【单片机】19-TFT彩屏

news2024/9/25 11:19:07

一、背景知识--显示器

1.什么是TFT

（1）LCD显示器的构成：液晶面板+驱动器【电压驱动】+控制器【逻辑控制】

（2）液晶面板大致分为：TN，TFT，IPS等

（3）驱动器是跟随面板的【带动液晶分子运动】，和面板更相关，跟编程无关

（4）控制器的逻辑部分，和编程严重相关

2.LCD和LCM

（1）LCM就是LCD module（LCD模组），就是液晶面板+驱动器（+控制器）的一套硬件模板

（2）LCD侠义仅仅指液晶面板，广义指LCM

（3）商业组成：面板厂家，驱动器厂家1，控制器IC厂家，LCM厂家，SoC厂家

3.LCD控制器

（1）显示器编程时控制器是关键，至少80%精力在研究控制器手册上

（2）有些LCM自带控制器【自带显存】，控制器提供解开和外部SoC对接（I80接口或者RGB接口或其他接口）

（3）有些LCM本身不带控制器，需要外部SoC或者GPU【显卡】来提供控制器（和显存）。

一般是小屏幕（2.4存或者更小）给单片机用的，显示内容简单，刷新率低都是自带控制器的；---》自带控制器

而大屏幕的（比如4.3寸，7寸或者更大）给嵌入式设备使用，显示内容复杂，刷新率高的都是不带控制器的，需要外部来提供控制器驱动信号。--》不带控制器

二、背景知识---颜色

1.颜色基础知识

（1）自然界的颜色有无限种

（2）计算机中只能显示出有限种，所以有6万色【65536】，24位色（真彩色），黑白，1位色等多种图像

（3）人眼是并不精确的颜色识别设备，分辨率不高，还要视觉暂留

（4）所有颜色可以由RGB三原色叠加组成【256*256*256】

（5）图像简单分为2种：黑白图像又称为灰度图，彩色图像

2.计算机中颜色的表示方法

（1）计算机中颜色显示的单位是像素

（2）每一个像素由1/4/8/16/24【RGB】/32等个二进制位来表示【24位：RGB，32位：ARGB--》A:表示透明度】

（3）常用：LCD1602/12864【1位色】，RGB565【16位--》6万色】，RGB888【24位--》真彩色】

3.LCD显示器编程的一般规律

（1）低层硬件接好

（2）LCD控制器一通初始化

（3）显存（framebuffer，GRAM【图像RAM】）是关键，编程的核心就是如何正确填充显存

（4）显存由LCM或者SoC一侧提供

三、本章的学习方式

1.搞清楚自己的LCD是什么类型的

本次使用的是ILI9325D

2.对比参照着看资料

1.原理图

2.LCD数据手册

ILI9325 pdf, ILI9325 Description, ILI9325 Datasheet, ILI9325 view ::: ALLDATASHEET :::

3.学会抓和放

（1）抓低层时序

（2）抓显存操作

（3）抓数据手册解读

（4）抓显存填充函数编写与调试

（5）放控制器初始化序列

四、控制器数据手册【HX8347-D】

ILI9325 pdf, ILI9325 Description, ILI9325 Datasheet, ILI9325 view ::: ALLDATASHEET :::

