STM32CubeMX实战教程（七）——TFT_LCD液晶显示（附驱动代码）

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前言
材料
TFT_LCD
工程配置
进入代码
下载验证
结语

前言

想来想去，也不知道更新什么内容比较好了，犹豫了好久还是先跟大家讲讲液晶显示的配置吧，毕竟我觉得这个在很多项目中都非常实用，我个人是比较喜欢用一块TFT液晶来做显示终端的，大大的屏幕显示什么都方便，接到产品上面也显得特别高端，当然在考虑成本的情况下OLED和12864这些也是不错的选择。

材料

STM32F4正点原子探索者
开发板原理图
TFT_LCD（我这里用的是4.3寸的液晶，芯片为ILI9341，但理论上本驱动程序支持的芯片包括ILI9341/ILI9325/RM68042/RM68021/ILI9320/ILI9328/LGDP4531/LGDP4535/SPFD5408/1505/B505/C505/NT35310/NT35510/SSD1963等）
LCD驱动芯片的手册（这里用的是ILI9341）
有手就行

TFT_LCD

由于TFT_LCD的知识，比较多，我这里尽量简明扼要地讲讲我认为开发中需要用的部分

FSMC接口

FSMC，即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储器卡连接，STM32的FSMC接口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器。
FSMC的框图如下图所示：

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A0上面，那么当FSMC控制器写地址0的时候，会使得A0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，就是写数据了。这样，就把数据和命令区分开了，他们其实就是对应SRAM操作的两个连续地址。当然RS也可以接在其他地址线上，而这个板子是把RS接在A6上面。
这里需要注意:FSMC接口驱动LCD时，其实是将LCD当作一个外部的SRAM来驱动的，唯一不同就是TFTLCD有RS信号，但是没有地址信号
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UB/LB信号。

STM32的FSMC支持8/16/32位数据宽度，我们这里用到的LCD是16位宽度的，所以在设置的时候，选择16位宽就OK了。FSMC的外部设备地址映像，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。

STM32的FSMC存储块1（Bank1）用于驱动NOR FLASH/SRAM/PSRAM，被分为4个区，每个区管理64M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。
这里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]，而HADDR[26:27]对4个区进行寻址。如下表所示：

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]
STM32的FSMC存储块1 支持的异步突发访问模式包括：模式1、模式A~D等多种时序模型，驱动SRAM时一般使用模式1或者模式 A，这里我们使用模式A来驱动LCD（当SRAM用）

原理图

这里跟之前的实验一样是用的正点原子探索者开发板，MCU为STM32F407ZGT6，其中原理图的LCD部分如下：
对应芯片中的引脚呢，是这样的（有点多）：
其中部分引脚的功能呢，前面也已经讲到了，这里不再重复

复位脚和单片机的复位是接到一起的，也就是整个系统的复位，在程序中并没有额外操作

背光电源脚，开了屏幕才能亮

剩下几个脚是触摸屏才需要用到的，这里先不详说
ps：找到这些引脚的目的是在STM32CubeMX中进行比对，确保生成代码的引脚是对应的，要是引脚都对不上的话肯定驱动不起来咯，代码跑不了的第一步也是检查底层硬件对应情况，是个好习惯。

工程配置

这次做的是LCD显示字符串的配置，老规矩，基础配置不多说了，直接上图

我这边是开了一个LED灯作为系统运行指示的，LED配置具体也不说了哈，前面的
《STM32CubeMX实战教程（二）——按键点个灯》有详细介绍了。

然后这边最好开一个串口，并在程序中进行重定向，因为在驱动程序中需要打印一下LCD的ID，如果不开的话会卡在这里，具体会在后面程序分析的时候讲到，如果实在不想开启也可以将串口相关代码删掉，不影响系统运行。串口开启及重定向方法也可以参考《STM32CubeMX实战教程（六）——串口通信（为啥你的中文会乱码）》

在配置FSMC之前先把背光电源脚使能一下，这个不属于FSMC的内容，如果下载程序后屏幕亮不起来那么八成是这里出问题了。
根据原理图背光脚是PB15，配置为上拉高速，初始电平为低。

