STM32-LCD液晶屏（ILI9341）

news2024/11/23 15:42:14

MCU：STM32F103VET6

开发环境：STM32CubeMX+MDK5

STM32液晶屏LCD（ILI9341）

LCD液晶显示

液晶控制原理

ILI9341液晶控制器简介

8080写时序

8080读时序

FSMC模拟8080时序

液晶屏的信号线

STM32CubeMX配置FSMC

测试部分

知识点分析

STM32液晶屏LCD（ILI9341）

本文章使用STM32F103VET6，野火指南者的3.2寸电阻屏，进行学习。

LCD液晶显示

针对野火指南者配套资料：3.2寸 LCD电阻屏，屏幕里自带ILI9341液晶控制器芯片，该控制器芯片中存在GRAM（即显存）。该液晶控制器使用8080接口与单片机通讯，液晶面板引出来的FPC信号线为8080接口，单片机把要显示的数据通过引出的8080接口发送到液晶控制器，要显示的数据存储到它内部的显存中，然后液晶控制器不断把显存的内容刷新到液晶面板，显示内容。

还有个电阻触摸屏的控制器XPT2046，实际上是一个ADC芯片，通过检测电压值来计算触摸坐标。

液晶屏的每个像素点都是数据，在实际应用中需要把每个像素点的数据缓存起来，再传输给液晶屏，一般会使用SRAM和SDRAM性质的存储器，而这些专门用于存储显示数据的存储器，被称为显存。显存一般至少要能存储一帧显示数据，如分辨率为800*480的液晶屏，若使用RGB888格式显示，一帧数据大小 = 3 * 800 * 480 = 1152000字节；若使用RGB565格式显示，一帧数据大小 = 2 * 800 * 480 = 768000字节。

一般来说，外置的液晶控制器会自带显存，而像STM32F429等集成液晶控制器的芯片可使用内部SRAM或外扩SDRAM用于显存空间。

液晶控制原理

因为控制液晶面板需要比较多的资源，所以大部分低级微处理器都不能直接控制液晶面板，需要额外配套一个专用液晶控制器来处理显示过程，外部微控制器只要把它希望显示的数据直接交给液晶控制器即可。而不带液晶控制器的PCB底板，只有小部分的电源管理电路，液晶面板的信号线与外部微控制器相连，直接控制。

STM32F429系列的芯片不需要额外的液晶控制器，即它把专用液晶控制器的功能集成到STM32F429芯片内部了，节省了额外的控制器成本。而STM32F1系列的芯片由于没有继承液晶控制器到芯片内部，所以只能驱动只带控制器的屏幕。

ILI9341液晶控制器简介

内部结构复杂。芯片中含有GRAM（即显存），GRAM中每个存储单元都对应液晶面板的一个像素点。通过液晶控制器内部各种模块共同作用把GRAM存储单元的数据转化为液晶面板的控制信号，使像素点呈现特定的颜色，而像素点组合起来则成为了一幅完整的图像。

ILI9341液晶控制器根据自身的IM[3:0]信号线电平决定了它与MCU的通讯方式，支持SPI、8080通讯方式。野火指南者中固定搭配8080（内部硬件电路处理），使用16根数据线的RGB565格式。即当IM[3:0]=0x8时，MCU接口模式为8080 MCU 16-bit bus interface II。

8080写时序

8080读时序

FSMC模拟8080时序

因为8080时序与FSMC（SRAM，NorFlash等）时序类似，所以只需将ILI9341液晶控制器当成一个存储器来使用。这样STM32就可以通过FSMC外设与ILI9341液晶控制器通信。

Tips：

百度上都是使用NorFlash的FSMC模式B时序模拟8080时序，但是其实SRAM的FSMC模式A时序模拟8080时序也是可行的。如果有读者有详细的说法可以在评论区更详细的展开。

液晶屏的信号线

FSCM_D[15:0]：数据信号。

FSMC_NE1：片选信号，低电平有效。

FSMC_NOE：读数据信号，低电平有效。

FSMC_NWE：写数据信号，低电平有效。

FSMC_RS：数据/命令信号。

高电平时，D[15:0]表示的是数据(RGB像素数据或命令数据)

