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(42)STM32——LCD显示屏实验笔记

news 来源：原创 2024/4/26 15:40:16

目录

学习目标

成果展示 

硬件知识

接口

并口时序

驱动时序

流程

RGB565

​编辑 指令

0XD3

0X36

0X2A

0X2B

0X2C

0X2E

FSMC

外设接口

读写时序

寄存器

FSMC_BCRx

FSMC_BTRx

FSMC_BWTRx

硬件连接

代码 

总结 

学习目标

        今天我们要讲解的是有关LCD显示屏的知识，其实这部分知识之前就学习过了，但是因为没有LCD显示屏，就没有做实验，所以我们今天就当是来复习一下之前的知识点了。主要的内容就是关于LCD的原理，与学会使用LCD。

成果展示 

 

 

LCD显示屏

硬件知识

        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像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。

接口

  • LCD_CS：LCD片选信号  
  • LCD_WR：LCD写信号  
  • LCD_RD：LCD读信号  
  • DB[17：1]：16位双向数据线  
  • LCD_RST：硬复位LCD信号  
  • LCD_RS：命令/数据标志（0：命令，1：数据）  
  • BL_CTR：背光控制信号    
  • T_MISO/T_MOSI/T_PEN/T_CS/T_CLK，触摸屏接口信号
     

注意：DB1~DB8，DB10~DB17，总是按顺序连接MCU的D0~D15

并口时序

        模块的 8080 并口读/写的过程为：

  • 先根据要写入/读取的数据类型，设置RS为高（数据）/低（命令），然后拉低片选，选中ILI9341，接着根据读数据/写数据置RD/WR为低。

        然后：

  1. 读数据：在RD的上升沿，读取数据线上的数据（D[15：0]）；
  2. 写数据：在WR的上升沿，使数据写入到ILI9341里面；

驱动时序

以下几个重点的时序值得我们去注意一下，因为与我们的读写操作有关：

  • 读ID低电平脉宽（trdl）
  • 读ID高电平脉宽（trdh）
  • 读FM低电平脉宽（trdlfm）
  • 读FM高电平脉宽（trdhfm）
  • 写控制低电平脉宽（twrl）
  • 写控制高电平脉宽（trwh）

注意：ID指LCD的ID号，FM指帧缓存，即：GRAM。

流程

        硬复位的话，我们是连接在复位按键上的，所以就省去了一个IO口；然后是初始化序列，这个一般是厂家提供的，不需要我们自己去写，然后设置一下坐标，就可以写/读GRAM指令了，这就是一个基本的驱动流程。

RGB565

        RGB565其实就是将一个16位数据的高5位编码为红色，后6位编码为绿色，低5位编码为蓝色。 

        比如：0XF800为红色（D15~D11五个位都是1显示红色，其它位都是0没有颜色）

 指令

        ILI9341所有指令都是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。

        ILI9341的指令很多，我们重点讲解下面6条指令：0XD3   0X36   0X2B   0X2A   0X2C   0X2E。 

0XD3

        0XD3指令：读ID4指令，用于读取LCD控制器的ID。因此，同一个代码，可以根据ID的不同，执行不同的LCD驱动初始化，以兼容不同的LCD屏幕。

        第一个参数是无效的，然后第二个是0X，第三个返回93，第四个返回41，对于不同的型号，就会返回不同的值，来达到兼容的效果。

0X36

        0X36指令：存储访问控制指令，控制ILI9341存储器的读写方向，即在连续写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同此）。 

0X2A

        列地址指令，在从左到右，从上到下（默认）的扫描方式下，该指令可用于设置横坐标（X坐标）

        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(4.3寸屏幕不一样）。一般在设置X坐标的时候，我们只需带两个参数即可，也就是设置SC即可，因为如果EC没有变化，我们只需设置一次即可，从而提高速度。

0X2B

        0X2B指令：页地址设置指令，在从左到右，从上到下（默认）扫描方式下，该指令可用于设置纵坐标（Y坐标）

        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，从而提高速度。

0X2C

        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（地址自动递增）。

        从上表可知，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。

0X2E

        读GRAM指令，用于读取ILI9341的显存（GRAM），同时0X2C指令支持连续读（地址自动递增）。

        该指令用于读取 GRAMILI9341 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：B1R2->G2B2->R3G3->B3R4->G4B4->R5G5... 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。

FSMC

        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存储器卡连接，STM32的FSMC接口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASHSH和PSRAM等存储器（不支持SD RAM，只有429、439支持，407、103不支持）。FSMC的框图如下图所示：

        FSMC驱动外部SRAM时，外部SRAM的控制一般有：地址线（如A0~A25）、数据线（如D0~D15）、写信号（WE，即WR）、读信号（OE，即RD）、片选信号（CS），如果SRAM支持字节控制，还有UB/LB信号。