下面是FSMC的配置，先上图
外设中选择FSMC，配置如下：

这边的选择根据在FSMC介绍的时候都已经详细讲到了，这里就只进行大致的说明。
1.NOR Flash/PSRAM/SRAM/ROM/LCD 1，这里选择这个也就是STM32的FSMC存储块1（Bank1）了
2. Chip Select，选择Bank1的第四区，是根据原理图的映射管脚进行选择的，这里选择不同区对应的引脚是不同的
3. Memory Type，存储类型，这里当然是选择LCD接口，那么里面还可以选择其他的存储类型，如果需要使用其他类型的存储设备也可以详细了解
4. LCD Register Select，这里是选择RS脚，也就是命令/数据选择位，同样是根据原理图得知这里应该选择A6
5. Data，数据位，很明显从原理图看出有16个数据引脚，这里选择16bits就好
接下来这里有一件事情需要大家注意一下，就是最好将目前为止的引脚使能情况跟原理图中的一一对应，也就是检查一遍，虽然花不了多少时间，但是由于使能了大量的引脚，一旦出错那么整个工程就是失败的

参数配置如下：
这里需要使能读写不同的时序，也就是Write operation，下面的参数分别是：

地址建立的时钟周期
数据建立的时钟周期
总线转阶段持续时间
扩展地址建立时间
扩展数据建立时间
扩展总线建立时间
这里扩展的意思就是写时序，而上面几条是读时序。
参数设置的根据是LCD芯片手册中的驱动时序，不同的芯片需要根据不同的手册进行计算，但计算的方法都是一样的，时序如下：

其中红框中的部分就是我们需要的，显然，WR就是写时序，RD就是读时序，对ILI9341来说，数据保持时间，其实就是低电平持续时间，地址建立时间，相当于高电平持续时间。那么剩下就很简单了，由于F4的一个HCLK=6ns(1/168M)，稍加计算就可以得到需要多少个HCLK了。
到这里所有的工程配置工作就结束了，接下来偷个懒就进代码吧，怎么生成代码这里就不多说了。

进入代码

驱动程序引入

进来后第一件事当然是编译了，编译完后，需要加入一份驱动程序.，里面有头文件，.c文件和英文的字库，提取码为ljf5，是由正点原子的LCD驱动程序修改而来的，稍后我讲进行细致讲解。
我习惯将文件拷贝到工程目录的Drivers文件夹下，当然其他地方也是可以的，打开编译完成的工程，双击User目录，找到LCD文件夹里面，加入ILI93xx.c文件

并在C/C++选项卡中加入头文件路径。
然后如果是按照我之前的步骤配置过来的话，这个时候直接编译其实是没有任何问题的，非常简单（ps：串口重定向时需要在usart.h中包含头文件stdio.h，否则报错）

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

extern UART_HandleTypeDef huart1;

如果没有使能串口USART的话，在TFTLCD_Init函数里面有一句话需要注释掉，就是printf打印的这一句，应该是在482行这个位置，这句话负责打印检测到的LCD ID号，可以直接用串口助手看到。

				if(lcddev.id==0X5761)lcddev.id=0X1963;//SSD1963读回的ID是5761H,为方便区分,我们强制设置为1963
			} 
		}
	}   
	printf(" LCD ID:%x\r\n",lcddev.id); //打印LCD ID 未使能串口则注释掉  
	if(lcddev.id==0X9341)	//9341初始化
	{	 
		LCD_WR_REG(0xCF);  
		LCD_WR_DATA(0x00);

代码分析

在完成整个工程之前我先将这份驱动代码稍加分析，以及对其功能进行介绍，不然白拿的东西也不是自己的。
首先，打开ILI93xx.h也就是头文件，前面的一些变量申明暂且不用理会，那是在ILI93xx.c中调用的。可以直接看到最下面的函数部分，这边我将几个常用的，没讲到的也可以自己调用试试，现象也是显而易见的。

TFTLCD_Init

void TFTLCD_Init(void);				//初始化

LCD的初始化函数，这个是屏幕初始化必须的，这个函数非常长，里面也有详细的注释，主要是初始化各种不同型号的屏幕，所以适用的LCD也是非常多的，至于每一句是什么意思，这里也不需要深究了，因为不太建议自己重新写一份驱动，工程量大不说，还容易出错。
另外背光引脚在这里是有用到的，也就是倒数第二句点亮背光，所以整个工程我们不需要再去额外地操作这个引脚，只需要将其使能即可。

