STM32F4驱动TFT LCD：原理、配置与实战教程-优快云博客

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LCD – TFTLCD 原理与配置

TFTLCD（薄膜晶体管液晶显示器）

简介

Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display
TFTLCD计技术是微电子技术与液晶显示器技术巧妙结合的一种技术。
TFT-LCD屏可视为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层的玻璃基板贴合彩色滤波片，下层玻璃有晶体管镶嵌。当有电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，借以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光片贴合，形成每个像素各包含红蓝绿三颜色，像素便构成了皮肤上的图像画面。
每一个像素上都设置有一个薄膜晶体管--->大大提高了图像质量

特点

亮度高
对比度高
层次感强
颜色鲜艳

原理

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接口说明：
（DB1_DB8，DB10DB17,总是按顺序连接MCU的D0~D15）
① LCD_CS:LCD片选信号
② LCD_WR:LCD写信号
③ LCD_RD: LCD读信号
④ DB[17:1]:16位双向数据线
⑤ LCD_RST:硬复位LCD信号
⑥ LCD_RS: 命令/数据标志（0：命令，1：数据）
⑦ BL_CTR:背光控制信号
⑧ T_MISO/T_MOST/T_PEN/T_CS/T_CLK,触摸屏接口信号

驱动

8080并口读/写过程为：
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，接着根据是读还是写数据置RD/WD 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
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驱动流程

硬复位

LCD_RST=0；
delay_ms(100);
LCD_RST=1;

初始化序列

不同厂家出厂的LCD的初始化序列是不同的，由厂家提供。

设置坐标

写GRAM指令

写入颜色数据(0X2C)

LCD显示

读GRAM指令

读出颜色数据(0X2E)

单片机处理

RGB565格式

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ILI9341指令格式说明

几条重要指令

0XD3

用来读取LCD控制器的ID
代码相同，ID不同——>执行不同的LCD驱动初始化——>兼容不同的LCD屏幕
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0X36

存储访问控制指令，可以控制ILI9341存储器的读写方向
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）

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0X2A

列地址设置指令，默认从左向右，从上到下的扫描方式，用于设置横坐标
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0<=SC<=EC<=239

0X2B

页（理解是行）地址设置指令，从左到右，从上到下的扫描方式下面，该指令用于设置纵坐标。
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0<=SP<=EP<=319

0X2C

写GRAM指令，在发送该指令后，可往LCD的GRAM里面写入颜色数据，支持连续写（地址自动递增）
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0X2E

读GRAM指令，用于读取ILI9341的显存，同0X2C指令，该指令支持连续读（地址自动递增）
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ILI9341收到指令后，第一次输出dummy数据（无效），第二次开始，读取到的才是有效的GRAM数据，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B1R1->G2B2->R3G3->~

FSMC简介

FSMC，灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位IPC存储器卡连接。

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FSMC驱动LCD

FSMC驱动外部SRAM时,外部SRAM的控制一般有:地址线(如A0_{A25)、数据线（如D0}D15)、写信号(WE,即WR)、读信号（OE,即RD)、片选信号(CS),如果SRAM支持字节控制,那么还有UBLB信号。
而TFTL CD的信号我们在前面介绍过,包括: RS、D0_{D15、WR、RD、CS.RST和BL等，其中真正在操作LCD的时候需要用到的就只有:RS、DO}D15、WR.RD和CS.其操作时序和SRAM的控制完全类似,唯一不同就是TFTLCD有RS信号,但是没有地址信号。
TFTLCD通过RS信号来决定传送的数据是数据还是命令,本质上可以理解为一个地址信号,比如我们把RS接在AO上面,那么当FSMC控制器写地址0的时候，会使得AO变为0，对TFTLCD来说，就是写命令。而FSMC写地址1的时候， A0将会变为1，对TFTLCD来说，就是写数据。这样把数据和命令区分开，对应SRAM操作的两个连续地址。当然RS也可以接在其他地址线上，战舰V3和精英板开发板都是把RS连接在A10上面,而探索者STM32F4把RS接在A6上面。
因此,可以把TFTLCD当成一个SRAM来用,只不过这个SRAM有2个地址,这就是FSMC可以驱动LCD的原理。

