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[AT32L021] 【AT-START-L021测评】+单片机SPI外设驱动SPI显示屏

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 楼主| suncat0504 发表于 2024-12-8 16:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
SPI外设, SPI显示屏, AT-START-L021测评, 单片机

在调通了软件模拟方式驱动SPI显示屏后，开始着手使用单片机SPI外设驱动SPI显示屏。前贴说过，由于SPI显示屏还有RST、DC、BL引脚，所以不可能完全由单片机的SPI外设来实现显示驱动。另外考虑到CS在显示驱动中的处理，决定这个CS也由软件控制GPIO来实现，这样的话，不需要复用GPIO口给CS了，而是依旧使用普通的GPIO输出模式提供CS信号。另外由于驱动SPI显示屏时，是不需要返回信息的，是单片机单方面发送数据给SPI显示屏，所以MISO这个数据通讯线其实是没什么用的，但不知道不使用它会不会有麻烦，所以实际编程时保留了这个GPIO口的功能复用。以下是在以外设驱动SPI显示屏时 的GPIO口和SPI外设的初始化处理：

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  1. // 使用SPI1外设，关联GPIO口：PA4，PA5,PA6，PA7
    


  2. 

  3. void TFT_Init_Gpio_SPI(void) {
    


  4. 

  5. gpio_init_type gpio_initstructure;
    


  6. 

  7. spi_init_type spi_init_struct; // SPI外设
    


  8. 

  9. printf("\r\n TFT_Init_Gpio_SPI");
    


  10. 

  11. // SPI主机
    


  12. 

  13. crm_periph_clock_enable(TFT_PORT_PERIPH_CLOCK, TRUE);
    


  14. 

  15. // SPI1主机
    


  16. 

  17. gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE5, GPIO_MUX_0);
    


  18. 

  19. gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE7, GPIO_MUX_0);
    


  20. 

  21. gpio_default_para_init(&gpio_initstructure);
    


  22. 

  23. // PA1 - RST, PA2 - SC, PA3 - BL
    


  24. 

  25. gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
    


  26. 

  27. gpio_initstructure.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
    


  28. 

  29. gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
    


  30. 

  31. gpio_initstructure.gpio_pins = TFT_RST_PIN | TFT_DC_PIN | TFT_BL_PIN | TFT_CS_PIN ;
    


  32. 

  33. gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;
    


  34. 

  35. gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  36. 

  37. // PA4 ～ PA7 : SPI1外设
    


  38. 

  39. /* 主机SCK引脚：PA5 */
    


  40. 

  41. gpio_initstructure.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
    


  42. 

  43. gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_DOWN;
    


  44. 

  45. gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;
    


  46. 

  47. gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
    


  48. 

  49. gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_5;
    


  50. 

  51. gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  52. 

  53. gpio_initstructure.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
    


  54. 

  55. gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;
    


  56. 

  57. gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;
    


  58. 

  59. gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
    


  60. 

  61. gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_6;
    


  62. 

  63. gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  64. 

  65. /* 主机mosi引脚：PA7 */
    


  66. 

  67. gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;
    


  68. 

  69. gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;
    


  70. 

  71. gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_7;
    


  72. 

  73. gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  74. 

  75. // 初始化SPI外设
    


  76. 

  77. crm_periph_clock_enable(CRM_SPI1_PERIPH_CLOCK, TRUE);
    


  78. 

  79. spi_default_para_init(&spi_init_struct);
    


  80. 

  81. spi_init_struct.transmission_mode = SPI_TRANSMIT_FULL_DUPLEX;
    


  82. 

  83. spi_init_struct.master_slave_mode = SPI_MODE_MASTER;
    


  84. 

  85. spi_init_struct.mclk_freq_division = SPI_MCLK_DIV_2;
    


  86. 

  87. spi_init_struct.first_bit_transmission = SPI_FIRST_BIT_MSB;
    


  88. 

  89. spi_init_struct.frame_bit_num = SPI_FRAME_8BIT;
    


  90. 

  91. spi_init_struct.clock_polarity = SPI_CLOCK_POLARITY_LOW;
    


  92. 

  93. spi_init_struct.clock_phase = SPI_CLOCK_PHASE_1EDGE;
    


  94. 

  95. spi_init_struct.cs_mode_selection = SPI_CS_SOFTWARE_MODE;
    


  96. 

  97. spi_init(SPI1, &spi_init_struct);
    


  98. 

