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2019年09月27日 | STM32学习之旅⑤ SPI控制TFT，从底层到顶层的设计

2019-09-27 来源：eefocus

一、认识其本质

（一）认识SPI

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，SPI 总线是Motorola公司推出的同步串行接口技术，（关于同步还是异步，主要看通信双方的时钟线是否连在一起）。SPI由四根线完成数据传输，分别是SCK（时钟）、MOSI（主出从入）、MISO（主入从出）和SSEL（片选）。通讯时序图如下（当然很多SPI器件的数据手册都会给出响应的时序图）：

这里写图片描述

SPI主要特点有：

可以同时发出和接收串行数据，是一种全双工的通信；

可以当作主机或从机工作

提供频率可编程时钟

发送结束中断标志

写冲突保护

总线竞争保护等

结构简单

传输速度快，通常可以达到几兆到几十兆每秒，常用于数据量比较大的传输。

主要缺点：

需要占用较多的接口线

只能有一个主机

没有应答机制

（二）常见显示器

关于常见的LCD、OLED、TFT

（三）TFT优势

TFT（Thin Film Transistor）是薄膜晶体管的缩写。是有源矩阵液晶的一种。是最好的LCD彩色显示器之一，TFT式显示器具有高响应度、高亮度、高对比度等优点，其显示效果接近CRT式显示器

TFT上的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，因此反应时间较快，

并且可视角度大，一般可达130度左右

色彩丰富，可支持65536色

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二、所需材料

TFT显示屏，看着高大上的电容屏真的买不起。。。

逻辑分析仪，对没错贫穷限制人的想象，不过24M的采样率测个SPI还是勉强能够应付

取模工具，密码：4h7h

三、底层建筑

（一）模拟SPI

STM32内部外设自带SPI接口，为什么还要用IO口去模拟呢？原因就是移植性，用IO口模拟的程序移植性是最好的，无论是51、msp430还是stm32，或者是DSP，都可以用IO口实现，我们知道经典的51单片机是没有SPI接口的，这时候就需要IO口模拟去实现；在初期写显示驱动程序的时候，IO口模拟出错的可能性比直接用SPI接口小很多，可以大大提高我们写驱动的效率；另外，用IO口模拟SPI还可以让我们对SPI的读写时序有更深刻的认识。

这是TFT手册中对引脚的描述

这里写图片描述

由设备最短高电平保持时间，可以粗略计算出该设备能够兼容的SPI最高速度为1/(15*2ns)=33MHz，可见SPI是一种高速协议，然而STM32中SPI2的最高速度只支持16MHz，没有能发挥TFT的最高性能

这里写图片描述

根据以下时序图可以用软件模拟出数据传输的时序，并对TFT进行控制

这里写图片描述

/****************************************************************************

* 名称：void SPIv_WriteData(u8 Data)

* 功能：STM32_模拟SPI写一个字节数据底层函数

* 入口参数：Data

* 出口参数：无

* 说明：STM32_模拟SPI读写一个字节数据底层函数

****************************************************************************/

void SPIv_WriteData(u8 Data)

{

unsigned char i=0;

for ( i = 8; i > 0; i --)

{

LCD_SCL_CLR;

if ( Data & 0x80)

LCD_SDA_SET; //输出数据

else

LCD_SDA_CLR;

LCD_SCL_SET;

Data <<= 1;

}

//******************************************************************

//函数名： LCD_WR_DATA

//功能：向液晶屏总线写入写8位数据

//输入参数：Data:待写入的数据

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_WR_DATA(u8 data)

{

LCD_CS_CLR; //软件控制片选信号

LCD_RS_SET;

SPIv_WriteData(data);

LCD_CS_SET; //软件控制片选信号

}

//******************************************************************

//函数名： LCD_WR_DATA

//功能：向液晶屏总线写入写8位数据

//输入参数：Data:待写入的数据

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_WR_DATA(u8 data)

{

LCD_CS_CLR; //软件控制片选信号

LCD_RS_SET;

SPIv_WriteData(data);

LCD_CS_SET; //软件控制片选信号

}

//******************************************************************

//函数名： LCD_WR_REG

//功能：向液晶屏总线写入写16位指令

//输入参数：Reg:待写入的指令值

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_WR_REG(u16 data)

{

LCD_CS_CLR; //软件控制片选信号

LCD_RS_CLR;

SPIv_WriteData(data);

LCD_CS_SET; //软件控制片选信号

}

调用底层写命令和数据的函数来写寄存器

//******************************************************************

//函数名： LCD_WriteReg

//功能：写寄存器数据

//输入参数：LCD_Reg:寄存器地址

//LCD_RegValue:要写入的数据

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_WriteReg(u16 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue)

{

LCD_WR_REG(LCD_Reg);

LCD_WR_DATA(LCD_RegValue);

}

//******************************************************************

//函数名： LCD_WriteRAM_Prepare

//功能：开始写GRAM

//在给液晶屏传送RGB数据前，应该发送写GRAM指令

//输入参数：无

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_WriteRAM_Prepare(void)

{

LCD_WR_REG(lcddev.wramcmd);

}

复位函数

//******************************************************************

//函数名： LCD_Reset

//功能： LCD复位函数，液晶初始化前要调用此函数

//输入参数：无

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_RESET(void)

{

#ifdef LCD_RST

LCD_RST_CLR;

#endif

LCD_WR_REG(0x01);

delay_ms(100);

