04-17 来源：eefocus
一、简介：
TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器，依据其尺寸、分辨率和驱动芯片的不同有很多分类，下边会依据2.8寸320X240分辨率以ILI9341芯片驱动的TFT-LCD做相关介绍。
二、接口：
模块采用16位并方式与外部连接，其相关接口图及信号线功能如下：
CS:TFTLCD片选信号。WR:向TFTLCD写数据。RD:从TFTLCD读取数据。D[15:0]:16位数据线。RS:命令/数据标示（0，读写命令；1，读写数据）。
三、驱动时序：
对于写时序：CS拉低做片选，RS表示是要写数据还是要写命令，在WR信号线的上升沿获取数据线D[0:15]上的数据，在写时序上RD信号线总是处于高电平。对于读时序同理。
四、驱动流程：
对于LCD的驱动流程可由下图表示：
首先通过LCD_RST引脚做复位，再进行初始化序列，由于本人现阶段水平有限，先不去研究相关初始化序列，所以就直接运用LCD商家给出的初始化序列代码。无论是读写指令，都需要设置好坐标，再做出读写GRAM的相关指令。在随后涉及到颜色数据的相关处理，下边就针对颜色数据做一下相关说明。
对于颜色的设定也有多种格式，在这里只是针对RGB565颜色格式做说明。RGB565这样看(Red)[5位]（Green）[6位]（Blue）[5位]，组成16位颜色深度。
五、指令：
对于ILI9341的指令有很多，下边对ILI9341驱动芯片的个别指令做相关说明：1、0XD3：该指令用于读取芯片ID。由此可以依据不同的LCD做相关初始化，做到更好的兼容。2、OX36：存储器访问控制指令，可以在读写数据过程中控制GRAM指针的增长方向，简单说明就是控制像素的扫描方式。3、0X2A：用于设置列地址，也就是在从左到右从上到下的扫描方式下，设置x坐标。即用于设置x坐标的范围。4、0X2B：与OX2A类似，该指令用于设置y坐标。需要说明的是在OX2A和OX2B的控制下就可以在屏幕上开窗显示了。5、0X2C：该指令用于向GRAM中写入颜色数据。6、0X2E：读取GRAM中的颜色数据。
FSMC
一、简介：
FSMC即灵活静态存储控制器，用于静态存储器的扩展。对于TFT-LCD显示中将LCD当做一个SRAM来进行操作，下边会有所介绍。
二、框图结构：
对于FSMC的引脚已经在框图中有所标注，对于下边的存储块的图是FSMC对其存储器的管理方式，每个存储块大小为256M，由于LCD是要当做SRAM来处理的，那么就要有存储块1的扩展来使得LCD工作。存储块1由28根地址线(HADDR[27:0])寻址，由于每个存储块分为四个区，HADDR[27:26]用于做相关区域选择。注意：由于在这里LCD作为一个16位宽的存储器，而内部的存储是以字节为单位的，则需要HADDR[25:1]对应到FSMC[24:0],即相当于内部的存储地址除以2（右移1位），从而与外部地址对应上。
三、相关寄存器：
1、FSMC_BCRx：SRAM/NOR闪存片选控制寄存器。
相关位：EXTMOD：控制是否允许读写使用不同的时序。WREN：写使能。MWID[1:0]：设置数据总线宽。MTYP[1:0]：配置存储器类型。MBKEN:存储块使能。
2、FSMC_BTRx：SRAM/NOR闪存片选时序寄存器。
相关位：ACCMOD[1:0]：设置访问模式。DATAST[7:0]:数据保持时间。ADDSET[3:0]:地址建立时间设置。
3、FSMC_BWTRx：SRAM/NOR闪存写时序控制器。
相位位同FSMC_BTRx对应位相同。
TFT-LCD显示部分代码参考
一、LCD地址结构体分析
//LCD地址结构体
typedef struct
{
u16 LCD_REG;
u16 LCD_RAM;
} LCD_TypeDef;
//使用NOR/SRAM的 Bank1.sector4,地址位HADDR[27,26]=11 A6作为数据命令区分线
//注意设置时STM32内部会右移一位对其! 111 1110=0X7E
#define LCD_BASE ((u32)(0x6C000000 | 0x0000007E))
#define LCD ((LCD_TypeDef *) LCD_BASE)
由于存储块1的第4区的起始地址为0X6C000000，又由于A6作为数据和命令的区分线，根据代码可得：LCD是将LCD_BASE地址经过强制类型转换，装换为结构体类型，由此知：LCD_REG表示的为写命令地址，LCD_RAM表示为写数据地址。
二、LCD重要参数结构体
//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。
u16 wramcmd; //开始写gram指令
u16 setxcmd; //设置x坐标指令
u16 setycmd; //设置y坐标指令
}_lcd_dev;
三、读写寄存器或数据函数（底层接口函数）
//写寄存器函数
//regval:寄存器值
void LCD_WR_REG(vu16 regval)
{
regval=regval; //使用-O2优化的时候,必须插入的延时
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(vu16 data)
{
data=data; //使用-O2优化的时候,必须插入的延时
LCD->LCD_RAM=data;
}
//读LCD数据
//返回值:读到的值
u16 LCD_RD_DATA(void)
{
vu16 ram; //防止被优化
ram=LCD->LCD_RAM;
return ram;
}
//写寄存器
//LCD_Reg:寄存器地址
//LCD_RegValue:要写入的数据
void LCD_WriteReg(u16 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(u16 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;
}
//LCD写GRAM
//RGB_Code:颜色值
void LCD_WriteRAM(u16 RGB_Code)
{
LCD->LCD_RAM = RGB_Code;//写十六位GRAM
}
四、设置坐标（根据不同的芯片选择不同的设置方式）
//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||lcddev.id==0X5310)
{
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.id==0X6804)
{
if(lcddev.dir==1)Xpos=lcddev.width-1-Xpos;//横屏时处理
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.id==0X1963)
{
if(lcddev.dir==0)//x坐标需要变换
{
Xpos=lcddev.width-1-Xpos;
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);
LCD_WR_DATA(0);LCD_WR_DATA(0);
LCD_WR_DATA(Xpos>>8);LCD_WR_DATA(Xpos&0XFF);
}else
{
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);