  99. spi_enable(SPI1, TRUE);
    


  100. 

  101. }

这里需要注意的是SPI外设的工作频率设置，
spi_init_struct.mclk_freq_division = SPI_MCLK_DIV_2;

在这个地方我花了好多时间，最后才发现，分频系数不能太高。在原来的例程中，是设置为16的。我在这个例程基础上的改造，花了大半天时间，都没有获得成功。最后在2分频、3分频时，才显示正常。

显示屏初始化部分的代码：
复制
  1. // 使用SPI1外设，关联GPIO口：PA4，PA5,PA6，PA7
    

  2. void TFT_Init_Gpio_SPI(void) {
    

  3.     gpio_init_type gpio_initstructure;
    

  4.     spi_init_type spi_init_struct;      // SPI外设
    

  5.     
    

  6.     printf("\r\n TFT_Init_Gpio_SPI");
    

  7.     
    

  8.     // SPI主机
    

  9.     crm_periph_clock_enable(TFT_PORT_PERIPH_CLOCK, TRUE);
    


  10. 

  11.     // SPI1主机
    

  12.     gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE5, GPIO_MUX_0);
    

  13.     gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE7, GPIO_MUX_0);
    


  14. 

  15.     gpio_default_para_init(&gpio_initstructure);
    


  16. 

  17.     // PA1 - RST, PA2 - SC, PA3 - BL
    

  18.     gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
    

  19.     gpio_initstructure.gpio_out_type  = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
    

  20.     gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
    

  21.     gpio_initstructure.gpio_pins = TFT_RST_PIN | TFT_DC_PIN | TFT_BL_PIN | TFT_CS_PIN ;
    

  22.     gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;
    

  23.     gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    

  24.     
    

  25.     
    

  26.     // PA4 ～ PA7 : SPI1外设
    


  27. 

  28.     /* 主机SCK引脚：PA5 */
    

  29.     gpio_initstructure.gpio_out_type       = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
    

  30.     gpio_initstructure.gpio_pull           = GPIO_PULL_DOWN;
    

  31.     gpio_initstructure.gpio_mode           = GPIO_MODE_MUX;
    

  32.     gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
    

  33.     gpio_initstructure.gpio_pins           = GPIO_PINS_5;
    

  34.     gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  35. 

  36.     gpio_initstructure.gpio_out_type       = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
    

  37.     gpio_initstructure.gpio_pull           = GPIO_PULL_UP;
    

  38.     gpio_initstructure.gpio_mode           = GPIO_MODE_MUX;
    

  39.     gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
    

  40.     gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_6;
    

  41.     gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  42. 

  43.     /* 主机mosi引脚：PA7 */
    

  44.     gpio_initstructure.gpio_pull           = GPIO_PULL_UP;
    

  45.     gpio_initstructure.gpio_mode           = GPIO_MODE_MUX;
    

  46.     gpio_initstructure.gpio_pins           = GPIO_PINS_7;
    

  47.     gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);
    


  48. 

  49.    
    

  50.     // 初始化SPI外设
    

  51.     crm_periph_clock_enable(CRM_SPI1_PERIPH_CLOCK, TRUE);
    

  52.     
    

  53.     spi_default_para_init(&spi_init_struct);
    

  54.     
    

  55.     spi_init_struct.transmission_mode = SPI_TRANSMIT_FULL_DUPLEX;
    

  56.     spi_init_struct.master_slave_mode = SPI_MODE_MASTER;
    

  57.     spi_init_struct.mclk_freq_division = SPI_MCLK_DIV_2;
    

  58.     spi_init_struct.first_bit_transmission = SPI_FIRST_BIT_MSB;
    

  59.     spi_init_struct.frame_bit_num = SPI_FRAME_8BIT;
    

  60.     spi_init_struct.clock_polarity = SPI_CLOCK_POLARITY_LOW;
    

  61.     spi_init_struct.clock_phase = SPI_CLOCK_PHASE_1EDGE;
    

  62.     spi_init_struct.cs_mode_selection = SPI_CS_SOFTWARE_MODE;
    


  63. 

  64.     spi_init(SPI1, &spi_init_struct);
    


  65. 


  66. 

  67.     spi_enable(SPI1, TRUE);
    

  68.     
    