低电平时，D[15:0]表示的是控制命令

LCD_RST：复位信号，低电平有效。

LCD_BL：背光信号，低电平有效。

LCD_TP：用于触摸屏的，它们是直接连接到xpt2046（触摸控制芯片），此处不讲。

STM32CubeMX配置FSMC

常规配置不展开，配置主频为72MHz。记住额外配置引脚（推挽输出）：PE1-LCD_RST、PD12-LCD_BL。

HCLK周期：HCLK配置为72MHz，即一个HCLK周期为1/72us = 13.8ns

13.8 * 26 = 358.8 > 355ns

13.8 * 1 = 13.8 > 10ns

测试部分

添加工程主目录下添加UserCode文件夹，将野火《液晶显示》的bsp_ili9341.c、bsp_ili9341.h、fonts.c和fonts.h文件放入文件夹中。

ILI9341_Init函数中注释掉ILI9341_GPIO_Config();ILI9341_FSMC_Config();

然后main函数中调用ILI9341_Init();

然后在添加测试函数：LCD_Test();

Tips：需要把编译优化等级跳-O0或-O1才能正常显示。-O2会出现碎花屏，-O3会出现白屏。

实验现象：

知识点分析

在FSMC中，Bank1一个存储块有4个区，每个区可以扩展SRAM或者NorFlash存储器，相当于一个Bank1可以扩展4个SRAM或者NorFlash存储器。

实验中使用了FSNC_NE1作为片选引脚。即选择了FSMC的Bank1的第一区，地址范围是0x6000 0000 - 0x63FF FFFF。

使用了D0~D15数据线，数据宽度16bit。即HADDR[25:1]与FSMC_A[24:0]对应连接，HADDR[0]未接。

相当于：

FSMC的地址为1时，对应HADDR的地址为10。

FSMC的地址为10时，对应HADDR的地址为100。

可发现，相对于FSMC地址，HADDR左移一位，即*2。

FSMC_A16接LCD的D/C引脚。

当A16高电平时，D[15:0]为数据。所以控制地址线A16输出1，则0x6000 0000 | (1<<17) = 0x6002 0000。这相当于数据地址。

当A16低电平时，D[15:0]为命令。所以控制地址线A16输出0，则0x6000 0000 | (0<<17) = 0x6000 0000。这相当于命令地址。

因此，
/***************************************************************************************
2^26 =0X0400 0000 = 64MB,每个 BANK 有4*64MB = 256MB
64MB:FSMC_Bank1_NORSRAM1:0X6000 0000 ~ 0X63FF FFFF
64MB:FSMC_Bank1_NORSRAM2:0X6400 0000 ~ 0X67FF FFFF
64MB:FSMC_Bank1_NORSRAM3:0X6800 0000 ~ 0X6BFF FFFF
64MB:FSMC_Bank1_NORSRAM4:0X6C00 0000 ~ 0X6FFF FFFF
****************************************************************************************/

/******************************* ILI9341 显示屏的 FSMC 参数定义 ***************************/
//FSMC_Bank1_NORSRAM用于LCD命令操作的地址
#define      FSMC_Addr_ILI9341_CMD         ( ( uint32_t ) 0x60000000 )

//FSMC_Bank1_NORSRAM用于LCD数据操作的地址
#define      FSMC_Addr_ILI9341_DATA        ( ( uint32_t ) 0x60020000 )

/**
  * @brief  向ILI9341写入命令
  * @param  usCmd :要写入的命令（寄存器地址）
  * @retval 无
  */
void ILI9341_Write_Cmd(uint16_t usCmd)
{
    * (__IO uint16_t *)(FSMC_Addr_ILI9341_CMD) = usCmd;
}

/**
  * @brief  向ILI9341写入数据
  * @param  usData :要写入的数据
  * @retval 无
  */
void ILI9341_Write_Data(uint16_t usData)
{
    * (__IO uint16_t *)(FSMC_Addr_ILI9341_DATA) = usData;
}

/**
  * @brief  从ILI9341读取数据
  * @param  无
  * @retval 读取到的数据
  */
uint16_t ILI9341_Read_Data(void)
{
    return (* (__IO uint16_t *)(FSMC_Addr_ILI9341_DATA));
}