STM32硬件基础--LTDC显示图像

只看该作者 · 2020-6-26 14:50

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（实例代码下载地址：https://github.com/haidongqing/ltdc-demo）
LTDC是一种显示接口，主要被MCU用来连接TFT屏，这也是Lcd-Tft Display Controller（LTDC）的本意。各种常用的显示接口请参见这篇**：《各种显示接口DBI、DPI、LTDC、DSI、FSMC》https://blog.csdn.net/qq_23899395/article/details/90667169（向原作者致意！），文中详细描述了3大类显示接口：DBI、DPI和DSI。LTDC属于DPI（display pixel interface，显示像素接口，也称RGB接口），它不断地向显示器（TFT液晶屏）发送图像数据（即：不断刷新），液晶屏不需要具备显存，显存在MCU一端（片内RAM或外扩RAM）。可以直观地认为LTDC就是PC上的“显卡”。

作者：海东青电子
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只看该作者 · 2020-6-26 14:51

液晶屏上的像素点是一行、一行地显示出来的，扫描到最后一行后，再回到第一行扫描，如此循环往复，很像VGA显示器的工作模式。

只看该作者 · 2020-6-26 14:51

而且，LTDC的信号时序确实沿用了VGA的术语，为了便于理解LTDC的时序参数如何设置，先来看看关于传统的VGA的信号时序：《VGA原理详解》https://blog.csdn.net/shichao1470/article/details/81840978（向原作者致意！）。

只看该作者 · 2020-6-26 14:53

核心概念如下：

“显示器的扫描方式：扫描从屏幕左上角一点开始，从左向右逐点扫描。每扫描完一行,电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行同步；当扫描完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕左上方，同时进行场消隐，开始下一帧。

只看该作者 · 2020-6-26 14:53

从扫描方式中我们知道，行同步，场同步以及消隐区的概念。回到时钟上来。以行扫描为例子，在一行中由于需要行消隐，所以要求一定的时钟周期用于行消隐，当然也有行同步信号。”

上图中，1-6处是重点，是LTDC的主要参数，后面将详述。

只看该作者 · 2020-6-26 14:54

LTDC的功能框图：

只看该作者 · 2020-6-26 14:55

LTDC的信号可以分为两类：4个控制信号（像素时钟LCD_CLK、水平同步HSYNC、垂直同步VSYNC、数据有效DE）和3个RGB数据信号（8-bit x 3）。LTDC与液晶面板之间的通讯是“同步的”，受LCD_CLK的控制。

只看该作者 · 2020-6-26 14:55

STM32F746G-DISCO开发板有关TFT显示器的电路原理图如下：

只看该作者 · 2020-6-26 14:56

4个控制信号和3个RGB数据信号与图三相对应。除此之外，注意上图绿色框中的 LCD_BL_CTRL 和 LCD_DISP 2个信号线。LCD_BL_CTRL 控制电源芯片 STLD40D 的输出，当其高电平时有效，使得输出的 LCD_BL_A（阳极）与 LCD_BL_K（阴极）导通，TFT面板的背光打开。这样，LCD_BL_CTRL （板子上是PK3管脚）可以用来控制TFT面板是否显示。

只看该作者 · 2020-6-26 14:57

LCD_DISP（板子上是PI12管脚）用来控制 TFT面板是否进入休眠状态，见 RK043FN48H-CT672B 模组的参考手册：

只看该作者 · 2020-6-26 14:58

RK043FN48H-CT672B 是深圳晶鸿公司的带触摸的TFT液晶模组，其中液晶驱动IC型号为 OTA5180A，其数据手册里也有关于DISP信号的描述：

只看该作者 · 2020-6-26 14:58

这个DISP 名字实在是令人费解，换成 Standby 或 Sleep 就容易理解了，反正是需要给高电平，才能使液晶屏正常工作。 LCD_BL_CTRL 和 LCD_DISP 这2个信号线不是LTDC“标配”的，是液晶模组“特有”的，不同的模组可能有不同的控制信号，这里特别说明一下，后面需要用CUBEMX专门配置对应的GPIO。

只看该作者 · 2020-6-26 14:59

LTDC的硬件接口介绍完了，下面具体说说LTDC的控制逻辑。

只看该作者 · 2020-6-26 14:59

图七中的1-6 标号与图二的标号是一一对应的：

1、HSYNC，水平同步信号，需要指明它的脉宽，单位：像素时钟DCLK。

2、HBP，Horizontal Back Porch，水平同步信号后肩（后沿，后廓，一个意思），它之后就是真正的数据开始了。单位：像素时钟。

3、HFP，Horizontal Front Porch，水平同步信号前肩，表明一行结束，单位：像素时钟。

4、VSYNC，垂直同步信号，一帧的开始，需要指明宽度，单位：行。

5、VBP，Vertical Back Porch，垂直同步信号后肩，它之后就是一帧的首行数据开始了，单位：行。

6、VHP，Vertical Front Porch，垂直同步信号前肩，表明一帧结束，单位：行。

只看该作者 · 2020-6-26 15:00

再加上 Active Width（宽，像素，本例中为480）、Active height（高，像素，本例中为272），这8个数据是LTDC需要配置的最重要的参数。看看液晶控制芯片手册中对参数的要求：

上表给出了各个参数的范围，实际使用时可以在这个参考范围内做调整。注意，像素时钟DCLK的范围在5--12MHz，本例中将使用9.8MHz。

只看该作者 · 2020-6-26 15:01

这里还要介绍两个LTDC的重要概念：显示层（Layer）与窗口（Window）。LTDC支持2个Layer，每个Layer对应一个显存，也就是一个图像。LTDC可以将2个图像叠加，layer1在下、layer2在上。2个层可以分别被使能，可以单独使用，也可以一起叠加使用。显然，这种2个（硬件）图层的结构非常利于动画的实现。例如，layer1保持不动，layer2不停改变相对位置，则看到的是上面的图像（比如，动画人物）在背景图上运动。进一步，每个层都有一个活动的“窗口”，就是图像具体的显示位置和大小，即图七中的 Active display area。窗口的大小可以等同于图层的大小（满屏），也可以小于图层，这样的设计利于编程的灵活性。例如，当只需要显示1/4大小的图片时，可以定义一个1/4大小的窗口来显示图片，对应的显存也只需要1/4大小，节省内存。而且图片的显示位置可以动态调整。

只看该作者 · 2020-6-26 15:02

补充：关于图四中LCD_DE信号的说明：

只看该作者 · 2020-6-26 15:03

当 LCD_DE 为高电平时，LTDC向液晶面板输出数据有效（就是说，LCD_DE变高后，LCD_R[7:0]等24条数据线上的输出数据有效）。

至此，与LTDC有关的参数配置讲完了，下面可以使用CUBEMX具体来配置LTDC了。

只看该作者 · 2020-6-26 15:03

选择芯片 STM32F746NG：

只看该作者 · 2020-6-26 15:04

配置外部晶振：