STM32F103以SPI 驱动128*128的TFT彩屏，LCD驱动为ST7735s，程序使用CubeMX的HAL库开发方式，另外也做了标准库的程序移植

0. 关于本文：

其实我一直都比较懒，不喜欢写博客。但网上关于详细讲解SPI驱动LCD的文章比较少，虽然也能下载到一些案例程序，但对于初学者来说，如果不懂LCD驱动的原理，不懂如何对文字和图片取模，即便拿到了别人的代码，也是一脸懵很难移植。所以写下本文，大家有不明白的，欢迎留言区一起交流，谢谢！

1. 实验任务：

本实验使用 STM32F103R6 芯片，通过软件SPI的方式，控制128*128分辨率的LCD，实现在液晶屏上显示汉字，英文，数字，图片等内容。

2. 实验效果展示：

3. 硬件设计

STM32F103 MCU	ST7735 显示屏
PA6	背光控制
PB13	SCK
PB15	MOSI
PB14	数据/命令切换
PC9	显示屏复位控制
PB12	从机选择

4. 硬件SPI和软件SPI的比较

本实验用的是软件SPI的方式来控制LCD。好处是可以使用任意的单片机引脚连接LCD，缺点是发送速度没有硬件SPI快，而且占用CPU资源。硬件SPI就是使用单片机特定的SPI引脚来进行通信。

	软件SPI	硬件SPI
速度	较慢	较快
CPU资源	需占用CPU资源	不占用CPU资源
引脚灵活性	较灵活，任意GPIO都可使用	只能使用指定的GPIO
对芯片要求	无需芯片集成硬件SPI功能	需芯片集成硬件SPI功能

5. 新建工程

选择左侧GPIO，参考硬件设计里面的引脚，将控制液晶屏的6个引脚全部设置为推挽输出低电平，不上拉不下拉，IO口的速度选择高速。如果需要串口调试的话，需要把串口也打开。

6. 文字取模

想在液晶屏上显示任意的文字，需要将文字在128*128的像素上描点，1表示该像素点是点亮的，0表示该像素点不亮。这样多个像素组合在一起，就显示出了一个文字。我们需要做的就是在软件里面输入文字，然后生成16进制的数组，在液晶屏上进行描点，将1的地方点亮，0的地方不点亮，将数组里面的内容全部描点后就变成了一个文字。

我们打开软件：PCtoLCD2002.exe，字模选项设置如下，然后输入文字，点击生成字模数组，将数组复制到程序里面，就可以显示文字了。

这里要说明一下，关于字体的大小，常用的有6*8，8*16，16*16，32*32。本实验所用汉字采用的是32*32像素大小，所以一个汉字，它的行和列都是32个像素点。在程序里面我们先将第一行，进行32次描点。然后对第二行进行32次描点，以此类推，直到32行全部描点。这样就形成了一个32行，32列的像素点，就组成了一个汉字。

7. 图片取模

如果我们想在液晶屏里面显示图片，需要先将图片用PS或者画图软件，转换成128*128的像素大小，因为我们液晶屏的像素就是128*128。下面以画图软件举例，将设置好的图片进行保存。

打开图片转换软件：Img2Lcd.exe，导入刚才设置好的图片，选择16位真彩色，然后点击保存，把图片生成的数组复制到程序里面。

8. 驱动芯片ST7735S的认知

我们知道在自然界中，红、绿、蓝是光学三原色（RGB），自然界中的任何颜色都可以由红、绿、蓝三原色来叠加组成。

举例：红色与绿色1：1叠加就组成了黄色，红色与绿色与蓝色1：1：1叠加就组成了白色。

红色是(R：255,G：0,B：0)，也就是0xFF0000。绿色（R：0,G：255,B：0)，也就是0x00FF00。蓝色就是(R：0,G：0,B：255），也就是0x0000FF。不同颜色的RGB值见下表：

虽然采用三个字节来表示RGB的颜色，能表示的颜色非常丰富，数据也非常的整齐。但是嵌入式系统常常资源有限，使用三个字节表示一个像素过于消耗内存，所以在小型嵌入式系统中，常常使用两个字节(16Bit)来表示一个像素的颜色。

我们的液晶屏用的驱动芯片是ST7735S，它也是用两个字节(16Bit)来表示一个像素的颜色。在(16Bit)的颜色系统中，常用的是5-6-5的组合形式，即红色占用5Bit，绿色占用6Bit，蓝色占用5Bit。如下图所示：

用两个字节表示红色为(R：32,G：0,B：0)，也就是0xF800，二进制为11111000 00000000.

