STM32CubeMX系列10——TFT-LCD的使用（FSMC接口、8080通信协议）

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1. 准备工作

1.1. 硬件准备

本章节会采用两种不同的方式驱动LCD屏。

第一种：FSMC接口
所用开发板：普中-准瑞-Z100 STM32F103开发板，主控STM32F103ZET6。

第二种：软件模拟 8080通信协议
所用开发板：正点原子Mini开发板，主控STM32F103RCT6。

所用显示屏：正点原子 2.8英寸 TFTLCD屏。

1. 大小：2.8 英寸；
2. 分辨率：320× 240；
3. 16 位真彩显示；
4. 接口：16位 8080 总线；
5. 自带触摸屏。

1.2. 8080总线

8080 并行接口由 INTEL 发明，被广泛应用于各类液晶显示器。

该接口可以选择 8位 或 16位数据线通信。

如果选择 8位数据线通信，则需要以下信号线，一共 13根线：

1. CS： OLED 片选信号；
2. WR：向 OLED 写入数据；
3. RD：从 OLED 读取数据；
4. D[7： 0]： 8 位双向数据线；
5. RST(RES)：硬复位 OLED；
6. DC：命令/数据标志（0，读写命令； 1，读写数据）。

如果选择 16位数据线通信，则需要以下信号线，一共 21根线：

1. CS： TFTLCD 片选信号；
2. WR：向 TFTLCD 写入数据；
3. RD：从 TFTLCD 读取数据；
4. D[15：0]： 16 位双向数据线；
5. RST：硬复位 TFTLCD；
6. RS：命令/数据标志（0，读写命令； 1，读写数据）。

8080 并口 读 / 写的过程为：

1. 拉低片选CS，选中 存储设备；
2. 根据要写入 / 读取的数据的类型，设置 DC / RS 为高（数据）/ 低（命令）；
3. 接着我们根据是 读数据，还是要 写数据 置 RD / WR为低；
4. 在 RD 的上升沿， 使数据锁存到数据线（D[7：0]）/ D[15：0]上；
5. 在 WR 的上升沿，使数据写入到 存储设备 里面；

时序图（8位和16为除了数据位数不一样，其他的都一样）

8080 并口写时序图

8080 并口读时序图

不难。

1.3. TFT_LCD

这里LCD采用的存储芯片是 ILI9341 液晶控制器，自带显存，其显存总大小为 172800 字节（240 * 320 * 18 / 8）。

• 320*240 对应到屏幕上是屏幕分辨率；
• 18 表示18 位模式，RGB 3个颜色分别 6个位，每个颜色就是 64个灰阶，然后三个颜色自由组合 就是 26万色，也就是说每个像素点的颜色可以有26万种；
• 8 表示前面的单位是 bit， / 8 之后是字节。
  

但实际上，我们采用的是 16位 模式，在该模式下， ILI9341 采用 RGB565 格式存储颜色数据，此时 ILI9341 的 18 位数据线与 MCU 的 16 位数据线以及 LCD GRAM 的对应关系如图：

9341总线	D17	D16	D15	D14	D13	D12	D11	D10	D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
MCU数据线（16位）	D15	D14	D13	D12	D11	NC	D10	D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	NC
LCD GRAM（16位）	R[4]	R[3]	R[2]	R[1]	R[0]	NC	G[5]	G[4]	G[3]	G[2]	G[1]	G[0]	B[4]	B[3]	B[2]	B[1]	B[0]	NC

可以看出，对于 ILI9341 芯片来说，有用的数据线是：D17-D13 和 D11-D1。但是，把有用的16根数据线引出来之后，刚好可以对应到 D0-D15。

然后看 LCD模块 的原理图。

不管模块的内部结构，直接看这个引出来的引脚（红框中间的标号），最下面的29-34号引脚是触摸屏相关的，这里先不管：

1. 1-4号引脚是对应的信号控制线；
2. 5号引脚是复位线，接在开发板的复位按钮上；
3. 6-21号引脚，也就是红框中间的 D0-D15，就是通信用的16根数据线；
4. 剩下的伸出去比较短的是 VCC 和 GND；
5. 23号引脚BL 和 28号引脚BL_VDD 是给LCD提供背光用的。

BL_VDD是电源输入，BL的输入电压大小决定亮度，可以用PWM控制，也可以直接输入高电平拉满即可。

注意：这里方框中间的标号，是以上面表格中MCU的数据位进行标注的。可以按照上面的表格对应到 ILI9341 芯片上。

简单来说用的是8080通信接口，不算RESET线的话，一共需要21根线。其他的内部原理不重要。

指令（简单看几个，了解了解意思就行，不用深究，挺多的也记不住）：

• 指令1：0XD3，用于读取 LCD 控制器的 ID。
  
• 指令2：0X36，这是存储访问控制指令，可以控制 ILI9341 存储器的读写方向，简单的说，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）。
  
  0X36 指令后面，紧跟一个参数，这里我们主要关注： MY、 MX、 MV 这三个位，通过这三个位的设置，我们可以控制整个 ILI9341 的全部扫描方向。
  
  就先这几个吧，知道有就行，具体的可以查看芯片手册。

1.4. FSMC

FSMC（Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器）：是STM32系列采用的一种新型的存储器扩展技术。能够与同步或异步存储器和 16 位 PC 存储器卡连接。在外部存储器扩展方面具有独特的优势，可根据系统的应用需要，方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展。

一般引脚数大于100的芯片才会有 FSMC 接口。

FSMC框图

可以看出，STM32 的 FSMC 将外部设备分为 3 类：

1. NOR/PSRAM 设备；
2. NAND设备；
3. PC 卡设备。

他们共用地址数据总线等信号，他们具有不同的 CS 以区分不同的设备。也可以将TFTLCD 当成 SRAM 来控制，实现LCD显示的效果。

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，共有1G。

2. 创建工程

2.1. 选择主控

选择开发板上对应的主控即可。

• 如果使用正点原子Mini开发板，就选STM32F103RCT6；
• 如果使用普中的开发板，就选STM32F103ZET6。

ZET6 有 FSMC接口，可以使用FSMC进行驱动，软件模拟8080接口也行（但是何必呢）。
RCT6 没有 FSMC接口的，只能使用软件模拟8080接口。

2.2. 系统配置

配置时钟源

配置debug模式（如果需要ST-Link下载及调试可以勾选）

配置时钟树（可以直接在HCLK那里输入72，然后敲回车会自动配置）

2.3. 配置工程目录

3. FSMC驱动LCD

3.1. FSMC配置

再看一下LCD引出的引脚的原理图，里面的标号已经说过了。
外面的标号是开发板上插座的 Label，对应到主控相应的接口引脚。

配置FSMC


参数默认。

背光引脚设置，直接保持高电平即可，也可以配置为PWM调节亮度。

生成工程。

3.2. 添加驱动

在工程目录添加 icode文件夹，在文件夹中创建LCD文件夹，在文件夹中创建lcd.c、lcd.h、font.h三个文件。

全部的代码文件在文章开头

添加源文件

添加头文件路径

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3.3. 测试程序

#include "lcd.h"

	// 其他的初始化完成之后
	LCD_Init();
	
	POINT_COLOR = RED;	// 画笔颜色
	LCD_ShowString(0, 0, 120, 20, 24, "Haozi");
	LCD_ShowNum(0, 24, 1234567, 7, 24);
	LCD_ShowChar(0, 48, 'A', 24, 0);
	
	LCD_Draw_Circle(100, 100, 20);
	LCD_DrawRectangle(80, 80, 40, 40);
	LCD_DrawLine(60, 60, 70, 70);

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4. 软件模拟8080并口驱动LCD

针对没有配备 FSMC 的主控，就只能采用软件模拟的方式进行驱动了。

4.1. 引脚配置

看一下正点原子手册LCD的原理图，在官方手册上，方框中间的标号是对应到 ILI9341 控制器上的标号。

但是我们不看这个，和上面保持一致，我把原理图重新画一下。

然后我们看看每个引脚都接到哪了，这里不管触摸功能，和上一章节一样，只需要看1-28号引脚，最下面的六个是 触摸功能有关的，先不管。

• 1号引脚 LCD_CS 对应 PC9
• 2号引脚 LCD_RS 对应 PC8
• 3号引脚 LCD_WR 对应 PC7
• 4号引脚 LCD_RD 对应 PC6
• 5号引脚 LCD_RST 对应 开发板复位键
• 6-21号引脚 LCD_D[17:1] 对应 PB[15:0]
• 23号引脚 LCD_LED 对应 PC10
• 剩下的都是 VCC 或者 GND

然后在CubeMX中配置这些引脚。PB0 - PB15、PC6 - PC10.
全部都是 推挽输出，上拉，输出速度High。
一共21个引脚。

4.2. 添加驱动

在工程目录添加 icode文件夹，在文件夹中创建LCD文件夹，在文件夹中创建lcd.c、lcd.h、font.h三个文件。

并在keil中添加.c文件和头文件。

其实，这里的驱动和上面的驱动，在对外的接口上基本都是一样的，只是函数内传输数据的实现方式不一样。

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4.3. 测试程序

测试程序和上面的一样。

#include "lcd.h"

	// 其他的初始化完成之后
	LCD_Init();
	
	POINT_COLOR = RED;	// 画笔颜色
	LCD_ShowString(0, 0, 120, 20, 24, "Haozi");
	LCD_ShowNum(0, 24, 1234567, 7, 24);
	LCD_ShowChar(0, 48, 'A', 24, 0);
	
	LCD_Draw_Circle(100, 100, 20);
	LCD_DrawRectangle(80, 80, 40, 40);
	LCD_DrawLine(60, 60, 70, 70);

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5. 补充说明

经过更改，两种驱动方式的工程，只有 lcd.c 和 lcd.h 中函数的内部实现不一样，不管你采用哪种驱动方式，在其他程序中调用的接口是一样一样的。

比如，在8080模拟驱动的程序中，写寄存器函数是这样的。

而在，FSMC驱动的代码中是这样的。

可以看到，函数名称是一样的，可以用相同的方式进行调用。其余的函数也都是一样的。

因此，在移植的时候也不用想太多，都可以一样的用。

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最后，后面会用这个LCD屏做一个简易的示波器项目，只需要一个开发板，和这个LCD屏即可实现，

代码也开源，欢迎去主页置顶文章中查看。

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