STM32L4单片机基础——使用SPI驱动LCD液晶屏
本篇详细的记录了如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的硬件SPI外设与ST7789通信,驱动16bit TFT-LCD 屏幕。
0. 前言
学习 SPI 外设驱动LCD屏幕没有必要手写驱动,学习这部分代码的目的是为了了解TFT-LCD的工作原理,每个像素点是如何显示的,不要花过多的精力在弄明白每个命令的意思,建议基于本驱动,学习一下打点,画线算法,画圆算法,画多边形算法等等,还可以学习显示英文字符,中文字符,最后还可以移植STemwin显示界面等等好玩的东西~
1. 准备工作
硬件准备
开发板
首先需要准备一个小熊派IoT开发板,并通过USB线与电脑连接。
LCD屏幕
小熊派开发板板载LCD屏幕大小1.3寸,分辨率240*240,色彩深度16bit,使用ST7789V2液晶控制器。
2.生成MDK工程
选择芯片型号
打开STM32CubeMX,打开MCU选择器:
搜索并选中芯片STM32L431RCT6
:
配置时钟源
如果选择使用外部高速时钟(HSE),则需要在System Core中配置RCC;
如果使用默认内部时钟(HSI),这一步可以略过;
这里我都使用外部时钟:
配置LCD控制GPIO
配置SPI2接口
查看小熊派LCD接口的原理图:
引脚对应表如下:
LCD引脚 | MCU引脚 |
---|---|
SPI2_MOSI | PC3 |
SPI2_CLK | PB13 |
LCD_WR_RS | PC6 |
LCD_RESET | PC7 |
LCD_POWER | PB15 |
MCU只需要通过SPI向LCD控制器发送命令/数据即可,所以硬件上接 SPI2 的 SCK 和 MOSI 引脚,软件上将SPI2配置为发送主机模式,接下来开始配置SPI2接口:
参数设置如下:
SPI2默认SCK引脚是PB10,和开发板不对应,所以重新修改引脚为PB13:
配置时钟树
STM32L4的最高主频到80M,所以配置PLL,最后使HCLK = 80Mhz
即可:
生成工程设置
代码生成设置
最后设置生成独立的初始化文件:
生成代码
点击GENERATE CODE
即可生成MDK-V5工程:
3. 编写LCD驱动(ST7789)—— 封装宏和底层函数
3.1. 封装控制LCD控制引脚高低电平的宏
控制引脚宏定义已经包含在 main.h
中,如图:
在编写驱动的过程中需要不断的控制这些控制引脚的电平,所以首先在 lcd_spi2_drv.h
头文件中编写控制这些引脚的宏:
#include "main.h" #define LCD_PWR(n) (n?\HAL_GPIO_WritePin(LCD_PWR_GPIO_Port,LCD_PWR_Pin,GPIO_PIN_SET):\HAL_GPIO_WritePin(LCD_PWR_GPIO_Port,LCD_PWR_Pin,GPIO_PIN_RESET)) #define LCD_WR_RS(n) (n?\HAL_GPIO_WritePin(LCD_WR_RS_GPIO_Port,LCD_WR_RS_Pin,GPIO_PIN_SET):\HAL_GPIO_WritePin(LCD_WR_RS_GPIO_Port,LCD_WR_RS_Pin,GPIO_PIN_RESET)) #define LCD_RST(n) (n?\HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port,LCD_RST_Pin,GPIO_PIN_SET):\HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port,LCD_RST_Pin,GPIO_PIN_RESET))
3.2. 宏定义屏幕分辨率和颜色值
//LCD屏幕分辨率定义 #define LCD_Width 240 #define LCD_Height 240 //颜色定义 #define WHITE 0xFFFF //白色 #define YELLOW 0xFFE0 //黄色 #define BRRED 0XFC07 //棕红色 #define PINK 0XF81F //粉色 #define RED 0xF800 //红色 #define BROWN 0XBC40 //棕色 #define GRAY 0X8430 //灰色 #define GBLUE 0X07FF //兰色 #define GREEN 0x07E0 //绿色 #define BLUE 0x001F //蓝色 #define BLACK 0x0000 //黑色
接下来开始在 lcd_spi2_drv.c
编写驱动程序~
3.3. 封装LCD控制引脚初始化函数
首先包含必要的头文件:
#include "lcd_spi2_drv.h" #include "gpio.h" #include "spi.h"
这个函数只能在本文件内由LCD初始化函数调用,所以使用static修饰为静态的:
/** *@brief LCD控制引脚和通信接口初始化 *@param none *@retval none */ static void LCD_GPIO_Init(void) { /* 初始化引脚 */ MX_GPIO_Init(); /* 复位LCD */ LCD_PWR(0); LCD_RST(0); HAL_Delay(100); LCD_RST(1); /* 初始化SPI2接口 */ MX_SPI2_Init(); }
3.4. 封装LCD发送数据和发送命令函数
数据都是由 SPI2 的MOSI发送,由 LCD_WR_RS 引脚指明该数据是命令还是数据。
首先在 spi.c
的最后调用HAL库封装一个函数,供驱动程序调用:
/* USER CODE BEGIN 1 */ /** * @brief SPI 发送字节函数 * @param TxData 要发送的数据 * @param size 发送数据的字节大小 * @return 0:写入成功,其他:写入失败 */ uint8_t SPI_WriteByte(uint8_t *TxData,uint16_t size) { return HAL_SPI_Transmit(&hspi2,TxData,size,1000); } /* USER CODE END 1 */
>不要忘了在spi.h中声明该函数! 然后基于spi发送字节函数,在**驱动文件中**继续封装一个向LCD发送数据的函数,一个向LCD发送命令的函数:
/** * @brief 写命令到LCD * @param cmd —— 需要发送的命令 * @return none */ static void LCD_Write_Cmd(uint8_t cmd) { LCD_WR_RS(0); SPI_WriteByte(&cmd, 1); } /** * @brief 写数据到LCD * @param dat —— 需要发送的数据 * @return none */ static void LCD_Write_Data(uint8_t dat) { LCD_WR_RS(1); SPI_WriteByte(&dat, 1); }
4. 编写LCD驱动(ST7789)—— 对照datasheet编程
4.1. 打开/关闭背光函数
这两个函数比较简单,直接调用控制LCD背光的引脚控制宏即可:
/** * @breif 打开LCD显示背光 * @param none * @return none */ void LCD_DisplayOn(void) { LCD_PWR(1); } /** * @brief 关闭LCD显示背光 * @param none * @return none */ void LCD_DisplayOff(void) { LCD_PWR(0); }
4.2. 指定显示RAM操作地址
根据数据手册,当要改变某个区域像素点的颜色时,首先应该确定X方向起始地址和X方向结束地址:
然后确定Y方向起始地址和Y方向结束地址:
最后再确定该区域内每个像素点的值(16bit):
综上,我们每次操作的时候都需要指定操作区域,所以编写该函数:
/** * @brief 设置数据写入LCD显存区域 * @param x1,y1 —— 起点坐标 * @param x2,y2 —— 终点坐标 * @return none */ void LCD_Address_Set(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2) { /* 指定X方向操作区域 */ LCD_Write_Cmd(0x2a); LCD_Write_Data(x1 >> 8); LCD_Write_Data(x1); LCD_Write_Data(x2 >> 8); LCD_Write_Data(x2); /* 指定Y方向操作区域 */ LCD_Write_Cmd(0x2b); LCD_Write_Data(y1 >> 8); LCD_Write_Data(y1); LCD_Write_Data(y2 >> 8); LCD_Write_Data(y2); /* 发送该命令,LCD开始等待接收显存数据 */ LCD_Write_Cmd(0x2C); }
## 4.3. 清屏函数 编写完指定显存操作区域后,趁热打铁,编写清屏函数就很简单啦,直接调用上面编写的函数,指定操作地址为全屏幕,然后循环发送颜色值即可:
#define LCD_TOTAL_BUF_SIZE (240*240*2) #define LCD_Buf_Size 1152 static uint8_t lcd_buf[LCD_Buf_Size]; /** * @brief 以一种颜色清空LCD屏 * @param color —— 清屏颜色(16bit) * @return none */ void LCD_Clear(uint16_t color) { uint16_t i, j; uint8_t data[2] = {0}; //color是16bit的,每个像素点需要两个字节的显存 /* 将16bit的color值分开为两个单独的字节 */ data[0] = color >> 8; data[1] = color; /* 显存的值需要逐字节写入 */ for(j = 0; j < LCD_Buf_Size / 2; j++) { lcd_buf[j * 2] = data[0]; lcd_buf[j * 2 + 1] = data[1]; } /* 指定显存操作地址为全屏幕 */ LCD_Address_Set(0, 0, LCD_Width - 1, LCD_Height - 1); /* 指定接下来的数据为数据 */ LCD_WR_RS(1); /* 将显存缓冲区的数据全部写入缓冲区 */ for(i = 0; i < (LCD_TOTAL_BUF_SIZE / LCD_Buf_Size); i++) { SPI_WriteByte(lcd_buf, (uint16_t)LCD_Buf_Size); } }