LCD_WR_DATA(Xpos>>8);LCD_WR_DATA(Xpos&0XFF);
LCD_WR_DATA((lcddev.width-1)>>8);LCD_WR_DATA((lcddev.width-1)&0XFF);
}
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd);
LCD_WR_DATA(Ypos>>8);LCD_WR_DATA(Ypos&0XFF);
LCD_WR_DATA((lcddev.height-1)>>8);LCD_WR_DATA((lcddev.height-1)&0XFF);
}else if(lcddev.id==0X5510)
{
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);LCD_WR_DATA(Xpos>>8);
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd+1);LCD_WR_DATA(Xpos&0XFF);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd);LCD_WR_DATA(Ypos>>8);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd+1);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);
}
}
五、画点函数
//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;
}
//快速画点
//x,y:坐标
//color:颜色
void LCD_Fast_DrawPoint(u16 x,u16 y,u16 color)
{
if(lcddev.id==0X9341||lcddev.id==0X5310)
{
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);
LCD_WR_DATA(x>>8);LCD_WR_DATA(x&0XFF);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd);
LCD_WR_DATA(y>>8);LCD_WR_DATA(y&0XFF);
}else if(lcddev.id==0X5510)
{
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);LCD_WR_DATA(x>>8);
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd+1);LCD_WR_DATA(x&0XFF);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd);LCD_WR_DATA(y>>8);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd+1);LCD_WR_DATA(y&0XFF);
}else if(lcddev.id==0X1963)
{
if(lcddev.dir==0)x=lcddev.width-1-x;
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);
LCD_WR_DATA(x>>8);LCD_WR_DATA(x&0XFF);
LCD_WR_DATA(x>>8);LCD_WR_DATA(x&0XFF);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd);
LCD_WR_DATA(y>>8);LCD_WR_DATA(y&0XFF);
LCD_WR_DATA(y>>8);LCD_WR_DATA(y&0XFF);
}else if(lcddev.id==0X6804)
{
if(lcddev.dir==1)x=lcddev.width-1-x;//横屏时处理
LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);
LCD_WR_DATA(x>>8);LCD_WR_DATA(x&0XFF);
LCD_WR_REG(lcddev.setycmd);
LCD_WR_DATA(y>>8);LCD_WR_DATA(y&0XFF);
}else
{
if(lcddev.dir==1)x=lcddev.width-1-x;//横屏其实就是调转x,y坐标
LCD_WriteReg(lcddev.setxcmd,x);
LCD_WriteReg(lcddev.setycmd,y);
}
LCD->LCD_REG=lcddev.wramcmd;
LCD->LCD_RAM=color;
}
两个函数一个是调用函数，一个是直接快速设置。功能相同。
六、读点函数
//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||lcddev.id==0X6804||lcddev.id==0X5310||lcddev.id==0X1963)LCD_WR_REG(0X2E);//9341/6804/3510/1963 发送读GRAM指令
else if(lcddev.id==0X5510)LCD_WR_REG(0X2E00); //5510 发送读GRAM指令
else LCD_WR_REG(0X22); //其他IC发送读GRAM指令
if(lcddev.id==0X9320)opt_delay(2); //FOR 9320,延时2us
r=LCD_RD_DATA(); //dummy Read
if(lcddev.id==0X1963)return r; //1963直接读就可以
opt_delay(2);
r=LCD_RD_DATA(); //实际坐标颜色
if(lcddev.id==0X9341||lcddev.id==0X5310||lcddev.id==0X5510) //9341/NT35310/NT35510要分2次读出
{
opt_delay(2);
b=LCD_RD_DATA();
g=r&0XFF; //对于9341/5310/5510,第一次读取的是RG的值,R在前,G在后,各占8位
g<<=8;
}
if(lcddev.id==0X9325||lcddev.id==0X4535||lcddev.id==0X4531||lcddev.id==0XB505||lcddev.id==0XC505)return r; //这几种IC直接返回颜色值
else if(lcddev.id==0X9341||lcddev.id==0X5310||lcddev.id==0X5510)return (((r>>11)<<11)|((g>>10)<<5)|(b>>11));//ILI9341/NT35310/NT35510需要公式转换一下
else return LCD_BGR2RGB(r); //其他IC
}
这是TFT-LCD显示基本的一些函数，这是有关TFT-LCD的初步认识，后边还会继续学习和认识有关其操作和应用。
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