	LCD_Display_Dir(0);		//默认为竖屏
	GPIOB->ODR |= 1<<15;					//点亮背光
	LCD_Clear(WHITE);

LCD_Drawxxx

void LCD_Draw_Circle(uint16_t x0,uint16_t y0,uint8_t r);	//画圆
void LCD_DrawLine(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2);	//画线
void LCD_DrawRectangle(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2);	//画矩形

这几个是画图函数，x、y都是坐标，画圆中是原点坐标，划线中是起点和终点的坐标，矩形就是对角坐标（其实就是画四条线）

LCD_Fill

void LCD_Fill(uint16_t sx,uint16_t sy,uint16_t ex,uint16_t ey,uint32_t color);	//填充单色

填充函数，通常用来清楚某一行或者某一个区域内已经显示的内容，填充的颜色内容可以在上面的define找到，这里的所有需要颜色的函数都是取自这里的值

//画笔颜色
#define WHITE         	 0xFFFF
#define BLACK         	 0x0000	  
#define BLUE         	 0x001F  
#define BRED             0XF81F
#define GRED 			 0XFFE0
#define GBLUE			 0X07FF
#define RED           	 0xF800
#define MAGENTA       	 0xF81F
#define GREEN         	 0x07E0
#define CYAN          	 0x7FFF
#define YELLOW        	 0xFFE0
#define BROWN 			 0XBC40 //棕色
#define BRRED 			 0XFC07 //棕红色
#define GRAY  			 0X8430 //灰色
//GUI颜色

#define DARKBLUE      	 0X01CF	//深蓝色
#define LIGHTBLUE      	 0X7D7C	//浅蓝色  
#define GRAYBLUE       	 0X5458 //灰蓝色
//以上三色为PANEL的颜色 
 
#define LIGHTGREEN     	 0X841F //浅绿色
//#define LIGHTGRAY        0XEF5B //浅灰色(PANNEL)
#define LGRAY 			 0XC618 //浅灰色(PANNEL),窗体背景色

#define LGRAYBLUE        0XA651 //浅灰蓝色(中间层颜色)
#define LBBLUE           0X2B12 //浅棕蓝色(选择条目的反色)

LCD_Showxxxx

void LCD_ShowChar(uint16_t x,uint16_t y,uint8_t num,uint8_t size,uint8_t mode);						//显示一个字符
void LCD_ShowNum(uint16_t x,uint16_t y,uint32_t num,uint8_t len,uint8_t size);  						//显示一个数字
void LCD_ShowxNum(uint16_t x,uint16_t y,uint32_t num,uint8_t len,uint8_t size,uint8_t mode);				//显示 数字
void LCD_ShowString(uint16_t x,uint16_t y,uint16_t width,uint16_t height,uint8_t size,uint8_t *p);		//显示一个字符串,12/16字体

字符、数字、字符串的显示函数，这里单个字符/数字也可以用字符/数字串显示函数来显示，数字也可以用字符串显示函数来显示，但字符不能用数字显示函数来显示

输入的参数也是横纵坐标
字体大小参数（size）选择12/16/24/32分别指代不同的字号
字符显示的模式参数（mode）取1时为叠加方式，即不改变原来坐标内已有的东西，在上面进行显示，相当于和原来的东西重叠在一起，0则清除原来的东西并进行显示
该程序不支持中文显示，因为中文显示需要中文字库，所以会占用很大内存，非常浪费，以后会讲到如何利用外部内存加载字库进行中文显示

功能实现

说了这么多，其实就是为了点亮这个屏幕，那么怎么点亮呢，其实也很简单，初始化好了自然就亮了，这边我写了一套测试程序，大家可以借鉴一下。

main.c中引入头文件ILI93xx.h
在main函数中调用TFTLCD_Init函数，注意：必须在FSMC初始化函数也就是MX_FSMC_Init之后调用，因为这个函数是使能底层硬件的
可以写入你想显示的东西了

头文件

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "ILI93xx.h"
/* USER CODE END Includes */

main函数


  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_FSMC_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	TFTLCD_Init();		
  /* USER CODE END 2 */

 /* Infinite loop */
				LCD_Clear(GREEN);
			LCD_ShowString(30,40,210,24,24,"What a nice day!");	
		LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TFTLCD TEST");
		LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"2020/7/29"); 
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
 HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }