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文章目录
- 1. 显示器分类
- 2. LCD简介
- 3. LCD驱动原理
- 4. LCD驱动芯片
- 5. LCD基本驱动步骤
- 6. FSMC介绍
- 1. FSMC简介
- 2. FSMC框图
- 3. FSMC时序
- 4. FSMC地址映射
- 5. FSMC相关寄存器
- 6. FSMC相关库函数
- 7. 代码实现
1. 显示器分类
| 显示器 | 举例 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 断码屏 | 数码管、计算器、遥控器 | 成本低，驱动简单，稳定 | 色彩单一，显示内容少 |
| 点阵屏 | 户外广告屏 | 任意尺寸，亮度高 | 贵，耗电，体积大 |
| LCD屏 | 显示器、电视屏、手机屏 | 成本低，色彩好，薄，寿命长 | 全彩稍差，漏光，拖影 |
| OLED屏 | 显示器、电视屏、手机屏 | 自发光，色彩最好，超薄，功耗低 | 比较贵，寿命短 |
2. LCD简介
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简介：
Liquid Crystal Display，即液晶显示器，利用液晶导电后透光性可变的特性，配合显示器光源、彩色滤波片和电压控制等工艺，最终可以在液晶阵列上显示彩色的图像。目前，液晶显示技术以TN、STN、TFT三种技术为主，TFT-LCD即采用了TFT技术的液晶显示器，也叫薄膜晶体管液晶显示器。 -
优点：
- 低成本：低至几块钱的价格
- 高解析度 ：高达500像素(500ppi)的分辨率，显示细腻
- 高对比度：高达1000:1的对比度，色彩清晰艳丽
- 响应速度快：高达1ms相应速度，显示效果好
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LCD的组成：
LCD（液晶显示器）的基本组成包括以下几个主要部分：
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玻璃基板（Glass Substrates）
- 上玻璃基板（Top Glass Substrate）: 通常带有彩色滤光片，用于产生彩色图像。
- 下玻璃基板（Bottom Glass Substrate）: 上面布有电极和TFT（薄膜晶体管）阵列，用于控制液晶分子的排列。
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背光源（Backlight）
背光源提供必要的光源，通常由LED组成，光通过液晶层后形成可见图像。背光源的重要组成部分有：
- 导光板（Light Guide Plate）: 将光均匀地分布在整个显示面板上。
- 反射板（Reflector）: 反射光线，提高亮度。
- 扩散板（Diffuser）: 使光均匀分布。
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驱动IC
- 驱动IC是LCD屏幕的核心部件之一，负责控制液晶分子的排列，从而控制显示内容。驱动IC通常位于玻璃基板的边缘，通过电极与液晶层相连。驱动IC接收来自显示控制器的信号，并根据这些信号来调整液晶分子的排列，以实现所需的显示效果。
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LCD接口分类：
接口 分辨率 特性 MCU ≤800*480 带SRAM，无需频繁刷新，无需大内存，驱动简单 RGB ≤1280*800 不带SRAM，需要实时刷新，需要大内存，驱动稍微复杂 MIPI 4K 不带SRAM，支持分辨率高，省电，大部分手机屏用此接口 - MCU接口
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特点:
- 简单控制：MCU（Microcontroller Unit）接口通常用于小尺寸、低分辨率的显示屏。控制简单，适合使用嵌入式系统进行开发。
- 低速数据传输：MCU接口的传输速度相对较低，适合显示静态图片和简单的UI界面。
- 常见类型：
8080和6800并行接口是常见的MCU接口类型，通常有8位、16位、18位和24位数据线。 - 应用场景：适用于家用电器、仪表盘、小型电子设备等不需要高刷新率和高分辨率显示的场景。
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优缺点：
- 优点：控制简单、成本低、容易实现和调试。
- 缺点：传输速度慢，不适合高分辨率和动态显示需求。
- RGB接口
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特点：
- 高速数据传输：RGB接口通过多条并行数据线传输红、绿、蓝三种颜色的数据，适合高分辨率和高速刷新显示屏。
- 色彩表现力强：支持24-bit、18-bit等高色深传输，能显示丰富的颜色细节。
- 应用场景：广泛应用于笔记本电脑、平板电脑、电视和高端显示器。
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优缺点：
- 优点：高传输速度、色彩丰富、适合动态视频和高分辨率图像。
- 缺点：数据线多，连接复杂，布线成本高，对电磁干扰较敏感。
- MIPI接口
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特点：
- 高带宽低功耗：MIPI（Mobile Industry Processor Interface） DSI（Display Serial Interface）是为移动设备设计的高带宽、低功耗接口，采用高速串行传输。
- 差分信号传输：采用差分信号传输，具有抗干扰能力强的优点。
- 集成度高：减少引脚数，提高数据传输效率，同时支持触摸屏控制信号的传输。
- 应用场景：广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备等便携式电子设备。
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优缺点：
- 优点：传输速度快、功耗低、抗干扰能力强、引脚数少，适合高分辨率和动态显示需求。
- 缺点：设计和实现较复杂，对硬件设计和信号完整性要求高。
总结：
- MCU接口适合低分辨率、低刷新率的显示应用，控制简单、成本低，但传输速度慢。
- RGB接口适合高分辨率、高刷新率的显示应用，传输速度快、色彩表现力强，但布线复杂、成本高。
- MIPI接口则适合移动设备和便携式电子设备，具有高带宽、低功耗和强抗干扰能力的特点，但实现较复杂。
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ILI9341驱动芯片：
- MCU接口：可以使用8、9、16或18位接口进行通信；
- SPI接口：可以使用3线或4线SPI接口进行通信；
- RGB接口：可以使用6、16或18位接口进行通信。
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三基色原理：
在计算机中，颜色通常使用32位的格式表示，称为ARGB888格式，其中A表示Alpha通道，R、G、B分别表示红、绿、蓝三个颜色通道。在单片机中，由于资源限制，颜色通常以16位或24位表示，分别称为RGB565和RGB888格式，其中RGB565使用16位来表示颜色，而RGB888使用24位来表示颜色。
3. LCD驱动原理
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LCD驱动原理：
LCD屏（MCU接口）驱动的核心是：驱动LCD驱动芯片
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LCD驱动过程：
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8080时序：
信号 名称 控制状态 作用 CS 片选 低电平 选中器件，低电平有效，先选中，后操作 WR 写 ↑ 写信号，上升沿有效，用于数据/命令写入 RD 读 ↑ 读信号，上升沿有效，用于数据/命令读取 RS 数据/命令 0=命/1=数 表示当前是读写数据还是命令，也叫DC信号 D[15:0] 数据线 无 双向数据线，可以写入/读取驱动IC数据 -
写时序
void lcd_wr_data(uint16_t data) { LCD_RS(1); /* 操作数据 */ LCD_CS(0); /* 选中 */ LCD_DATA_OUT(data); /* 数据 */ LCD_WR(0); /* WR低电平 */ LCD_WR(1); /* WR高电平 */ LCD_CS(1); /* 释放片选 */ } -
读时序
uint16_t lcd_rd_data(void) { uint16_t ram; /* 定义变量 */ LCD_RS(1); /* 操作数据 */ LCD_CS(0); /* 选中 */ LCD_RD(0); /* RD低电平 */ ram = LCD_DATA_IN; /* 读取数据 */ LCD_RD(1); /* RD高电平 */ LCD_CS(1); /* 释放片选 */ return ram； /* 返回读数 */ }
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4. LCD驱动芯片
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驱动芯片用于控制LCD的各种显示功能，整体功能复杂。常见型号ILI9341/ST7789等 。
一般我们只需要6条指令即可完成对LCD的基本使用
指令(HEX) 名称 作用 0XD3 读ID 用于读取LCD控制器的ID，区分型号用 0X36 访问控制 设置GRAM读写方向，控制显示方向 0X2A 列地址 一般用于设置X坐标 0X2B 页地址 一般用于设置Y坐标 0X2C 写GRAM 用于往LCD写GRAM数据 0X2E 读GRAM 用于读取LCD的GRAM数据 -
读ID指令
具体步骤：
- 设置RS为低电平（0），表示要发送命令;
- 将命令0xD3（读ID指令）写入数据线D[15:0];
- 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC;
- 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC;
- 将RS设置为高电平（1），表示要读取数据;
- 将CS信号保持低电平，继续选中LCD驱动IC;
- 触发RD信号的上升沿，从LCD驱动IC读取数据
- 读取数据线D[15:0]上的数据，这就是LCD控制器型号。
-
访问控制指令
具体步骤：
- 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
- 将命令0x36（访问控制指令）写入数据线D[15:0]；
- 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
- 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
- 设置RS为高电平（1），表示要写入参数数据；
- 将参数数据（MX, MY, MV, BGR）写入数据线D[15:0]；
- 再次触发WR信号的上升沿，将参数数据写入LCD驱动IC；
- 将CS信号置为高电平，取消对LCD驱动IC的选中状态。
-
X坐标设置指令
具体步骤：
- 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
- 将命令0x2A（X坐标设置指令）写入数据线D[15:0]；
- 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
- 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
- 设置RS为高电平（1），表示要写入参数数据；
- 将起始坐标（SC）写入数据线D[15:0]；
- 再次触发WR信号的上升沿，将起始坐标写入LCD驱动IC；
- 将结束坐标（EC）写入数据线D[15:0]；
- 再次触发WR信号的上升沿，将结束坐标写入LCD驱动IC；
- 将CS信号置为高电平，取消对LCD驱动IC的选中状态。
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Y坐标设置指令
具体步骤：
- 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
- 将命令0x2B（Y坐标设置指令）写入数据线D[15:0]；
- 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
- 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
- 设置RS为高电平（1），表示要写入参数数据；
- 将起始坐标（SP）写入数据线D[15:0]；
- 再次触发WR信号的上升沿，将起始坐标写入LCD驱动IC；
- 将结束坐标（EP）写入数据线D[15:0]；
- 再次触发WR信号的上升沿，将结束坐标写入LCD驱动IC；
- 将CS信号置为高电平，取消对LCD驱动IC的选中状态。
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写GRAM指令
具体步骤：
- 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
- 将命令0x2C（写GRAM指令）写入数据线D[15:0]；
- 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
- 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
- 设置RS为高电平（1），表示要写入数据；
- 准备要写入的像素点的颜色值（RGB565格式），写入数据线D[15:0]；
- 再次触发WR信号的上升沿，将像素点的颜色值写入LCD驱动IC；
- 如果需要连续写入多个像素点，数据线会自动自增，无需重新设置坐标。
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读GRAM指令
具体步骤：
- 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
- 将命令0x2E（读GRAM指令）写入数据线D[15:0]；
- 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
- 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
- 设置RS为高电平（1），表示要读取数据；
- 发送dummy数据，读取GRAM中的垃圾数据（dummy）；
- 依次读取R1G1和B1R2数据，每次读取一个像素点的颜色；
- 根据RGB565格式的颜色值，提取出红色、绿色和蓝色通道的值，并返回合并后的颜色值。
在这个过程中，需要连续读取3次数据，每次读取一个像素点的颜色值。其中，dummy数据用于丢弃GRAM中的垃圾数据，实际上不会被使用。而读取R1G1和B1R2数据则是实际的颜色值数据，需要根据RGB565格式进行处理，提取出红色、绿色和蓝色通道的值，最终合并成完整的颜色值。
读取某个点颜色函数代码：
uint16_t lcd_rd_data(void) { uint16_t ram; /* 定义变量 */ DATA_IN_MODE(); /* 设置数据输入 */ LCD_RS(1); /* 操作数据 */ LCD_CS(0); /* 选中 */ LCD_RD(0); /* RD低电平 */ ram = LCD_DATA_IN; /* 读取数据 */ LCD_RD(1); /* RD高电平 */ LCD_CS(1); /* 释放片选 */ DATA_OUT_MODE(); /* 设置数据输出 */ return ram； /* 返回读数 */ } uint16_t lcd_read_point(uint16_t x, uint16_t y) { uint16_t r = 0, g = 0, b = 0; /* 定义变量 */ lcd_set_cursor(x, y); /* 设置坐标 */ lcd_wr_regno(0X2E); /* 发读点命令 */ r = lcd_rd_data(); /* 假读 */ r = lcd_rd_data(); /* 读rg */ b = lcd_rd_data(); /* 读b */ g = r & 0XFF; /* 得到g值 */ return (((r >> 11) << 11) | ((g >> 2) << 5) | (b >> 11)); }将红色、绿色和蓝色分量组合成一个16位的颜色值并返回：
- 红色分量：将
r右移11位，获得红色分量的高5位，再左移11位放到返回值的高5位。 - 绿色分量：将
g右移2位，获得绿色分量的高6位，再左移5位放到返回值的中6位。 - 蓝色分量：将
b右移11位，获得蓝色分量的高5位，直接放到返回值的低5位。
这段代码通过指定坐标，发送读取命令，读取并组合红、绿、蓝三种颜色的分量，最后返回组合后的16位颜色值。每个颜色分量都经过适当的移位和合并操作，以符合16位颜色格式。
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5. LCD基本驱动步骤
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LCD驱动的一般过程
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电源初始化：
- 打开LCD电源并进行复位。
- 配置电源电压、时钟等参数。
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硬件接口初始化：
- 根据LCD的接口类型（MCU接口、RGB接口、MIPI接口等）配置MCU的GPIO引脚和通信协议。
- 根据LCD的接口类型（MCU接口、RGB接口、MIPI接口等）配置MCU的GPIO引脚和通信协议。
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寄存器配置：
- 通过写入特定命令到LCD控制器寄存器来配置显示参数，例如分辨率、颜色格式、扫描方向等。
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内存映射：
- 将LCD的显示内存映射到MCU的地址空间，方便后续的读写操作。
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显示测试：
- 进行显示测试，例如填充屏幕、显示图像等，确保LCD初始化成功。
8080底层操作函数
8080接口是一种并行通信接口，常用于LCD与MCU之间的数据传输。8080底层操作函数：
