一、TFT-LCD简介
即薄膜晶体管液晶显示器。TFT-LCD 与无源 TN-LCD、 STN-LCD 不同的简单矩阵,它在液晶显示屏的每个象素上都有一个薄膜晶体管(TFT),它能有效克服非选择时的串扰,使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关,从而大大提高了图像质量。 TFT-LCD 也叫真彩液晶显示器。
虽然TFT-LCD被统称为LCD,但它是一种主动矩阵LCD,应用于电视、平面显示器和投影仪。
1.1 液晶控制原理
完整的显示屏包括液晶显示面板、电容式触摸面板和 PCB 底板构成。图中的触摸面板配有触摸控制芯片。该芯片处理触摸信号,并通过引出的信号线与外部设备通信。触摸面板的中间是透明的。它贴在液晶面板上,形成屏幕的主体。触摸面板与液晶面板引出的排线连接 PCB 根据实际需要,PCB 底板上可能有液晶控制器芯片,图中右侧的液晶屏 PCB 上带有 RA8875 液晶控制器。由于控制液晶面板需要更多的资源,大多数低级微控制器不能直接控制液晶面板,需要支持一个特殊的液晶控制器来处理显示过程。外部微控制器只需将其想要显示的数据直接交给液晶控制器。由于控制液晶面板需要更多的资源,大多数低级微控制器不能直接控制液晶面板,需要支持一个特殊的液晶控制器来处理显示过程。外部微控制器只需将其想要显示的数据直接交给液晶控制器。没有液晶控制器 PCB 液晶面板的信号线与外部微控制器液晶面板的信号线与外部微控制器连接,直接控制。
STM32F429 系列芯片不需要额外的液晶控制器,也就是说,它用液晶控制器的功能 STM32F429 芯片内部,可以理解为计算机 CPU 集成显卡节省了额外的控制器成本。而 STM32F1 由于该系列芯片没有集成液晶控制器到芯片内部,它只能驱动自己的控制器屏幕,可以理解为计算机的外部显卡。
1.2 ILI9341液晶控制器简介
液晶屏包含液晶控制芯片 ILI9341,其内部结构非常复杂,芯片的核心部分位于中间 GRAM(Graphics RAM),它是显存。GRAM 液晶面板的像素点对应于每个存储单元。它右侧的各种模块共同作用把 GRAM 存储单元的数据转换为液晶面板的控制信号,使像素点呈现特定的颜色,而像素点组合成完整的图像。框图的左上角是 ILI9341 主要控制信号线和引脚配置,芯片可以在不同的模式下工作,如每个像素点的位数 6、16 还是 18 位置;可配置使用 SPI 接口、8080 接口还是 RGB 接口与 MCU 进行通讯。MCU 通过 SPI、8080 接口或 RGB 接口与 ILI9341 通信并访问其控制寄存器 (CR)、地址计数器 (AC)、及 GRAM。 在 GRAM 左边还有一个 LED 控制器 (LED Controller)。LCD 对于非发光显示装置,它需要背光源来实现显示功能,LED 控制器用于控制液晶屏 LED 背光源。
二、FSMC简介
,翻译成灵活的静态存储控制器。STM32F1 使用系列芯片 FSMC 外设管理扩展存储器,可用于驱动,包括 SRAM、NOR FLASH 以及 NAND FLSAH 类型的存储器不能驱动,如 SDRAM 这种动态存储器在 STM32F429 在系列控制器中,它有 FMC 支持控制的外设 SDRAM 存储器。
由于 FSMC 外设可用于控制扩展的外部存储器 MCU 液晶屏的操作实际上是将显示数据写入显示器,与控制存储器非常相似, 8080 可以使用接口的通信时间序 FSMC 外设非常适合使用 FSMC 控制液晶屏。
三、确定引脚
四、新建工程
RCC 设置,选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器) 选择 Clock Configuration,配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz 修改 HCLK 的值为 72 输入回车后,软件会自动修改所有配置
SYS 设置,选择 Debug 为 Serial Wire
五、FSMC
5.1 参数配置
在 Connectivity
中选择 FSMC
设置,并在 NOR Flash/PSRAM/SRAM/ROM/LCD 1
中选择 NE1 Chip Select
选择原理图中的片选择引脚NE1【选择Bank1的第一个区域是根据原理图的映射管脚进行选择的,这里选择不同区域对应的引脚是不同的
FSMC_NE 用于控制存储芯片的片选控制信号线,STM32 具有 FSMC_NE1/2/3/4 号引脚,不同的引脚对应 STM32 内部地址区域不同。例如,当 STM32 访问 0x68000000-0x6BFFFFFF 地址空间,FSMC_NE3 引脚会自动设置为低电平。由于它通常连接到外部存储器的片选引脚,且低电平有效,因此外部存储器的片选可以访问 0x60000000- 0x63FFFFFF 地址时,FSMC_NE1 会输出低电平。当使用不同的 FSMC_NE 当引脚连接到外部存储器时,STM32 访问外部存储的地址不同,以控制多个外部存储芯片。
- 选择
LCD Interface
LCD接口 - 选择
A16
,RS脚是命令/数据选择位,也是根据原理图选择的。A16 - 选择
16 bits
很明显,从原理图可以看出,有16个数据引脚,在这里选择16个bits就好
在 NOR/PSRAM 1
配置具体参数。
- 选择
Enabled
,禁止写使能 FSMC 数据只能从存储器中读取,不能写入。 - 选择
Enabled
,在非扩展模式下,只使用存储器读写的顺序 FSMC_BCR 在扩展模式下,,读时序使用 FSMC_BCR 写时序使用寄存器 FSMC_BWTR 配置寄存器。
5.1.1 FSMC读时序配置
介绍一个基本概念:
按STM32F默认配置103,HCLK的时钟频率为72MHz,
- 填
0
- 填
26
NEx片选后,。 之后
tast 表示地址建立时间,最小为0ns 由时序图可以知道,FSMC在ADDSET周期之后,进入DATAST周期之后将会进行数据采样。
trdlfm 表示读取数据低电平的时间,最小为355ns ILI9341时序图没有给出ILI9341操作数据线传输被读取的数据时的相关信息,我们最好做到满足其读取数据低电平的最小时间。 当然不做到也行,影响不大,只要在FSMC在DATAST的这个周期的数据采样中获取所有的要访问的数据就行。
- 填
0
,仅适用于总线复用模式的NOR Flash操作,所以这里设0。 - 选
A
,LCD控制器使用 Mode A ,该模式用来控制SRAM/PSRAM且OE会翻转。控制异步 NOR FLASH 时使用 B 模式。
5.1.2 FSMC写时序配置
