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STM32学习笔记一一TFTLCD 显示

2019-01-09来源: eefocus 关键字:STM32  TFTLCD  显示

1.TFTLCD 简介


TFT-LCD 即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,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。ALIENTEK TFTLCD 模块采用 16 位的并方式与外部连接。


2.80 并口有如下一些信号线:


信号线 作用

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)

注: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。


3.ILI9341 控制器介绍


ILI9341 液晶控制器自带显存,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 位数据线与 MCU 的 16 位数据线以及 LCD GRAM 的对应关系如图:



ILI9341 在 16 位模式下面,数据线有用的是: D17~D13 和 D11~D1, D0和 D12 没有用到,实际上在我们 LCD 模块里面, ILI9341 的 D0 和 D12 压根就没有引出来,这样, ILI9341 的 D17~D13 和 D11~D1 对应 MCU 的 D15~D0。


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,其他操作参数,都是 8 位的。


4.ILI9341 的重要命令


(1)0XD3


这个是读 ID4 指令,用于读取 LCD 控制器的 ID



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。


(2)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:


0X36 指令后面,紧跟一个参数,主要关注: MY、 MX、 MV 这三个位,通过这三个位的设置,可以控制整个 ILI9341 的全部扫描方向。



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。


(3)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 :



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。


(4)0X2B


是页地址设置指令, 在从左到右,从上到下的扫描方(默认)下面,该指令用于设置纵坐标( y 坐标)。该指令如表:



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。


(5)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:


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。


(6)0X2E


该指令是读 GRAM 指令,用于读取 ILI9341 的显存( GRAM),输出情况如表:



该指令用于读取 GRAM,如表 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: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),那么就按照上述规律去接收颜色数据。


5.TFTLCD 模块的使用流程



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。


1) 设置 STM32 与 TFTLCD 模块相连接的 IO。


先将我们与 TFTLCD 模块相连的 IO 口进行初始化,以便驱动 LCD。 这里需要根据连接电路以及 TFTLCD 模块的设置来确定。


2) 初始化 TFTLCD 模块。


即上图的初始化序列,这里我们没有硬复位 LCD,因为 MiniSTM32 开发板的 LCD 接口,将 TFTLCD 的 RST 同 STM32 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。


这一步则通过上图 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/数字的目标,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。


6.实例学习


(1)在硬件上, TFTLCD 模块与 MiniSTM32 开发板的 IO口对应关系如下:


功能 IO

LCD_LED PC10

LCD_CS PC9

LCD _RS PC8

LCD _WR PC7

LCD _RD PC6

LCD _D[17:1] PB[15:0]

(2)时序


模块的8080并口读/写的过程为:


先根据要写入/读取的数据的类型,设置RS为高(数据)/低(命令),然后拉低片选,选中ILI9341,接着我们根据是读数据,还是要写数据置RD/WR为低。


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



3.例程分析


//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; 


/*写数据函数:通过 80 并口向 LCD 模块写入一个 16 位的数据,宏定义的方式,以提高速度。*/

 #define LCD_WR_DATA(data){\

    LCD_RS_SET;\

    LCD_CS_CLR;\

    DATAOUT(data);\

    LCD_WR_CLR;\

    LCD_WR_SET;\

    LCD_CS_SET;\

}   


void LCD_WR_DATAX(u16 data)

{

    LCD_RS_SET;

    LCD_CS_CLR;

    DATAOUT(data);

    LCD_WR_CLR;

    LCD_WR_SET;

    LCD_CS_SET;


/*通过 8080 并口向 LCD 模块写入寄存器命令*/

//写寄存器函数

//data:寄存器值

void LCD_WR_REG(u16 data)

{

    LCD_RS_CLR;//写地址

    LCD_CS_CLR;

    DATAOUT(data);

    LCD_WR_CLR;

    LCD_WR_SET;

    LCD_CS_SET;

}


/*读取 LCD 控制器的寄存器数据(非 GRAM 数据)*/

//读 LCD 寄存器数据

//返回值:读到的值

u16 LCD_RD_DATA(void)

{

    u16 t;

    GPIOB->CRL=0X88888888; //PB0-7 上拉输入

    GPIOB->CRH=0X88888888; //PB8-15 上拉输入

    GPIOB->ODR=0X0000; //全部输出 0

    LCD_RS_SET;

    LCD_CS_CLR;

    LCD_RD_CLR; //读取数据(读寄存器时,并不需要读 2 次)

    if(lcddev.id==0X8989)delay_us(2);//FOR 8989,延时 2us

    t=DATAIN;

    LCD_RD_SET;

    LCD_CS_SET;

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