/* 8080 写数据 */ void lcd_wr_data (uint16_t data) { LCD_RS(1); /* 操作数据 */ LCD_CS(0); /* 选中 */ LCD_DATA_OUT(data); /* 数据 */ LCD_WR(0); /* WR低电平 */ LCD_WR(1); /* WR高电平 */ LCD_CS(1); /* 释放片选 */ } /* 8080 写命令 */ void lcd_wr_regno(uint16_t regno) { LCD_RS(0); /* RS=0,表示写寄存器 */ LCD_CS(0); /* 选中 */ LCD_DATA_OUT(regno);/* 命令 */ LCD_WR(0); /* WR低电平 */ LCD_WR(1); /* WR高电平 */ LCD_CS(1); /* 释放片选 */ }初始化LCD
初始化LCD的过程包括设置电源、配置寄存器和初始化显示内存等步骤。
/* 初始化LCD */ void lcd_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_BL脚时钟使能 */ LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_CS脚时钟使能 */ LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_WR脚时钟使能 */ LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_RD脚时钟使能 */ LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_RS脚时钟使能 */ LCD_DATA_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_DATA脚时钟使能 */ __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE(); __HAL_AFIO_REMAP_SWJ_NOJTAG(); /* 禁止JTAG, 使能SWD, 释放PB3,PB4两个引脚做普通IO用 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_BL_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽复用 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */ HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* LCD_BL引脚模式设置(推挽输出) */ gpio_init_struct.Pin = LCD_CS_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_CS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_CS引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_WR_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_WR_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_WR引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_RD_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_RD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_RD引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_RS_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_RS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_RS引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_DATA_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */ HAL_GPIO_Init(LCD_DATA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* LCD_DATA引脚模式设置 */ LCD_WR(1); /* WR 默认高电平 */ LCD_RD(1); /* RD 默认高电平 */ LCD_CS(1); /* CS 默认高电平 */ LCD_RS(1); /* RS 默认高电平 */ LCD_DATA_OUT(0XFFFF); /* DATA 默认高电平 */ /* 读取ID */ lcd_wr_regno(0xD3); lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 假读 */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 00 */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 93 */ lcddev.id <<= 8; lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 41 */ printf("lcddev_id:%#x \r\n", lcddev.id); /* 完成初始化序列 */ if (lcddev.id == 0x9341) lcd_ex_ili9341_reginit(); else lcd_ex_st7789_reginit(); /* 对LCD控制结构体赋值 */ lcddev.width = 240; lcddev.height = 320; lcddev.setxcmd = 0x2A; lcddev.setycmd = 0x2B; lcddev.wramcmd = 0x2C; lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd); lcd_wr_data(0); lcd_wr_data(0); lcd_wr_data((lcddev.width - 1) >> 8); lcd_wr_data((lcddev.width - 1) & 0XFF); lcd_wr_regno(lcddev.setycmd); lcd_wr_data(0); lcd_wr_data(0); lcd_wr_data((lcddev.height - 1) >> 8); lcd_wr_data((lcddev.height - 1) & 0XFF); /* 设置扫描方向 */ lcd_write_reg(0x36, 1 << 3); /* 点亮背光 */ LCD_BL(1); /* lcd_clear */ lcd_clear(0xFFFF); }实现画点函数
画点函数用于在指定位置显示一个像素点。
/* 画点 */ void lcd_draw_point(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color) { lcd_set_cursor(x, y); lcd_write_ram_prepare(); lcd_wr_data(color); }实现读点函数
读点函数用于读取指定位置的像素点颜色值。
/* LCD读数据 */ uint16_t lcd_rd_data(void) { volatile uint16_t ram; /* 防止被优化 */ GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; /* LCD_DATA 引脚模式设置, 上拉输入, 准备接收数据 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_DATA_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(LCD_DATA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); LCD_RS(1); /* RS=1,表示操作数据 */ LCD_CS(0); LCD_RD(0); lcd_opt_delay(2); ram = LCD_DATA_IN; /* 读取数据 */ LCD_RD(1); LCD_CS(1); /* LCD_DATA 引脚模式设置, 推挽输出, 恢复输出状态 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_DATA_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(LCD_DATA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); return ram; } /* 读点 */ uint16_t lcd_read_point (uint16_t x, uint16_t y) { uint16_t r = 0, g = 0, b = 0; /* 定义变量 */ lcd_set_cursor(x, y); /* 设置坐标 */ lcd_wr_regno(0X2E); /* 发读点命令 */ r = lcd_rd_data(); /* 假读 */ r = lcd_rd_data(); /* 读rg */ b = lcd_rd_data(); /* 读b */ g = r & 0XFF; /* 得到g值 */ return (((r >> 11) << 11) | ((g >> 2) << 5) | (b >> 11)); } -
6. FSMC介绍
1. FSMC简介
Flexible Static Memory Controller，灵活的静态存储控制器。- 用途： 用于驱动SRAM，NOR FLASH，NAND FLASH及PC卡类型的存储器。 它的主要作用是简化对这些存储器的访问，通过配置FSMC外设，可以直接使用指针操作来修改存储单元的内容，而不需要程序员去实现复杂的时序控制。
- 配置好FSMC后，可以定义一个指针指向这些存储器的地址，然后通过对指针的操作来读写存储单元的内容。FSMC会自动完成读写命令和数据访问操作，不需要程序员去关心时序控制的细节。
- FSMC外设配置好就可以模拟出时序。F1/ F4(407)系列大容量型号，且引脚数目在100脚以上的芯片都有FSMC接口，F4/F7/H7系列就是FMC接口。
2. FSMC框图
-
时钟逻辑控制
时钟控制逻辑负责生成和管理FSMC操作所需的时钟信号。这些时钟信号用于同步FSMC内部操作以及与外部设备的通信。主要功能包括：
- 时钟源选择：FSMC可以从系统时钟或其他预定时钟源获取时钟信号。时钟源的选择可能通过配置寄存器进行设置。
- 时钟分频：FSMC内部可以对输入时钟信号进行分频，以生成适合不同操作速度的时钟。分频比通过特定的配置寄存器设置。
- 时钟启停控制：根据需要，可以启动或停止FSMC的时钟，以节省功耗。时钟控制逻辑负责在需要时准确地启动或停止时钟信号。
-
控制单元
FSMC控制单元是FSMC的核心部分，负责管理与外部存储器的交互。主要功能包括：
- 地址映射：将处理器生成的虚拟地址映射到外部存储器的物理地址。这涉及地址总线和片选信号的生成和管理。
- 读写控制：生成读写操作的控制信号（如读使能、写使能）。这些信号用于协调处理器与外部存储器之间的数据传输。
- 时序控制：FSMC控制单元负责控制读写操作的时序，以确保与外部存储器的通信符合时序要求。这包括设置和保持时间的控制。
- 数据总线管理：管理数据总线的方向和数据传输。在读操作时，将外部存储器的数据传送到处理器；在写操作时，将处理器的数据传送到外部存储器。
- 错误检测与纠正：在数据传输过程中进行错误检测，并在可能的情况下进行纠正，以确保数据完整性。
-
通信引脚
通信引脚是FSMC与外部设备（如SRAM、NOR Flash、NAND Flash等）进行实际物理连接的接口。主要引脚包括：
-
使用FSMC驱动LCD
右边是FSMC控制屏幕的过程，使用的是
HADDR总线， CPU通过HADDR总线将控制信息发送给FSMC，然后FSMC再控制SRAM。 8080总线是CPU直接控制屏幕的方式，而HADDR总线是通过配置FSMC来控制屏幕的方式 。
3. FSMC时序
- 模式1：
- 这种模式适用于 SRAM/CRAM 存储器，其时序特性如下：
- 在读操作时，输出使能（OE）在读时序片选过程不翻转。
- 存在 NBL（Narrow Bus Low）信号，用于指示总线宽度。
- 不存在 NADV（NAND Address Valid）信号。
- 这种模式适用于 SRAM/CRAM 存储器，其时序特性如下：
- 拓展模式：
- 拓展模式相对于模式1来说，读写时序时间参数设置可以不同，以满足存储器读写时序不一样的需求。