HX8347-D datasheet

1.基本信息

1）RGB565模式：65，536（R（5），G（6），B（5））colors

2）接口： i80 system interface with 16-bit bus w【使用16bit的接口】

3）内部的bit：240*320*18bit=1382400bit【按照显示18位最大位来计算】

        实际用了240*320*16bit

2.引脚定义

1.IM：接线类型:16bit

2.NCS（chip select）：片选--引脚电平【负逻辑】

负逻辑的CS【0表示选中，1表示未选中】

3.NWR/SCL:写入数据【选中数据传输方式】

NWR:并行传输

SCL：串行传输

4.NRD：读取数据

5.nRESET：软件复位

初始化时候给ILI9325一个低电平

6.SDA：数据传输线

7.DNC_SCL:选择传输数据/命令

DNC：表示传输命令/数据

SCL：时钟周期

8.DB17-0：传输数据线

9.RCM1, RCM0

0x：x表示1或者0都可以

3.System interface circuit

4.Parallel bus system interface

5.定义引脚

如果我们不知道对应的线应该对应原理图的那一条，则对应相关代码去找

NCS【复位】--》原理图：LCD_EN--》CS【0表示未选中，1表示选中】

DNC_SCL【选择DNC还是SCL】:原理图：LCD_RS【1表示传输cmd，0表示传输数据】

NRD_E【可读接口】:原理图：LCD_CS1

NWR_RNW【可写接口】：原理图LCD_WR

DB7-0:数据传输

//TFTLCD彩屏数据控制端口定义
#define TFT_DATAPORTH P1
#define TFT_DATAPORTL P0

sbit	TFT_CS  = P2^7;//LCD_EN----NCS
sbit	TFT_RST = P3^3;//SD-CS
sbit	TFT_RS  = P2^6;//LCD_RS
sbit	TFT_WR  = P2^5;//LCD_WR
sbit	TFT_RD  = P3^2;//DI

6.Write to the register：写命令

void TFT_WriteRegister(unsigned char cmd){
    TFT_CS=0;//原来状态为0
    
    TFT_RD=1;//因为此时是写寄存器，所以读用不上
    TFT_RS=0;//表示此时读取的是命令（cmd）
    
    TFT_DATAPORTH=cmd>>8;//高8位
    TFT_DATAPORTL=cmd;//低八位
    
    TFT_WR=0;//准备读取数据
    TFT_WR=1;//读取结束

    TFT_CS=1;//记得读完后将CS拉高
}

7.Write to the graphic RAM：写数据

void TFT_WriteRegister(unsigned char dat){
    TFT_CS=0;//原来状态为0
    
    TFT_RD=1;//因为此时是写寄存器，所以读用不上
    TFT_RS=1;//表示此时读取的是数据
    
    TFT_DATAPORTH=dat>>8;//高8位
    TFT_DATAPORTL=dat;//低八位
    
    TFT_WR=0;//准备读取数据
    TFT_WR=1;//读取结束

    TFT_CS=1;//记得读完后将CS拉高
}

8.将写命令和写数据函数合并

void TFT_WriteReg(unsigned int reg,unsigned int dat){
    TFT_CS=0;//原来状态为0
    
    //写寄存器地址到IR
    TFT_RD=1;//因为此时是写寄存器，所以读用不上
    TFT_RS=0;//表示此时读取的是命令（cmd）
    
    TFT_DATAPORTH=reg>>8;//高8位
    TFT_DATAPORTL=reg;//低八位
    
    TFT_WR=0;//准备读取数据
    TFT_WR=1;//读取结束

    //写寄存器值到该寄存器地址
    TFT_RD=1;//因为此时是写寄存器，所以读用不上
    TFT_RS=1;//表示此时读取的是数据
    
    TFT_DATAPORTH=dat>>8;//高8位
    TFT_DATAPORTL=dat;//低八位
    
    TFT_WR=0;//准备读取数据
    TFT_WR=1;//读取结束

    TFT_CS=1;//记得读完后将CS拉高


}

9.颜色数据的编码

我们采用16bit

set_TFT_8B_REG(0x17,0x05);

10.Display Data GRAM;显存

1.地址计数器

2.显示模式

11.Command set：命令集

五、应用层代码分析和移植

1.写指令

//写命令
void TFT_WriteCmd(unsigned int cmd)
{
	 TFT_CS=0;

	 TFT_RD=1;
	 TFT_RS=0;
	 
 	 TFT_DATAPORTH=cmd>>8;			// 高8位
	 TFT_DATAPORTL=cmd;				// 低8位

	 TFT_WR=0;
	 TFT_WR=1;

	 TFT_CS=1; 
}
//写数据
void TFT_WriteData(unsigned int dat)
{
	 TFT_CS=0;

