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使用RTT studio 和Cubemx联合开发Alios Things_第四节：使用SPI设备框架驱动ST7789 LCD屏幕。

前言

这个卡了好久，网上资料实在是太少了。其中比较迷惑的点是RTThread的SPI驱动框架底层实现了一部分hal库的功能，那么它把底层实现到了哪里？我的HAL_SPI_Transmit( )函数还应不应该使用？CubeMX帮我做到了哪里？
还有一个最关键的问题，我该如何将我的SPI设备融入RTT的框架里？

硬件

参考使用DMA+SPI驱动Aliyun Things 上的ST7789H2 LCD屏幕文章的硬件章节

CubeMX

SPI配置

这里只需要配置这两项就行，
本页面中传输字长，模式，波特率啥的已经被RTT接管。在这里插入图片描述
DMA配置，一定要配置。
在这里插入图片描述
引脚复用，一定要配置。
在这里插入图片描述
打开中断
在这里插入图片描述

工程配置

一定要生成单独的.c.h ，否则没有HAL_SPI_MspInit（）
在这里插入图片描述
结束，生成工程就行了。

RTT studio

开启SPI1总线设备

按照board.h中的提示
在这里插入图片描述
step1选择完后记得ctrl+S保存
在这里插入图片描述
step2
在这里插入图片描述
step3，只要复制过来就行
HAL_SPI_MspInit主要干两件事情，设置SPI1_SCK，SPI1_MOSI输出的引脚，设置SPI1_TX DMA。
在这里插入图片描述
step3的另一种做法：修改SConscript脚本，使hal库生成的spi.c加入编译，推荐使用
在这里插入图片描述
加入之后记得更新
在这里插入图片描述
step4：不需要做，CubeMX已经帮你做好了
在这里插入图片描述
到此为止，SPI1总线已经可以使用了。
大家可能比较迷惑，
第一个问题：
还没有初始化SPI，配置极性，配置数据宽度之类的，为什么就说SPI可以用了呢？
原因在于，RTT认为SPI是总线设备，不同的外设使用一个SPI总线设备的时候，需要不同的配置参数。所以，是一个具体的外设一套参数。这个具体在代码里可以提现出来。
第二个问题：
我并没有调用HAL_SPI_MspInit，它是怎么起作用的？
这个问题在挂载SPI设备的时候会细说。

到此为止，我们通过CubeMX配置好了SPI1的硬件引脚，通过RTT studio 配置好了SPI1设备，接下来我们要将我们的lcd挂载到SPI1总线设备上。大家先将代码下载进去，应该可以看到SPI1总线设备的。
在这里插入图片描述

挂载SPI设备

首先，在driver目录下新建ST7789.c, ST7789.h,
在这里插入图片描述
C文件里，包含#include <drv_spi.h>，定义引脚，定义LCD设备名称，定义LCD设备句柄。

#include <drv_spi.h>
#include "st7789.h"
#include <rtdbg.h>

#define LCD_PWR  GET_PIN(E,7)
#define LCD_RST  GET_PIN(B,2)
#define LCD_DC   GET_PIN(A,6)

#define LCD_SPI_NAME "spi10"

static struct rt_spi_device *lcd_dev;

H文件里，加入以下代码

#include <rtdevice.h>
#include <drv_common.h>

//LCD屏幕分辨率定义
#define LCD_Width   240
#define LCD_Height  240
#define LCD_RAM_SIZE LCD_Width*LCD_Height*2     //长240 宽240 色深2bit
#define Pixel_NUM (LCD_RAM_SIZE/2)

之后，我们要讲LCD设备挂载到SPI1总线设备上。
rt_hw_spi_device_attach函数形参如下：
const char *bus_name：总线名称，一般为"spix"
const char *device_name：设备名称, 挂在SPI1上的设备一般起名为"spi10",“spi11”…
GPIO_TypeDef *cs_gpiox：片选引脚所在的组，比如GPIOA
uint16_t cs_gpio_pin：片选引脚，比如GPIO_PIN_4

    rt_err_t ret;
    /**********************将LCD挂载到SPI1上*********************/
    ret = rt_hw_spi_device_attach("spi1", LCD_SPI_NAME, GPIOA, GPIO_PIN_4);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("rt_hw_spi_device_attach %s err ...\n",LCD_SPI_NAME);
        return -EBUSY;
    }