4.4. LCD初始化函数
至此,LCD的一些操作函数全部编写完成,最后编写初始化LCD模式的函数:
/** * @brief LCD初始化 * @param none * @return none */ void LCD_Init(void) { /* 初始化和LCD通信的引脚 */ LCD_GPIO_Init(); HAL_Delay(120); /* 关闭睡眠模式 */ LCD_Write_Cmd(0x11); HAL_Delay(120); /* 开始设置显存扫描模式,数据格式等 */ LCD_Write_Cmd(0x36); LCD_Write_Data(0x00); /* RGB 5-6-5-bit格式 */ LCD_Write_Cmd(0x3A); LCD_Write_Data(0x65); /* porch 设置 */ LCD_Write_Cmd(0xB2); LCD_Write_Data(0x0C); LCD_Write_Data(0x0C); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x33); LCD_Write_Data(0x33); /* VGH设置 */ LCD_Write_Cmd(0xB7); LCD_Write_Data(0x72); /* VCOM 设置 */ LCD_Write_Cmd(0xBB); LCD_Write_Data(0x3D); /* LCM 设置 */ LCD_Write_Cmd(0xC0); LCD_Write_Data(0x2C); /* VDV and VRH 设置 */ LCD_Write_Cmd(0xC2); LCD_Write_Data(0x01); /* VRH 设置 */ LCD_Write_Cmd(0xC3); LCD_Write_Data(0x19); /* VDV 设置 */ LCD_Write_Cmd(0xC4); LCD_Write_Data(0x20); /* 普通模式下显存速率设置 60Mhz */ LCD_Write_Cmd(0xC6); LCD_Write_Data(0x0F); /* 电源控制 */ LCD_Write_Cmd(0xD0); LCD_Write_Data(0xA4); LCD_Write_Data(0xA1); /* 电压设置 */ LCD_Write_Cmd(0xE0); LCD_Write_Data(0xD0); LCD_Write_Data(0x04); LCD_Write_Data(0x0D); LCD_Write_Data(0x11); LCD_Write_Data(0x13); LCD_Write_Data(0x2B); LCD_Write_Data(0x3F); LCD_Write_Data(0x54); LCD_Write_Data(0x4C); LCD_Write_Data(0x18); LCD_Write_Data(0x0D); LCD_Write_Data(0x0B); LCD_Write_Data(0x1F); LCD_Write_Data(0x23); /* 电压设置 */ LCD_Write_Cmd(0xE1); LCD_Write_Data(0xD0); LCD_Write_Data(0x04); LCD_Write_Data(0x0C); LCD_Write_Data(0x11); LCD_Write_Data(0x13); LCD_Write_Data(0x2C); LCD_Write_Data(0x3F); LCD_Write_Data(0x44); LCD_Write_Data(0x51); LCD_Write_Data(0x2F); LCD_Write_Data(0x1F); LCD_Write_Data(0x1F); LCD_Write_Data(0x20); LCD_Write_Data(0x23); /* 显示开 */ LCD_Write_Cmd(0x21); LCD_Write_Cmd(0x29); /* 清屏为白色 */ LCD_Clear(WHITE); /*打开显示*/ LCD_PWR(1); }
至此,驱动编写完成。
5. 测试驱动程序
在 main函数
中编写驱动测试代码,在 while(1)
之前添加如下代码:
// LCD_Init(); LCD_Clear(GREEN); //
测试结果如图:
绿绿的,是不是很好看哈哈(斜眼笑.jpg)~
至此,我们已经学会如何使用硬件SPI驱动LCD屏幕(ST7789),下一节将讲述如何使用硬件QSPI接口读写SPI Flash的数据。
- 点赞
- 收藏
- 关注作者
评论(0)