	 TFT_RD=1;
	 TFT_RS=1;	 

	 TFT_DATAPORTH=dat>>8;	 	// 数据高8位
	 TFT_DATAPORTL=dat;		   	// 数据低8位

	 TFT_WR=0;;
	 TFT_WR=1;

	 TFT_CS=1;
}

2.初始化

// LCD模组的初始化时序--官方代码
void TFT_Init(void)
{
	TFT_RST = 1;
	Delay(100);
	TFT_RST = 0;
	Delay(800);
	TFT_RST = 1;
	Delay(800);
	
	 TFT_CS = 0;
	 //************* Start Initial Sequence **********//
  	 TFT_WriteCmd(0x002e);TFT_WriteData(0x0079); 
	 TFT_WriteCmd(0x00ee);TFT_WriteData(0x000c);  
	 //Driving ability Setting 
	 TFT_WriteCmd(0x00ea);TFT_WriteData(0x0000);  
	 TFT_WriteCmd(0x00eb);TFT_WriteData(0x0020);  
	 TFT_WriteCmd(0x00ec);TFT_WriteData(0x0008);  
	 TFT_WriteCmd(0x00ed);TFT_WriteData(0x00c4);  
	 TFT_WriteCmd(0x00e8);TFT_WriteData(0x0040);  
	 TFT_WriteCmd(0x00e9);TFT_WriteData(0x0038);  
	 TFT_WriteCmd(0x00f1);TFT_WriteData(0x0001);  
	 TFT_WriteCmd(0x00f2);TFT_WriteData(0x0010);
	 TFT_WriteCmd(0x0027);TFT_WriteData(0x00a3);
	 //Gamma 2.2 Setting  
	 TFT_WriteCmd(0x0040);TFT_WriteData(0x0001); 
	 TFT_WriteCmd(0x0041);TFT_WriteData(0x0007);  
	 TFT_WriteCmd(0x0042);TFT_WriteData(0x0007);  
	 TFT_WriteCmd(0x0043);TFT_WriteData(0x0013);  
	 TFT_WriteCmd(0x0044);TFT_WriteData(0x0011);  
	 TFT_WriteCmd(0x0045);TFT_WriteData(0x0024);  
	 TFT_WriteCmd(0x0046);TFT_WriteData(0x0010);  
	 TFT_WriteCmd(0x0047);TFT_WriteData(0x0057);  
	 TFT_WriteCmd(0x0048);TFT_WriteData(0x0009);  
	 TFT_WriteCmd(0x0049);TFT_WriteData(0x0014);
	 TFT_WriteCmd(0x004a);TFT_WriteData(0x0019);  
	 TFT_WriteCmd(0x004b);TFT_WriteData(0x0019);  
	 TFT_WriteCmd(0x004c);TFT_WriteData(0x0016);  
	 TFT_WriteCmd(0x0050);TFT_WriteData(0x001b);  
	 TFT_WriteCmd(0x0051);TFT_WriteData(0x002e);  
	 TFT_WriteCmd(0x0052);TFT_WriteData(0x002c);
 
	 TFT_WriteCmd(0x0053);TFT_WriteData(0x0038);  
	 TFT_WriteCmd(0x0054);TFT_WriteData(0x0038);  
	 TFT_WriteCmd(0x0055);TFT_WriteData(0x003e);  
	 TFT_WriteCmd(0x0056);TFT_WriteData(0x002a);  
	 TFT_WriteCmd(0x0057);TFT_WriteData(0x006f);  
	 TFT_WriteCmd(0x0058);TFT_WriteData(0x0009);  
	 TFT_WriteCmd(0x0059);TFT_WriteData(0x0006);  
	 TFT_WriteCmd(0x005a);TFT_WriteData(0x0006);  
	 TFT_WriteCmd(0x005b);TFT_WriteData(0x000b);  
	 TFT_WriteCmd(0x005c);TFT_WriteData(0x0016);
	 TFT_WriteCmd(0x005d);TFT_WriteData(0x00cc);  
	 