        TFTLCD的信号包括：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，唯一不同的就是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控制器写地址1的时候，A0将会变为1，对于TFTLCD来说就是写数据了。这样，就把数据和命令区分开了，它们其实就是对应SRAM操作的两个连续地址。当然RS也可以接在其他地址线上，STM32F4把RS接在A6上面。

        因此可以把TFTLCD当成一个SRAM来用（将TFTLCD的RS连接到地址线的时候可以当作SRAM），只不过这个SRAM有2个地址，这就是FSMC可以驱动LCD的原理。

外设接口

        STM32的FSMC支持8/16/32位数据宽度。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。

这个我们来简单理解一下，8位相当于一个字节，而每次加8刚好能读出地址，但是16位就相当于两个字节，每次加2，所以需要除2才能读出正确读数。

 

读写时序

 

寄存器

FSMC_BCRx

FSMC_BTRx

FSMC_BWTRx

FSMC_BCRx 和 FSMC_BTRx，组合成 BTCR[8]寄存器组，他们的对应关系如下：

  1. BTCR[0]对应 FSMC_BCR1，BTCR[1]对应 FSMC_BTR1
  2. BTCR[2]对应 FSMC_BCR2，BTCR[3]对应 FSMC_BTR2
  3. BTCR[4]对应 FSMC_BCR3，BTCR[5]对应 FSMC_BTR3
  4. 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：

  1. BWTR[0]对应 FSMC_BWTR1，BWTR[2]对应 FSMC_BWTR2，
  2. 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。

硬件连接

  • LCD_BL(背光控制)对应 PB0;
  • LCD_CS 对应 PG12 即 FSMC_NE4;
  • LCD _RS 对应 PF12 即 FSMC_A6;
  • 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;

代码 

        代码太多了，就简单介绍一下FSMC的配置。

vu32 i=0;
	
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	FSMC_NORSRAMInitTypeDef  FSMC_NORSRAMInitStructure;
  FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  readWriteTiming; 
	FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  writeTiming;
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOD|RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF|RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);//使能PD,PE,PF,PG时钟  
  RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC,ENABLE);//使能FSMC时钟  
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;//PB15 推挽输出,控制背光
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 //PB15 推挽输出,控制背光
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (3<<0)|(3<<4)|(7<<8)|(3<<14);//PD0,1,4,5,8,9,10,14,15 AF OUT
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//初始化  
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (0X1FF<<7);//PE7~15,AF OUT
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化  

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;//PF12,FSMC_A6
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化  

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;//PF12,FSMC_A6
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);//初始化 

  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PD0,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//PD1,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC); 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_FSMC); 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PD15,AF12
 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_FSMC);//PE7,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PE15,AF12
 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);//PF12,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);


  readWriteTiming.FSMC_AddressSetupTime = 0XF;	 //地址建立时间（ADDSET）为16个HCLK 1/168M=6ns*16=96ns	
  readWriteTiming.FSMC_AddressHoldTime = 0x00;	 //地址保持时间（ADDHLD）模式A未用到	
  readWriteTiming.FSMC_DataSetupTime = 60;			//数据保存时间为60个HCLK	=6*60=360ns
  readWriteTiming.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x00;
  readWriteTiming.FSMC_CLKDivision = 0x00;
  readWriteTiming.FSMC_DataLatency = 0x00;
  readWriteTiming.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;	 //模式A 
    

	writeTiming.FSMC_AddressSetupTime =3;	      //地址建立时间（ADDSET）为3个HCLK =18ns ，9
  writeTiming.FSMC_AddressHoldTime = 0x00;	 //地址保持时间（A		
  writeTiming.FSMC_DataSetupTime = 2;		 //数据保存时间为6ns*3个HCLK=18ns，8
  writeTiming.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x00;
  writeTiming.FSMC_CLKDivision = 0x00;
  writeTiming.FSMC_DataLatency = 0x00;
  writeTiming.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;	 //模式A 

 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM4;//  这里我们使用NE4 ，也就对应BTCR[6],[7]。
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable; // 不复用数据地址
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType =FSMC_MemoryType_SRAM;// FSMC_MemoryType_SRAM;  //SRAM   
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b;//存储器数据宽度为16bit   
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode =FSMC_BurstAccessMode_Disable;// FSMC_BurstAccessMode_Disable，突发访问模式禁止; 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low; // 下面这些是成组模式和同步模式才用的
	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsynchronousWait=FSMC_AsynchronousWait_Disable; 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;   
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;  
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;	//  存储器写使能
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;   
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Enable; // 读写使用不同的时序
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable; 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &readWriteTiming; //读写时序
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &writeTiming;  //写时序

  FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure);  //初始化FSMC配置

  FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM4, ENABLE);  // 使能BANK1

总结 

         这个东西，个人认为会用就行，原理部分稍稍了解一下，能熟练运用就行。

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