到此，我们定义一个函数将这些包含进去，并导出到shell

static int lcd_hw_init(void)
{
	...
}
MSH_CMD_EXPORT(lcd_hw_init,lcd_hw_init);

串口窗口中，可以看到执行lcd_hw_init函数后，已经挂载成功。
在这里插入图片描述
挂载成功之后，我们配置LCD设备的SPI属性。在上述代码之后，添加如下代码

    /**********************配置LCD设备需要的spi属性*********************/
    struct rt_spi_configuration cfg;
    cfg.data_width = 8;
    cfg.mode = RT_SPI_MASTER|RT_SPI_MODE_0|RT_SPI_MSB;
    cfg.max_hz =40 * 1000 * 1000;
    lcd_dev = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(LCD_SPI_NAME);
    if(lcd_dev == NULL){
        LOG_E("rt_device_find %s err ...\n",LCD_SPI_NAME);
        return -ENODEV;
    }
    else
    {
        ret = rt_spi_configure(lcd_dev, &cfg);
    }

这里我们就能看到， rt_spi_configure(lcd_dev, &cfg)该函数是将一套spi配置绑定到了一个设备上的。这个验证了之前我们所说的，一个设备一套参数的说法。在我们使用RTT SPI相关的API的时候，会自动判断之前占用总线的SPI设备和当前使用SPI的设备是否相同，不同的话会重新配置一次再执行收发操作。

插播一条：HAL_SPI_MspInit就是再rt_spi_configure中被调用的，调用顺序如下
rt_spi_configure()->函数指针configure，指向spi_configure()->stm32_spi_init()->HAL_SPI_Init()->HAL_SPI_MspInit();

到此为止，我们就完成了SPI的配置，之后就可以使用过RTT SPI相关的API了。
举一个例子来挖一下RTT的SPI发送函数干了啥，rt_spi_send是我们常用的SPI发送函数。

rt_inline rt_size_t rt_spi_send(struct rt_spi_device *device,
                                const void           *send_buf,
                                rt_size_t             length)
{
    return rt_spi_transfer(device, send_buf, RT_NULL, length);
}

struct rt_spi_device *device: 指明操作SPI总线的设备
const void *send_buf：发送缓冲
rt_size_t length：发送字长

该函数内联到rt_spi_transfer，向下挖：
在这里插入图片描述
插播一条：这里就可以看到，RTT对SPI的互斥操作是通过内建互斥量实现的，当前操作SPI的不是之前的设备的话是会重新配置的。继续往下翻
在这里插入图片描述
找到了，就是这个xfer（）是核心的发送语句，但这是一个函数指针，直接go to definition就到这里了
在这里插入图片描述
有一个意外发现的方法：ctrl+H全局搜索 “xfer =”
在这里插入图片描述
然后就找到了，xfer函数指针指向的是spixfer函数，继续往下挖
在这里插入图片描述
这里我们终于看到了HAL的引用，到此为止。
我当时就是到此为止哈哈哈哈，然后被大佬提醒这个函数末尾有需要注意的地方。
在这里插入图片描述
翻译翻译，就是说为了简化使用，你使不使用DMA，我都死等SPI传输结束。大家记住我们如果使用DMA的话，这里需要修改，怎么修改后面说。

编写驱动程序

完善C文件

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2022-01-15     12526       the first version
 */

#include <drv_spi.h>
#include "st7789.h"
#include <rtdbg.h>

#define LCD_PWR  GET_PIN(E,7)
#define LCD_RST  GET_PIN(B,2)
#define LCD_DC   GET_PIN(A,6)

#define LCD_SPI_NAME "spi10"

static struct rt_spi_device *lcd_dev;

static void LCD_Write_Cmd(uint8_t cmd)
{
    rt_pin_write(LCD_DC, PIN_LOW);
    rt_spi_send(lcd_dev, &cmd, 1);
}
static void LCD_Write_Data(uint8_t dat)
{
    rt_pin_write(LCD_DC, PIN_HIGH);
    rt_spi_send(lcd_dev, &dat, 1);
}
static 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);
}
static int lcd_hw_init(void)
{