#ifdef LCD_RST

LCD_RST_SET;

#endif

LCD_WR_REG(0x01);

delay_ms(50);

}

初始化GPIO

//******************************************************************

//函数名： LCD_GPIOInit

//功能：液晶屏IO初始化，液晶初始化前要调用此函数

//输入参数：无

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_GPIOInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB ,ENABLE);

#ifdefLCD_RST

#else

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LCD_LED| LCD_RS| LCD_CS | LCD_SCL | LCD_SDA;

#endif

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

}

初始化TFT

//******************************************************************

//函数名： LCD_Init

//功能： LCD初始化

//输入参数：无

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_Init(void)

{

LCD_GPIOInit();//使用模拟SPI

LCD_RESET(); //液晶屏复位

//************* Start Initial Sequence **********//

//开始初始化液晶屏

LCD_WR_REG(0x11);//Sleep exit

delay_ms (120);

//ST7735R Frame Rate

LCD_WR_REG(0xB1);

LCD_WR_DATA(0x01);

LCD_WR_DATA(0x2C);

LCD_WR_DATA(0x2D);

LCD_WR_REG(0xB2);

LCD_WR_DATA(0x01);

LCD_WR_DATA(0x2C);

LCD_WR_DATA(0x2D);

LCD_WR_REG(0xB3);

LCD_WR_DATA(0x01);

LCD_WR_DATA(0x2C);

LCD_WR_DATA(0x2D);

LCD_WR_DATA(0x01);

LCD_WR_DATA(0x2C);

LCD_WR_DATA(0x2D);

LCD_WR_REG(0xB4); //Column inversion

LCD_WR_DATA(0x07);

//ST7735R Power Sequence

LCD_WR_REG(0xC0);

LCD_WR_DATA(0xA2);

LCD_WR_DATA(0x02);

LCD_WR_DATA(0x84);

LCD_WR_REG(0xC1);

LCD_WR_DATA(0xC5);

LCD_WR_REG(0xC2);

LCD_WR_DATA(0x0A);

LCD_WR_DATA(0x00);

LCD_WR_REG(0xC3);

LCD_WR_DATA(0x8A);

LCD_WR_DATA(0x2A);

LCD_WR_REG(0xC4);

LCD_WR_DATA(0x8A);

LCD_WR_DATA(0xEE);

LCD_WR_REG(0xC5); //VCOM

LCD_WR_DATA(0x0E);

LCD_WR_REG(0x36); //MX, MY, RGB mode

LCD_WR_DATA(0xC8);

//ST7735R Gamma Sequence

LCD_WR_REG(0xe0);

LCD_WR_DATA(0x0f);

LCD_WR_DATA(0x1a);

LCD_WR_DATA(0x0f);

LCD_WR_DATA(0x18);

LCD_WR_DATA(0x2f);

LCD_WR_DATA(0x28);

LCD_WR_DATA(0x20);

LCD_WR_DATA(0x22);

LCD_WR_DATA(0x1f);

LCD_WR_DATA(0x1b);

LCD_WR_DATA(0x23);

LCD_WR_DATA(0x37);

LCD_WR_DATA(0x00);

LCD_WR_DATA(0x07);

LCD_WR_DATA(0x02);

LCD_WR_DATA(0x10);

LCD_WR_REG(0xe1);

LCD_WR_DATA(0x0f);

LCD_WR_DATA(0x1b);

LCD_WR_DATA(0x0f);

LCD_WR_DATA(0x17);

LCD_WR_DATA(0x33);

LCD_WR_DATA(0x2c);

LCD_WR_DATA(0x29);

LCD_WR_DATA(0x2e);

LCD_WR_DATA(0x30);

LCD_WR_DATA(0x39);

LCD_WR_DATA(0x3f);

LCD_WR_DATA(0x00);

LCD_WR_DATA(0x07);

LCD_WR_DATA(0x03);

LCD_WR_DATA(0x10);

LCD_WR_REG(0x2a);

LCD_WR_DATA(0x00);

LCD_WR_DATA(0x7f);

LCD_WR_REG(0x2b);

LCD_WR_DATA(0x00);

LCD_WR_DATA(0x9f);

LCD_WR_REG(0xF0); //Enable test command

LCD_WR_DATA(0x01);

LCD_WR_REG(0xF6); //Disable ram power save mode

LCD_WR_DATA(0x00);

LCD_WR_REG(0x3A); //65k mode

LCD_WR_DATA(0x05);

LCD_WR_REG(0x29);//Display on

LCD_SetParam();//设置LCD参数

LCD_LED_SET;//点亮背光

}

接下来是关键一步，这一步成功与否决定底层建筑是否搭建成功，在指定位置写入一个像素点

//******************************************************************

//函数名： LCD_DrawPoint

//功能：在指定位置写入一个像素点数据

//输入参数：(x,y):光标坐标

//返回值：无

//修改记录：无

//******************************************************************

void LCD_DrawPoint(u16 x,u16 y)

{

LCD_SetCursor(x,y);//设置光标位置

LCD_WR_DATA_16Bit(BLACK);

}

然后再主函数中调用这个函数

#include "stm32f10x.h"

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "timer.h"

int main()

{

SystemInit(); //初始化系统，系统时钟设定为72MHz

delay_init(); //配置systick，中断时间设置为72000/72000000 = 1us

STM32 SPI 控制TFT 底层顶层

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