上面的图片转换软件，输出的时候选择16位真彩色也是这个原因。但是输出的数组，每一个是8位，而每个像素点需要16位的RGB值表示颜色。所以我们在程序里面，针对每个像素点，需要写入两次，每个数据8位，从而组成16位的RGB值。

液晶屏有128*128个像素点，每个像素点需要写入两次，一共需要128*128*2个数据，也就是32768个数据。这也是为什么输出的图片数组有32768个的原因。

驱动芯片将某种颜色，以16进制的方式，写入到液晶屏的每一个像素点，然后所有128*128个像素点就组成了完整的图像。

9. 程序编写

以下程序是用HAL库编写，首先是对液晶屏进行初始化，打开背光灯。然后全屏显示红色、绿色、蓝色、黑色、白色。

再从左上角的第一个像素点X:Y(0:0)开始，垂直向下点亮8个像素点，这8个点就组成了一条直线。

再从坐标轴X:Y(0:0)开始，调用文字的数组，打印出8个汉字，“重庆工程，文字测试”。

再从坐标轴X:Y(10:80)开始，调用准备好的英文字体库，打印一串英文和数字。

最后再调用图片的数组，打印出一张图片。在while (1)里面不做任何操作。

驱动程序因为代码行太长了，这里不贴出。

int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

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

   unsigned char i=0;
   LCD_Init(); //液晶屏初始化
   LCD_BL_ON; //打开LCD显示屏的背光

   printf("LCD测试实验\n\r");
   Full_Display_Color(RED);//全屏显示红色
   HAL_Delay(500);
   Full_Display_Color(GREEN);//全屏显示绿色
   HAL_Delay(500);
   Full_Display_Color(BLUE);//全屏显示蓝色
   HAL_Delay(500);
   Full_Display_Color(BLACK);//全屏显示黑色
   HAL_Delay(500);
   Full_Display_Color(WHITE);//全屏显示白色
   HAL_Delay(500);

//   从X和Y的坐标轴(0,0)开始，向下画一条直线
   for(i=0; i<8; i++ )   Draw_Point(0, i, RED);
   HAL_Delay(1000);

//   在坐标X和Y，以字体为红色，背景为灰色，将数组Font_Image_test里面的第i个汉字打印出来
   for(i=0; i<4; i++ ) Display_Font(32*i,0,RED,GRAY0,Font_Image_test,i);
   for(i=0; i<4; i++ ) Display_Font(32*i,32,BLUE,GRAY0,Font_Image_test,4+i);

//   在坐标X和Y,以字体为红色，背景为灰色，显示英文字体
   Display_String(10,80,BLACK,RED,"STM32F103R6HAL");
   Display_String(10,100,BLACK,RED,"demo test!");
   HAL_Delay(1000);

   Display_Picture(Image_test);//全屏显示图片
   HAL_Delay(500);

/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}

以下程序是用标准库编写，液晶屏显示内容和HAL库编写的一样。驱动程序因为代码行太长了，这里不贴出。

int main(void)
{
unsigned char i=0;
   delay_init(72);
   delay_ms(200);
   LCD_Init(); //显示屏初始化
   GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); //打开LCD显示屏的背光

   DispColor(BLACK);//全屏显示黑色
   delay_ms(1000);
   DispColor(RED);//全屏显示红色
   delay_ms(1000);
   DispColor(GREEN);//全屏显示绿色
   delay_ms(1000);
   DispColor(BLUE);//全屏显示蓝色
   delay_ms(1000);
   DispColor(WHITE);//全屏显示白色
   delay_ms(1000);

   DrawPoint(0, 0, BLACK);//从X和Y的坐标轴(0,0)开始，向下画一条直线。
   DrawPoint(0, 1, BLACK);
   DrawPoint(0, 2, BLACK);
   DrawPoint(0, 3, BLACK);
   DrawPoint(0, 4, BLACK);
   DrawPoint(0, 5, BLACK);
   delay_ms(2000);

   for(i=0; i<4; i++ ) Gui_DrawFont_Num32(32*i,0,RED,GRAY0,Num[i]); //打印出汉字：重庆工程，文字测试
   for(i=0; i<4; i++ ) Gui_DrawFont_Num32(32*i,32,RED,GREEN,Num[4+i]);

   Gui_DrawFont_GBK16(10,64,BLACK,GRAY0,"STM32F103_HAL");//打印出英文
   Gui_DrawFont_GBK16(10,80,RED,GRAY2,"demo test!");

//   Gui_DrawFont_Num32_123(95,95,RED,GRAY0,Num[5]);//打印出5，4，3，2，1，0的倒计时
//   delay_ms(5000);
//   Gui_DrawFont_Num32_123(95,95,RED,GRAY0,Num[4]);
//   delay_ms(5000);
   Gui_DrawFont_Num32_123(95,95,RED,GRAY0,Num[3]);
   delay_ms(5000);
   Gui_DrawFont_Num32_123(95,95,RED,GRAY0,Num[2]);
   delay_ms(5000);
   Gui_DrawFont_Num32_123(95,95,RED,GRAY0,Num[1]);
   delay_ms(5000);
   Gui_DrawFont_Num32_123(95,95,RED,GRAY0,Num[0]);
   delay_ms(9000);

   DispPic(gImage_zhang123);//DispPic(gImage_zhang); 全屏显示一张图片
   delay_ms(5000);
   while(1)
   {   }
}