	 //Power Voltage Setting 
	 TFT_WriteCmd(0x001b);TFT_WriteData(0x001b);  
	 TFT_WriteCmd(0x001a);TFT_WriteData(0x0001);  
	 TFT_WriteCmd(0x0024);TFT_WriteData(0x0029);
	 TFT_WriteCmd(0x0025);TFT_WriteData(0x0057); 

	 //****VCOM offset**/// 
	 TFT_WriteCmd(0x0023);TFT_WriteData(0x008a);

	 //Power on Setting 
	 TFT_WriteCmd(0x0018);TFT_WriteData(0x0036);  
	 TFT_WriteCmd(0x0019);TFT_WriteData(0x0001);  
	 TFT_WriteCmd(0x0001);TFT_WriteData(0x0000);
	 TFT_WriteCmd(0x001f);TFT_WriteData(0x0088); 
	 Delay(5);	
	 TFT_WriteCmd(0x001f);TFT_WriteData(0x0080);  
	 Delay(5);	
	 TFT_WriteCmd(0x001f);TFT_WriteData(0x0090);     
	 Delay(5);
	 TFT_WriteCmd(0x001f);TFT_WriteData(0x00d0); 
	 Delay(5);
	 
	 //262k/65k color selection 	
	 TFT_WriteCmd(0x0017);TFT_WriteData(0x0005); 

	 //SET PANEL
	 TFT_WriteCmd(0x0036);TFT_WriteData(0x0000); 
	 
	 //Display ON Setting  
	 TFT_WriteCmd(0x0028);TFT_WriteData(0x0038); 
	 Delay(40); 
	 TFT_WriteCmd(0x0028);TFT_WriteData(0x003c);  

	 //Set GRAM Area 
	 TFT_WriteCmd(0x0002);TFT_WriteData(0x0000);  
	 TFT_WriteCmd(0x0003);TFT_WriteData(0x0000);
	 TFT_WriteCmd(0x0004);TFT_WriteData(0x0000);  
	 TFT_WriteCmd(0x0005);TFT_WriteData(0x00ef); 
	 TFT_WriteCmd(0x0006);TFT_WriteData(0x0000);  
	 TFT_WriteCmd(0x0007);TFT_WriteData(0x0000);   
	 TFT_WriteCmd(0x0008);TFT_WriteData(0x0001);  
	 TFT_WriteCmd(0x0009);TFT_WriteData(0x003f); 
	    
	 TFT_WriteCmd(0x22);
}

3.颜色显示的位置

// 本函数用来告诉内部的显存偏移量指针，我们当前要操作的颜色数据是对应哪一个像素的
void TFT_SetWindow(unsigned int xStart,unsigned int yStart,unsigned int xEnd,unsigned int yEnd)
{

	//HX8347-D

	//起始x位
	TFT_WriteCmd(0x02);TFT_WriteData(xStart>>8);    //高8位 
	TFT_WriteCmd(0x03);TFT_WriteData(xStart);	 		//低8位
	//起始y位
	TFT_WriteCmd(0x04);TFT_WriteData(xEnd>>8); 
	TFT_WriteCmd(0x05);TFT_WriteData(xEnd); 
	
	//结束x位
	TFT_WriteCmd(0x06);TFT_WriteData(yStart>>8); 
	TFT_WriteCmd(0x07);TFT_WriteData(yStart);
	//结束y位
	TFT_WriteCmd(0x08);TFT_WriteData(yEnd>>8); 
	TFT_WriteCmd(0x09);TFT_WriteData(yEnd); 	

	// 最后这个0x22是为了配合SetWindow之后	TFT_WriteData传输的那些个【相当于将显示器的开关打开】
	// 颜色数据来显示的。
	TFT_WriteCmd(0x22);
}

4.填充入颜色（清屏）

void TFT_ClearScreen(unsigned char color){
	
	unsigned int x,y;
	//设置屏幕将来要显示的范围
	TFT_SetWindow(0,0,TFT_XMAX,TFT_YMAX);
	
	for(y=0;y<TFT_YMAX+1;y++){
		for(x=0;x<TFT_XMAX+1;x++){
				TFT_WriteData(color);
		}
	}
	