- 填
0
- 填
1
NEx片选后, 之后
tast 表示地址建立时间,最小为0ns 由时序图可以知道,FSMC在ADDSET周期之后,进入DATAST周期之后将会进行数据采样。
tdst:数据设置时间最小是10ns,在这个周期内WRX线处于低电平。 tdht:数据保持时间,与 twrh写控制高电平的最小时间相同,是10ns,在这个周期内WRX线处于高电平。 观察时序图,我们设置 tdst数据设置时间 为1HCLK(13.8>10)就能满足数据设置最小时间的要求,我们不需要考虑tdht数据保持时间(看上面模式B时序图,NWE变成高电平后,会持续1HCLK=13.8ns,默认满足tdht了)。 故我们只需考虑数据建立周期 DATAST 要大于10ns就行。
- 填
0
- 选
A
六、设置背光和复位引脚
在 System Core
中选择 GPIO
设置。 在右边图中找到 LCD 背光和复位对应引脚,选择 GPIO_Output
。 在GPIO output level
中选择 Low
输出低电平点亮,可以添加自定义标签(这样生成代码也会根据标签设置引脚的宏定义)。
七、UART串口打印
查看 STM32CubeMX学习笔记(6)——USART串口使用
八、生成代码
输入项目名和项目路径 选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5 每个外设生成独立的 ’.c/.h’
文件 不勾:所有初始化代码都生成在 main.c 勾选:初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。 点击 GENERATE CODE 生成代码
九、修改代码优化级别
STM32CubeMX生成的代码默认优化级别为Level 3,在此优化级别下编译无误下载到开发板后,LCD屏不能正常运行;将优化级别调整到Level 0编译下载后,LCD屏能够正常运行读取到ID。
KEIL5中C/C++优化等级介绍: -O0:最少的优化,可以最大程度上配合产生代码调试信息,可以在任何代码行打断点,特别是死代码处。 -O1:有限的优化,去除无用的inline和无用的static函数、死代码消除等,在影响到调试信息的地方均不进行优化。在适当的代码体积和充分的调试之间平衡,代码编写阶段最常用的优化等级。 -O2:高度优化,调试信息不友好,有可能会修改代码和函数调用执行流程,自动对函数进行内联等。 -O3:最大程度优化,产生极少量的调试信息。会进行更多代码优化,例如循环展开,更激进的函数内联等。
十、添加LCD驱动文件
链接:https://pan.baidu.com/s/1W2PmfaDmv94yjvSeWvO0fw?pwd=o6cg 提取码:o6cg
加入野火的LCD驱动文件,屏蔽 ILI9341_Init()
中 GPIO 初始化 ILI9341_GPIO_Config()
和 FSMC配置 ILI9341_FSMC_Config()
,因为 STM32CubeMX 工程在 main.c 里已经配置了。
十一、修改main.c
加入 ILI9341_Init()
LCD屏驱动初始化后,进行 LCD_Test()
测试。
/* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <stdio.h> #include "bsp_ili9341_lcd.h" /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ UART_HandleTypeDef huart1; DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx; DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx; SRAM_HandleTypeDef hsram1; /* USER CODE BEGIN PV */ extern uint16_t lcdid; /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_DMA_Init(void); static void MX_USART1_UART_Init(void); static void MX_FSMC_Init(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ /*用于测试各种液晶的函敿*/ void LCD_Test(void) { /*演示显示变量*/ static uint8_t testCNT = 0; char dispBuff[100]; testCNT++; LCD_SetFont(&Font8x16); LCD_SetColors(RED,BLACK); ILI9341_Clear(0,0,LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH); /* 清屏,显示全黿 */ /********显示字符串示便*******/ ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(0),"BH 3.2 inch LCD para:"); ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(1),"Image resolution:240x320 px"); if(lcdid == LCDID_ILI9341) { ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(2),"ILI9341 LCD driver"); } else if(lcdid == LCDID_ST7789V) { ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(2),"ST7789V LCD driver"); } ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(3),"XPT2046 Touch Pad driver"); /********显示变量示例*******/ LCD_SetFont(&Font16x24); LCD_SetTextColor(GREEN); /*使用c标准库把变量转化成字符串*/ sprintf(dispBuff,"Count : %d ",testCNT); LCD_ClearLine(LINE(4)); /* 清除单行文字 */ /*然后显示该字符串即可,其它变量也是这样处琿*/ ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(4),dispBuff); /*******显示图形示例******/ LCD_SetFont(&Font24x32); /* 画直线 */ LCD_ClearLine(LINE(4));/* 清除单行文字 */ LCD_SetTextColor(BLUE); ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(4),"Draw line:"); LCD_SetTextColor(RED); ILI9341_DrawLine(50,170,210,230); ILI9341_DrawLine(50,200,210,240); LCD_SetTextColor(GREEN); ILI9341_DrawLine(100,170,200,230); ILI9341_DrawLine(200,200,220,240); LCD_SetTextColor(BLUE); ILI9341_DrawLine(110,170,110,230); ILI9341_DrawLine(130,200,220,240); HAL_Delay(1000); ILI9341_Clear(0,16*8,LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH-16*8); /* 清屏,显示全黿 */ /*画矩彿*/ LCD_ClearLine(LINE(4)); /* 清除单行文字 */ LCD_SetTextColor(BLUE); ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(4),"Draw Rect:"); LCD_SetTextColor(RED); ILI9341_DrawRectangle(50,200,100,30,1); LCD_SetTextColor(GREEN); ILI9341_DrawRectangle(160,200,20,40,0); LCD_SetTextColor(BLUE); ILI9341_DrawRectangle(170,200,50,20,1); HAL_Delay(1000); ILI9341_Clear(0,16*8,LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH-16*8); /* 清屏,显示全黿 */ /* 画圆 */ LCD_ClearLine(LINE(4)); /* 清除单行文字 */ LCD_SetTextColor(BLUE); ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(4),"Draw Cir:"); LCD_SetTextColor(RED); ILI9341_DrawCircle(100,200,20,0); LCD_SetTextColor(GREEN); ILI9341_DrawCircle(100,200,10,1); LCD_SetTextColor(BLUE); ILI9341_DrawCircle(140,200,20,0); HAL_Delay(1000); ILI9341_Clear(0,16*8,LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH-16*8); /* 清屏,显示全黿 */ } /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_DMA_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_FSMC_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ ILI9341_Init(); uint16_t test = ILI9341_ReadID(); printf("t%d", test); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { LCD_Test(); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = { 0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = { 0}; /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /** * @brief USART1 Initialization Function * @param None * @retval None */ static void MX_USART1_UART_Init(void) { /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */ /* USER CODE END USART1_Init 0 */ /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */ /* USER CODE END USART1_Init 1 */ huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200; huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */ /* USER CODE END USART1_Init 2 */ } /** * Enable DMA controller clock */ static void MX_DMA_Init(void) { /* DMA controller clock enable */ __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); /* DMA interrupt init */ /* DMA1_Channel4_IRQn interrupt configuration */ HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel4_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel4_IRQn); /* DMA1_Channel5_IRQn