    rt_err_t ret;
    /**********************将LCD挂载到SPI1上*********************/
    ret = rt_hw_spi_device_attach("spi1", LCD_SPI_NAME, GPIOA, GPIO_PIN_4);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("rt_hw_spi_device_attach %s err ...\n",LCD_SPI_NAME);
        return -EBUSY;
    }
    /**********************配置LCD设备需要的spi属性*********************/
    struct rt_spi_configuration cfg;
    cfg.data_width = 8;
    cfg.mode = RT_SPI_MASTER|RT_SPI_MODE_0|RT_SPI_MSB;
    cfg.max_hz =40 * 1000 * 1000;
    lcd_dev = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(LCD_SPI_NAME);
    if(lcd_dev == NULL){
        LOG_E("rt_device_find %s err ...\n",LCD_SPI_NAME);
        return -ENODEV;
    }
    else
    {
        ret = rt_spi_configure(lcd_dev, &cfg);
    }
    rt_pin_mode(LCD_PWR, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(LCD_RST, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(LCD_DC, PIN_MODE_OUTPUT);

    return ret;
}
MSH_CMD_EXPORT(lcd_hw_init,lcd_hw_init);
static int lcd_init(void)
{
    /*初始化SPI*/
    lcd_hw_init();

    /* 复位 */
    rt_pin_write(LCD_RST, PIN_LOW);
    rt_thread_delay(100);
    rt_pin_write(LCD_RST, PIN_HIGH);

    /* 关闭睡眠模式 */
    LCD_Write_Cmd(0x11);
    rt_thread_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);

    rt_pin_write(LCD_PWR, PIN_HIGH);
    return RT_EOK;
}
INIT_DEVICE_EXPORT(lcd_init);
int lcd_hw_write(uint8_t x0, uint8_t y0, uint8_t x1, uint8_t y1,
                    void *buffer, uint32_t size)
{
    LCD_Address_Set(x0, y0, x1, y1);
    rt_pin_write(LCD_DC, PIN_HIGH);
    rt_spi_send(lcd_dev, (void *)buffer, size);
    return RT_EOK;
}

完善H文件

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2022-01-19     12526       the first version
 */
#ifndef DRIVERS_ST7789_H_
#define DRIVERS_ST7789_H_

#include <rtdevice.h>
#include <drv_common.h>

//LCD屏幕分辨率定义
#define LCD_Width   240
#define LCD_Height  240
#define LCD_RAM_SIZE LCD_Width*LCD_Height*2     //长240 宽240 色深2bit
#define Pixel_NUM (LCD_RAM_SIZE/2)

int lcd_hw_write(uint8_t x0, uint8_t y0, uint8_t x1, uint8_t y1,
                    void *buffer, uint32_t size);
#endif /* DRIVERS_ST7789_H_ */

main.c里加入测试

#include <rtthread.h>
#include <drv_common.h>
#include <drivers/pin.h>
#include "st7789.h"

#define DBG_TAG "main"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

uint8_t data[LCD_RAM_SIZE];

int main(void)
{
    static uint16_t color;
    rt_tick_t t1,t2;

    while(1)
    {
        color +=0x3333;
        for(uint16_t j = 0; j < Pixel_NUM; j++)
        {
            data[j * 2] = color >> 8;
            data[j * 2 + 1] =  color;
        }
        t1 = rt_tick_get();
        lcd_hw_write(0, 0, LCD_Width-1, LCD_Height-1, data, LCD_RAM_SIZE);
        t2 = rt_tick_get();
        rt_kprintf("tick = %d\r\n", t2-t1);
        rt_thread_delay(500);
    }
    return RT_EOK;
}

此时，屏幕应该可以正常点亮了，可以看到执行一次全屏写入需要40 ticks，这明显是CPU在写，我们要修改为DMA传输方式
在这里插入图片描述

修改驱动程序为DMA方式

board.h里添加宏BSP_SPI1_TX_USING_DMA。
在这里插入图片描述
加入同步信号量，DMA传输完成之前，发送线程都得等待。
在这里插入图片描述
之前挖的死等的语句，也用宏屏蔽掉。
在这里插入图片描述
到此为止，SPI+DMA传输，使用RTT SPI框架就全部完成了。此时下载，打开串口能看到，CPU已经被解放到其他任务里去了。写入函数只耽误CPU 2个tick。
注意：这并不意味着DMA会加速一帧的传输，提高帧率。只是意味着CPU从以前的自己搬砖，变成了指挥别人搬砖了。所以write函数只是配置一些DMA参数就退出了，消耗时间会比之前少很多
在这里插入图片描述
吐槽一下，RTT资料好少。2013年的RTT参考手册都被我扒出来用了。但同时，RTT做的确实很漂亮。

版权声明：本文为CSDN博主「_Winston_」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_42039294/article/details/122574704

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_Winston_

我还没有学会写个人说明！

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