}

5.颜色定义

// 颜色定义
#define WHITE	0xffff
#define BLACK	0x0000
#define RED		0xF800//R(5)G(6)B(5)-->R为1，G和B为0
#define GREEN	0x07e0
#define BLUE	0x001f

6.简单显存操纵之画点/线

1.画一个点

//往(x,y)坐标位置画一个点
void GUI_DrawDot(uint x,uint y,uint color){
	
	uchar i=0;
	//起始和终止位置一样，表示一个点
	//初始化要开始画的位置
	TFT_SetWindow(x,y,x,y);
	//将颜色填入
	TFT_WriteData(color);
	
	//点的大小是3*3
	TFT_SetWindow(x-1,y-1,x+1,y+1);
	for(i=0;i<9;i++){
		TFT_WriteData(color);
	}
	
	
	//点的大小是5*5
	TFT_SetWindow(x-2,y-2,x+2,y+2);
	for(i=0;i<25;i++){
		TFT_WriteData(color);
	}
	
}

2.画一条横线


//横线
//往(x,y)坐标位置画一条横线，长度是l，颜色是color
void GUI_DrawLineX(uint x,uint y,uint l,uint color){
	
	uchar i=0;
	
	//一条线
	TFT_SetWindow(x,y,x+l,y);
	//三条线
	TFT_SetWindow(x,y+1,x+l,y+1);
	
	for(i=0;i<l+1;i++){//注意点：是l+1
		TFT_WriteData(color);
	}
	
}

3.画一条竖线

//竖线
//往(x,y)坐标位置画一条竖线，长度是l，颜色是color
void GUI_DrawLineY(uint x,uint y,uint l,uint color){
	
	uchar i=0;
	
	//一条线
	TFT_SetWindow(x,y,x,y+l);
	
	for(i=0;i<l+1;i++){//注意点：是l+1
		TFT_WriteData(color);
	}
	
}

4.画一个十字架

//往(x,y)坐标为中心点画一个十字，长度为1，颜色为color
void GUI_DrawShiZi(uint x,uint y,uint l,uint color){
	
	uchar i=0;
	
	//先画横线
	TFT_SetWindow(x-l/2,y,x+l/2,y);
	
	for(i=0;i<l+1;i++){//注意点：是l+1
		TFT_WriteData(color);
	}
	
	
	//先画竖线
	TFT_SetWindow(x,y-l/2,x,y+l/2);
	
	for(i=0;i<l+1;i++){//注意点：是l+1
		TFT_WriteData(color);
	}
	
}

7.LCD显示之写字

注意点：

1）一个汉字对应2个字节，所以我们设置

// ------------------  汉字字模的数据结构定义 ------------------------ //
struct  Cn32CharTypeDef                   // 汉字字模数据结构 
{
	unsigned char  Index[2];            // 汉字内码索引,一个汉字占两个字节	
	unsigned char   Msk[116];            // 点阵码数据(32*29/8) 
};
/
// 汉字字模表,大小为：32*29                                                          //
// 汉字库: 宋体二号,横向取模左高位,数据排列:从左到右从上到下           //
/
code struct  Cn32CharTypeDef const CnChar32x29[]=
{
/*--  文字:  普  --*/
/*--  宋体22;  此字体下对应的点阵为：宽x高=30x29   --*/
/*--  宽度不是8的倍数，现调整为：宽度x高度=32x29  --*/
"普",0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x38,0x00,0x00,0x78,0x3C,0x00,0x00,0x3C,0x78,0x00,
0x00,0x3C,0x70,0xC0,0x00,0x1C,0xE1,0xE0,0x1F,0xFF,0xFF,0xF0,0x00,0x1C,0xE3,0x00,
0x0E,0x1C,0xE7,0xC0,0x07,0x9C,0xE7,0x80,0x03,0xDC,0xEF,0x00,0x03,0xDC,0xEE,0x00,
0x01,0xDC,0xFC,0x60,0x00,0x9C,0xF9,0xF0,0x7F,0xFF,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x01,0xC0,0x0E,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0x00,0x01,0xC0,0x0E,0x00,0x01,0xC0,0x0E,0x00,
0x01,0xC0,0x0E,0x00,0x01,0xFF,0xFE,0x00,0x01,0xC0,0x0E,0x00,0x01,0xC0,0x0E,0x00,
0x01,0xC0,0x0E,0x00,0x01,0xFF,0xFE,0x00,0x01,0xC0,0x0E,0x00,0x01,0xC0,0x0E,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,
	