- 拓展模式包括了模式A、模式B/2、模式C 和模式D，针对不同类型的存储器有不同的时序特性：
- 模式A：适用于 SRAM/PSRAM（CRAM）存储器，与模式1类似，但是在读操作时，输出使能（OE）在读时序片选过程翻转。
- 模式B/2：适用于 NOR FLASH 存储器，读操作时输出使能（OE）在读时序片选过程不翻转，不存在 NBL 信号，但有 NADV 信号。
- 模式C：也适用于 NOR FLASH 存储器，读操作时输出使能（OE）在读时序片选过程翻转，不存在 NBL 信号，但有 NADV 信号。
- 模式D：适用于带地址扩展的异步操作，读操作时输出使能（OE）在读时序片选过程翻转，不存在 NBL 信号，有 NADV 信号，且存在地址保存时间。
4. FSMC地址映射
针对FSMC存储块划分，可以进一步解释如下：
- 外部存储器划分为四个存储块：这意味着STM32可以与四个不同的外部存储器设备通信，每个设备都具有独立的存储空间。
- 每个存储块大小为256M字节：每个存储块都有256M字节的存储空间，可以容纳大量的数据。
- FSMC存储块1划分为四个区：存储块1是FSMC的一个特定区域，它被分成了四个区域，每个区域管理64M字节的空间。这种划分方式可以帮助对存储器进行更灵活的管理和组织。
-
HADDR与FSMC_A关系
-
LCD的RS信号线与地址线关系
5. FSMC相关寄存器
-
FSMC_BCR4、FSMC_BTR4、FSMC_BWTR4寄存器
-
FSMC_BCRx寄存器
-
FSMC_BTRx寄存器
-
FSMC_BWTRx寄存器
6. FSMC相关库函数
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Init ( SRAM_HandleTypeDef *hsram,
FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing,
FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *ExtTiming )
参数：
- SRAM_HandleTypeDef *hsram：这是指向 SRAM 句柄结构的指针。该结构包含了 SRAM 模块的配置信息，如 SRAM 的基地址、数据宽度、存储器库编号等。
- FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing：这是指向 SRAM 读写访问时序结构的指针。
FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef结构定义了时序参数，如地址设置时间、数据保持时间、总线转换时间、时钟分频、数据延迟和访问模式等。- FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *ExtTiming：这是指向扩展模式时序结构的指针（如果使用的话）。扩展模式允许在某些操作需要不同的时序时应用额外的时序配置。
功能：
HAL_SRAM_Init函数通过配置 FSMC 接口中的时序参数来初始化 SRAM 设备。具体步骤如下：
- 句柄初始化：函数首先初始化 SRAM 句柄 (
hsram)，包括设置基地址和其他配置参数。- 时序配置：设置 FSMC 的读写时序参数，这包括：
- 地址设置时间：在片选之前设置地址的时间。
- 数据保持时间：在操作完成之前保持数据的时间。
- 访问模式：如异步模式。
- FSMC 配置：配置 FSMC 外设的时序参数，具体包括：
- 设置 FSMC 控制寄存器，定义存储器类型、数据宽度、存储器库和读写时序参数。
- 配置控制信号，如片选、输出使能和写入使能线。
- 扩展模式（可选）：如果提供了
ExtTiming参数（非空），函数将配置扩展模式时序参数。扩展模式允许对某些操作使用不同的读写时序。- 启用 FSMC：一旦设置了时序配置，启用 FSMC 控制器开始与 SRAM 通信。
7. 代码实现
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LCD初始化函数
void lcd_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef fsmc_read_handle; FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef fsmc_write_handle; LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_CS脚时钟使能 */ LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_WR脚时钟使能 */ LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_RD脚时钟使能 */ LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_RS脚时钟使能 */ LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_BL脚时钟使能 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_CS_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; /* 推挽复用 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */ HAL_GPIO_Init(LCD_CS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_CS引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_WR_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_WR_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_WR引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_RD_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_RD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_RD引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_RS_GPIO_PIN; HAL_GPIO_Init(LCD_RS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LCD_RS引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LCD_BL_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */ HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* LCD_BL引脚模式设置(推挽输出) */ g_sram_handle.Instance = FSMC_NORSRAM_DEVICE; g_sram_handle.Extended = FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE; g_sram_handle.Init.NSBank = FSMC_NORSRAM_BANK4; /* 使用NE4 */ g_sram_handle.Init.DataAddressMux = FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE; /* 地址/数据线不复用 */ g_sram_handle.Init.MemoryDataWidth = FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16; /* 16位数据宽度 */ g_sram_handle.Init.BurstAccessMode = FSMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE; /* 是否使能突发访问,仅对同步突发存储器有效,此处未用到 */ g_sram_handle.Init.WaitSignalPolarity = FSMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW; /* 等待信号的极性,仅在突发模式访问下有用 */ g_sram_handle.Init.WaitSignalActive = FSMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS; /* 存储器是在等待周期之前的一个时钟周期还是等待周期期间使能NWAIT */ g_sram_handle.Init.WriteOperation = FSMC_WRITE_OPERATION_ENABLE; /* 存储器写使能 */ g_sram_handle.Init.WaitSignal = FSMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE; /* 等待使能位,此处未用到 */ g_sram_handle.Init.ExtendedMode = FSMC_EXTENDED_MODE_ENABLE; /* 读写使用不同的时序 */ g_sram_handle.Init.AsynchronousWait = FSMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE; /* 是否使能同步传输模式下的等待信号,此处未用到 */ g_sram_handle.Init.WriteBurst = FSMC_WRITE_BURST_DISABLE; /* 禁止突发写 */ /* FSMC读时序控制寄存器 */ fsmc_read_handle.AddressSetupTime = 0; /* 地址建立时间(ADDSET)为1个HCLK 1/72M = 13.9ns (实际 > 200ns) */ fsmc_read_handle.AddressHoldTime = 0; /* 地址保持时间(ADDHLD) 模式A是没有用到 */ /* 因为液晶驱动IC的读数据的时候，速度不能太快,尤其是个别奇葩芯片 */ fsmc_read_handle.DataSetupTime = 15; /* 数据保存时间(DATAST)为16个HCLK = 13.9 * 16 = 222.4ns */ fsmc_read_handle.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A; /* 模式A */ /* FSMC写时序控制寄存器 */ fsmc_write_handle.AddressSetupTime = 0; /* 地址建立时间(ADDSET)为1个HCLK = 13.9ns */ fsmc_write_handle.AddressHoldTime = 0; /* 地址保持时间(ADDHLD) 模式A是没有用到 */ /* 某些液晶驱动IC的写信号脉宽，最少也得50ns */ fsmc_write_handle.DataSetupTime = 1; /* 数据保存时间(DATAST)为2个HCLK = 13.9 * 2 = 27.8ns (实际 > 200ns) */ fsmc_write_handle.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A; /* 模式A */ HAL_SRAM_Init(&g_sram_handle, &fsmc_read_handle, &fsmc_write_handle); delay_ms(50); /* 尝试9341 ID的读取 */ lcd_wr_regno(0XD3); lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读到0X00 */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读取0x93 */ lcddev.id <<= 8; lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读取0x41 */ if (lcddev.id != 0X9341) /* 不是 9341 , 尝试看看是不是 ST7789 */ { lcd_wr_regno(0X04); lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读到0X85 */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读取0X85 */ lcddev.id <<= 8; lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读取0X52 */ if (lcddev.id == 0X8552) /* 将8552的ID转换成7789 */ { lcddev.id = 0x7789; } if (lcddev.id != 0x7789) /* 也不是ST7789, 尝试是不是 NT35310 */ { lcd_wr_regno(0XD4); lcddev.id = lcd_rd_data(); /* dummy read */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0X01 */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0X53 */ lcddev.id <<= 8; lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 这里读回0X10 */ if (lcddev.id != 0X5310) /* 也不是NT35310,尝试看看是不是NT35510 */ { /* 发送秘钥（厂家提供,照搬即可） */ lcd_write_reg(0xF000, 0x0055); lcd_write_reg(0xF001, 0x00AA); lcd_write_reg(0xF002, 0x0052); lcd_write_reg(0xF003, 0x0008); lcd_write_reg(0xF004, 0x0001); lcd_wr_regno(0xC500); /* 读取ID高8位 */ lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0X55 */ lcddev.id <<= 8; lcd_wr_regno(0xC501); /* 读取ID低8位 */ lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读回0X10 */ delay_ms(5); if (lcddev.id != 0X5510) /* 也不是NT5510,尝试看看是不是SSD1963 */ { lcd_wr_regno(0XA1); lcddev.id = lcd_rd_data(); lcddev.id = lcd_rd_data(); /* 读回0X57 */ lcddev.id <<= 8; lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读回0X61 */ 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 */ } } } } /* 特别注意, 如果在main函数里面屏蔽串口1初始化, 则会卡死在printf * 里面(卡死在f_putc函数), 所以, 必须初始化串口1, 或者屏蔽掉下面 * 这行 printf 语句 !!!!!!! */ printf("LCD ID:%x\r\n", lcddev.id); /* 打印LCD ID */ if (lcddev.id == 0X7789) { lcd_ex_st7789_reginit(); /* 执行ST7789初始化 */ } else if (lcddev.id == 0X9341) { lcd_ex_ili9341_reginit(); /* 执行ILI9341初始化 */ } else if (lcddev.id == 0x5310) { lcd_ex_nt35310_reginit(); /* 执行NT35310初始化 */ } else if (lcddev.id == 0x5510) { lcd_ex_nt35510_reginit(); /* 执行NT35510初始化 */ } else if (lcddev.id == 0X1963) { lcd_ex_ssd1963_reginit(); /* 执行SSD1963初始化 */ lcd_ssd_backlight_set(100); /* 背光设置为最亮 */ } lcd_display_dir(0); /* 默认为竖屏 */ LCD_BL(1); /* 点亮背光 */ lcd_clear(WHITE); } -
主函数
int main(void) { uint8_t lcd_id[12]; HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init(); /* 初始化LED */ oled_init(); lcd_init(); /* 初始化LCD */ sprintf((char *)lcd_id, "LCD ID:%04X", lcddev.id); /* 将LCD ID打印到lcd_id数组 */ while (1) { lcd_show_string(10, 40, 240, 32, 32, "STM32", GREEN); lcd_show_string(10, 80, 240, 24, 24, "TFTLCD TEST", BLUE); lcd_show_string(10, 110, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED); lcd_show_string(10, 130, 240, 16, 12, (char *)lcd_id, RED); /* 显示LCD ID */ oled_show_string(0, 5, "STM32", 24); oled_show_string(0, 33, "TFTLCD TEST", 16); oled_show_string(0, 51, "ATOM@ALIENTEK", 12); oled_refresh_gram(); LED0_TOGGLE(); /*红灯闪烁*/ delay_ms(1000); } } -
实验结果
声明：资料来源（战舰STM32F103ZET6开发板资源包）
- Cortex-M3权威指南(中文).pdf
- STM32F10xxx参考手册_V10（中文版）.pdf
- STM32F103 战舰开发指南V1.3.pdf
- STM32F103ZET6（中文版）.pdf
- 战舰V4 硬件参考手册_V1.0.pdf