NOR PSRAM外设接口

STM32的FSMC将外部存储器划分为固定大小为256M字节的四个存储块
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存储块1

Bank1（存储块1）用于驱动NOR FLASH/SRAM/PSRAM，被分为四个区，每区管理54M字节空间，每个区都有独立的寄存器对所连接的存储器进行配置。Bank1 的256M字节空间由28根地址线[HADDR【27:0】]寻址。
HADDR是内部AHB地址总线，其中HADDR【25:0】来自外部存储器地址FSMC_A[25:0],HADDR[26:27]对四个区进行寻址。
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当Bank1接的是16位宽度存储器的时候: HADDR[25:1——>FSMC_A[24:0]
当Bank1接的是8位宽度存储器的时候: HADDR[25:0]——>FSMC_A[25:0]
不论外部接8位/16位宽设备,FSMC_A[0]永远接在外部设备地址A[0]

这里使用模式A来驱动LCD
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寄存器

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对于NORELASH/PSRAM控制器(存储块1)，通过ESMC BCRx、FSMC_BTRx和FSMC_ BWTRx寄存器设置（其中x=1~4,对应4个区)。通过这3个寄存器，可E设置FSMC访问外部存储器的时序参数，拓宽了可选用的外部存储器的速度范围。

EXTMOD:扩展模式使能位，控制是否允许读写不同的时序，需设置为1
WREN:写使能位。向TFTLCD写数据,故该位必须设置为1
MWID[1:0]:存储器数据总线宽度。00，表示8位数据模式;01表示16位数据模式;10和11保留。TFTLCD是16位数据线，所以设置WMID[1:0]=01."MTYP[1:0]:存储器类型。00表示SRAM、ROM; 01表示PSRAM:10表示NORFLASH;11保留。LCD当成SRAM,需要设置MTYP[1:0]=00.
MBKEN:存储块使能位。设置为1
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ACCMOD[1:0]:访问模式。00:模式A;01:模式B:10:模式C;11:模式D.
DATAST[7:0]:数据保持时间,等于: DATAST(+1)个HCLK时钟周期，DATAST最大为255。对ILI9341来说，其实就是RD低电平持续时间,最大为355ns,对STM32F1,一个HCLK=13.8ns (1/72M)，设置为15;对STM32F4,一个HCLK=6ns(1/168M)，设置为60。
ADDSET[3:0]:地址建立时间。表示:ADDSET (+1)个HCLK周期， ADDSET最大为15。对ILI9341来说，这里相当于RD高电平持续时间，为90ns,STM32F1的FSMC性能存在问题，即便设置为0，RD也有190ns的高电平,我们这里设置为1。而对STM32F4,则设置为15。

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ACCMOD[1:0]:访问模式。00:模式A;01:模式B:10:模式C;11:模式D,
DATAST[7:0]:数据保持时间，等于:DATAST(+1)个HCLK时钟周期, DATAST最大为255。对I LI9341来说,其实就是WR低电平持续时间，为15ns,不过ILI9320等则需要50ns。考虑兼容性,对STM32F1,一个HCLK=13.8ns (1/72M),设置为3;对STM32F4,一个HCLK=6ns(1/168M)，设置为9。
ADDSET[3:0]:地址建立时间。表示: ADDSET+1个HCLK周期， ADDSET最大为15。对ILI9341相当于WR高电平持续时间，为15ns。兼容ILI9320，对STM32F1设置为1。STM32F4,设置为8。

寄存器组合

ST官方库提供的寄存器定义，没有定义单独的寄存器，而是将他们进行组合。

FSMC BCR×和FSMC_BTRx,组合成BTCR[8]寄存器组
BTCR[0]对应FSMC BCR1,BTCR[1]对应FSMC BTR1
BTCR[2]对应FSMC BCR2,BTCR[3]对应FSMC BTR2
BTCR[4]对应FSMC_BCR3,BTCR[5]对应FSMC BTR3
BTCR[6]对应FSMC BCR4,BTCR[7]对应FSMC BTR4

F.SMC BWTRX则组合成BWTR[7]:
BWTR[O]对应FSMC_BWTR1，BWTR[2]对应FSMC_BWTR2
BWTRI4]对应FSMC BWTR3, BWTR[6]对应FSMC BWTR4