  69. }

在原来使用软件模拟方式驱动时，可以用逻辑分析仪获得非常标准的SPI通讯过程，但改成单片机SPI外设后，逻辑分析仪获得的并行就比较不能理解了，如下图所示：

1b3d609f7451be18d35197cf94f3be4e
98e1da0889d26e36e282bfbd313ac148

这是以50MHz采样的结果，由于SPI外设通讯速度很快，SPI通讯信号不正常。上图中是SPI显示屏初始化处理的部分，可以看到与预定的初始化代码已经严重偏离。所以换成100MHz的采样率进行再次测量，在这个采样率下是没办法采集所有通道了，只能显示3个通道。

5a551e6e16a0316790ace839c099404c
初始化部分的波形
59febffc43523529706142f862cd4eaa
这时的波形才是是正常的，能看到0x36，0x00，0x3A，0x05等初始化代码。显示屏上的测试结果与编程预期也是一致的。但注意看SPI的时钟SCLK：
a2f84163d971ea68e2999667f825a982
显然不是均匀的，不知道是不是我的逻辑分析仪精度不够测的不准，还是实际就是这样的。
测试结果：
测试结果.gif
这程序代码：
复制
  1. int main(void) {
    

  2.     uint32_t cnt=0;
    

  3.     
    

  4.     system_clock_config();        // 配置系统时钟
    

  5.     at32_board_init();            // 板级初始化
    

  6.     uart_print_init(115200);
    

  7.     
    

  8.     delay_us(100);                // 延迟
    

  9.     
    

  10.     // 设置工作模式：软件模拟、外设SPI
    

  11.     lcddev.mode=HARD_FULL; 
    

  12.     //lcddev.mode=SOFT; 
    

  13.     
    

  14.     TFT_Init();
    

  15.     TFT_Clear(BLACK);
    

  16.     TFT_ShowString(0, 0, 16, "Hello 21ic & Artery" , 0);
    

  17.     
    

  18.     while(cnt<1000) {
    

  19.     cnt++;
    

  20.     TFT_ShowNum(0, 16, cnt, 8 , 16);
    

  21. }
    

  22.     
    

  23.     while(1) {
    

  24.     //gpio_bits_toggle(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);
    

  25.     at32_led_toggle(LED4);
    

  26.     delay_ms(500);
    

  27.     at32_led_toggle(LED4);
    

  28.     at32_led_toggle(LED2);
    

  29.     delay_ms(500);
    

  30.     at32_led_toggle(LED2);
    

  31.     at32_led_toggle(LED3);
    

  32.     delay_ms(500);
    

  33.     at32_led_toggle(LED3);
    

  34.     }
    

  35.     
    

  36. }

SPI显示屏部分的处理代码与之前软件模拟方式驱动大体一致，区别在于字节数发送部分。
复制
  1. //向液晶屏写一个8位数据
    

  2. void TFT_SendByte(unsigned char byte) {
    

  3.         unsigned char counter;
    

  4.     
    

  5.     if (lcddev.mode == SOFT) {
    

  6.     //printf("\r\n soft ... TFT_SendByte = %02x ", byte);
    

  7.     // 软件模拟方式发送
    

  8.     for (counter = 0; counter < 8; counter++) {
    

  9.         gpio_bits_reset(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);         // SCK=0
    

  10.             
    

  11.         if ((byte & 0x80) == 0) {
    

  12.             gpio_bits_reset(TFT_PORT, TFT_MOSI_PIN);    // MOSI=0
    

  13.         } else {
    

  14.             gpio_bits_set(TFT_PORT, TFT_MOSI_PIN);      // MOSI=1
    

  15.         }
    

  16.             
    

  17.         byte = byte << 1;
    

  18.             
    

  19.         gpio_bits_set(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);           // SCK=1
    

  20.     }
    

  21.     gpio_bits_reset(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);             // SCK=0        
    


  22. 

  23.     } else {
    

  24.         //printf("\r\n <<< %02x ", byte);
    

  25.         // 使用SPI外设发送
    

  26.         while(spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_I2S_TDBE_FLAG) == RESET);
    

  27.         spi_i2s_data_transmit(SPI1, byte);
    

  28.         //printf("\r\n >>> %02x ", byte);
    


  29. 

  30.     }
    

  31. }
使用SPI外设，发送数据之前，需要判断数据寄存器是否空闲，空闲了才能传送书给SPI的数据寄存器。

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简介：本人于1993年毕业于大连理工大学。毕业后从事单片机开发工作5年，之后转入软件开发工作至今。

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