interrupt configuration */ HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel5_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel5_IRQn); } /** * @brief GPIO Initialization Function * @param None * @retval None */ static void MX_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0}; /* GPIO Ports Clock Enable */ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_Port, LCD_BL_Pin, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port, LCD_RST_Pin, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin : LCD_BL_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = LCD_BL_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : LCD_RST_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = LCD_RST_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(LCD_RST_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct); } /* FSMC initialization function */ static void MX_FSMC_Init(void) { /* USER CODE BEGIN FSMC_Init 0 */ /* USER CODE END FSMC_Init 0 */ FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef Timing = { 0}; FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef ExtTiming = { 0}; /* USER CODE BEGIN FSMC_Init 1 */ /* USER CODE END FSMC_Init 1 */ /** Perform the SRAM1 memory initialization sequence */ hsram1.Instance = FSMC_NORSRAM_DEVICE; hsram1.Extended = FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE; /* hsram1.Init */ hsram1.Init.NSBank = FSMC_NORSRAM_BANK1; hsram1.Init.DataAddressMux = FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE; hsram1.Init.MemoryType = FSMC_MEMORY_TYPE_SRAM; hsram1.Init.MemoryDataWidth = FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16; hsram1.Init.BurstAccessMode = FSMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE; hsram1.Init.WaitSignalPolarity = FSMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW; hsram1.Init.WrapMode = FSMC_WRAP_MODE_DISABLE; hsram1.Init.WaitSignalActive = FSMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS; hsram1.Init.WriteOperation = FSMC_WRITE_OPERATION_ENABLE; hsram1.Init.WaitSignal = FSMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE; hsram1.Init.ExtendedMode = FSMC_EXTENDED_MODE_ENABLE; hsram1.Init.AsynchronousWait = FSMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE; hsram1.Init.WriteBurst = FSMC_WRITE_BURST_DISABLE; /* Timing */ Timing.AddressSetupTime = 0; Timing.AddressHoldTime = 15; Timing.DataSetupTime = 26; Timing.BusTurnAroundDuration = 0; Timing.CLKDivision = 16; Timing.DataLatency = 17; Timing.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A; /* ExtTiming */ ExtTiming.AddressSetupTime = 0; ExtTiming.AddressHoldTime = 15; ExtTiming.DataSetupTime = 1; ExtTiming.BusTurnAroundDuration = 0; ExtTiming.CLKDivision = 16; ExtTiming.DataLatency = 17; ExtTiming.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A; if (HAL_SRAM_Init(&hsram1, &Timing, &ExtTiming) != HAL_OK) {