/*--  文字:  中  --*/
/*--  宋体22;  此字体下对应的点阵为：宽x高=30x29   --*/
/*--  宽度不是8的倍数，现调整为：宽度x高度=32x29  --*/
"中",0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x80,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,
0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x01,0x80,0x1F,0xFF,0xFF,0xE0,
0x1F,0xFF,0xFF,0xE0,0x1E,0x07,0x01,0xC0,0x1E,0x07,0x01,0xC0,0x1E,0x07,0x01,0xC0,
0x1E,0x07,0x01,0xC0,0x1E,0x07,0x01,0xC0,0x1E,0x07,0x01,0xC0,0x1F,0xFF,0xFF,0xC0,
0x1F,0xFF,0xFF,0xC0,0x1E,0x07,0x01,0xC0,0x1C,0x07,0x01,0x80,0x00,0x07,0x00,0x00,
0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,
0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,
}
//写出汉字大小为:32*29
void GUI_Write32CnChar(uint x, uint y, uchar *p, uint wordColor, uint backColor){
	
	unsigned char i,j,wordNum;//wordNum：表示一共要显示的数字个数
	unsigned int color;
	
	while(*p!='\0'){
	//先确定要写的位置
			TFT_SetWindow(x,y,x+31,y+28);
			for(wordNum=0;wordNum<20;wordNum++){
				//因为一个汉字对应两个编码，我们要确定这个编码和字是否可以对应上
				if((CnChar32x29[wordNum].Index[0]==*p)
						&&
						(CnChar32x29[wordNum].Index[1]==*(p+1)))
				{
					//表示此时对应上，则可以开始读取116个字模
					for(i=0;i<116;i++){
						//读取每一位字模(一位8bit）
						color=CnChar32x29[wordNum].Msk[i];
						//将这一位数据读出来，然后判断8位bit是1还是0
						for(j=0;i<8;j++){
							if(color&0x80){
								//进入，则表示此为bit为1,则这个位置是有汉字要显示
								TFT_WriteData(wordColor);
							}else{
								//表示这个位置没有汉字显示，则设置为背景色
								TFT_WriteData(backColor);
							}
							//因为我们是从高位开始读取，所以要将数据向左移动一位
							color<<=1;
						}
					}
				}
			}
		
	}
	
}

8.LCD显示图像

1.用Image2LCD获取图像头文件

Image to LCD

选择：320*240

PC机上图片默认32位：8位R,8位G，8位B，8位透明

2.写绘图函数

1）图像出来的编码，i是低8位，i+1是高8位

2）设置显示范围的时候，注意左闭右开

//在（x，y）为左上角的位置上绘图
void GUI_DrawPicture(uint x,uint y,uchar *pPic,uint width,uint height){
	
	uint i;
	
	//注意开闭区间问题【我们是32*29---》31*28】，所以结尾要分别-1
	TFT_SetWindow(x+0,y+0,x+width-1,y+height-1);
	//因为我们是16bit分为2字节发送，所以我们应该2个为一组发送
	//width*height*2:图片的编码数组
	for(i=0;i<width*height*2;i+=2){
		
		//i：表示低8位，i+1：表示高8位
		//位或：将两者合并起来
		//0X89（低8位）,0X98（高8位）,
		TFT_WriteData((pPic[i]<<0) | (pPic[i+1]<<8));	
	}
	
	
}

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