【STM32U385RG 测评】移植TouchGFX

#申请原创#
【前言】
非常感谢21ic与ST，给予我这次参与【STM32U385RG 测评】评测的机会。本次我参与的计划是移植TouchGFX并且制做一个基于TouchGFX的门禁控制系统。下面我将分享如何创建这个综合的管理系统。
【开发环境】
1、STM32CubeMX,这个是工程的软件核心，用其配置工程所有的外设、时钟、操作系统、TouchGFX的基础代码。
2、STM32CubeCLT，这个是进行编译的核心，提供了交叉编译工具。
3、CLion，提供代码编辑工具。
4、TouchGFX Designer，做为最优秀的GUI设计工具，做到所见即所得。
【硬件】
1、NUCLEO_U3385RG-Q开发板。
2、ST7789LCD（带GT911触摸屏）
【工程创建】
1、打开STM32CubeMX创建基于STM32U385RG的基础工程。

2、配置主时钟为96MHz

3、配置sys的时基为TIM15

为了移植FreeRTOS后，出现HAL_Delay卡死，修改TIM15的中断级别为1：

4、配置USART1为日志输出，根据原理图，IO使用PA9、PA10,波特率为115200。


5、配置操作系统为FreeRTOS，内存管理为heap_4

修改Heap Size、Stack Size为0x2000

使能CMISIS RTOS2：

6、打开ICHACE
7、为了使用TouchGFX，打开CRC
到此基础的工程已经移植好了。
【移植TouchGFX】
移植touchgGFX需要驱动带触摸的LCD屏，TFT为st7789、触摸为GT911
1、使用SPI1来驱动LCD屏，同时还需要指定CS、DC、RST三个IO，定义IO如下：

复制

/*

LCD_PWR：PB10

LCD_RST：PC6

LCD_WR： PC7

LCD_CS： PC9

LCD_SCK  PA1

LCD_SDA  PA7

*/

在stm32cubeMX配置如下：

特别注意一点是SCK必须配置为上拉，并且速度需要设置为very high。

传输数据宽度为8bit，时钟极性为空闲是高电平，第二个时钟沿采样。
为了提高传输效率，给SPI1的TX配置GPDMA

为CH0配置为SPI1_TX，传输为从内存到外设，地址为自动增长，为了更高效的传输，传宽宽为Half Word即为16bit宽度。
打开spi以及GPDMA中断

2、配置PC6、PC7、PC9为普通输出。用于LCD的CS、RST、DC。

3、配置GT911，GT911使用I2C2,同时还需要配置RST与INT

复制

/*

//引脚图：

SDA--PB13

SCL--PB14

INT--PC8

RST--PB5

*/

触摸屏配置到这里结束了。
【背光控制】
为了可以实现背光控制，启用TIM2_CH3为PWM输出，配置为2K的输出：
同时还需要添加一个定时器6，为touchgGFX提供一个20ms心跳。

到此外设配置结束
【TouchGFX】
打开cube-touchGFX


配置为自定义外设，宽长为240*320
实时操作系统为FreeRTOS V2
添加一个任务如下：

最后在工程中生成CMake的工程：

【创建touchGFX基础界面】
使用TouchGFX Designer在创建的工程中添加一个空白GUI添加界面如下：

生成代码后，使用Clion打开工程项目文件夹
【配置编译工具】
打开工程后，配置编工具链如下：

然后选择此工具链：

点击确定，打开工程。CMake会自动配置工程。
编译后成功生成工程：
看到RAM占用达到95%，因此需要把heap放到第二个内存区域，修改链接文件如下：

复制

  ._user_heap_stack :

  {

    . = ALIGN(8);

    PROVIDE ( end = . );

    PROVIDE ( _end = . );

    . = . + _Min_Heap_Size;

    . = . + _Min_Stack_Size;

    . = ALIGN(8);

  } >RAM2

重新编译后点用内存如下：

复制

[89/89] Linking CXX executable 21ic_touchGFX.elf

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used

             RAM:      170420 B       192 KB     86.68%

            RAM2:         16 KB        64 KB     25.00%

           FLASH:      305288 B         1 MB     29.11%

【移植lcd驱动】
将st7789与GT911的驱动添加到工程中。

将工程选项添加进CMakeLists.txt中

在lcd中配置spi写入字节的函数：

复制

/**************************************************************

函数名称 : sp1_write_byte

函数功能 : SPI1 写一个字节

输入参数 : w_data：要写入的字节，size：写入字节大小

返回值           : 0 --> 写入成功，其他 --> 写入失败

备注                 : 无

**************************************************************/

uint8_t sp1_write_byte(uint8_t *r_data, uint16_t size)

{

        return HAL_SPI_Transmit(&hspi1, r_data, size, 1000);

}

【区配置touchgfx显示】
1、打开TouchGFXHAL.cpp中在顶部添加代码如下：

复制

#ifdef __cplusplus

    extern "C"{

#include "lcd.h"

#include "stdio.h"

#include "spi.h"

#include "app_freertos.h"

    }

#endif

extern SPI_HandleTypeDef hspi1;

extern __IO uint32_t wTransferState;



#include <touchgfx/hal/OSWrappers.hpp>

2、修改屏幕刷新函数如下：

复制

void TouchGFXHAL::flushFrameBuffer(const touchgfx::Rect& rect)

{

    TouchGFXGeneratedHAL::flushFrameBuffer(rect);

    volatile uint16_t* buffer = getClientFrameBuffer()+(rect.y*LCD_WIDTH)+rect.x;

    lcd_set_address(rect.x, rect.y, rect.x+rect.width-1, rect.y+rect.height-1);

    lcd_write_ram();

    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_16BIT;

    HAL_SPI_Init(&hspi1);

    LCD_CS(0);

    LCD_WR(1);

    for(uint32_t i=0; i<rect.height; i++)

    {

        HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, (uint8_t *)buffer, rect.width);

        while(wTransferState != TRANSFER_COMPLETE)

        {

            //osDelay(1); // 使用RTOS延迟代替空循环

        }

        wTransferState = TRANSFER_WAIT;

        buffer += LCD_WIDTH;

    }

    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

    HAL_SPI_Init(&hspi1);

}

添加同步函数如下：

复制

extern "C"

void touchgfxSignalVSync(void)

{

    HAL::getInstance()->vSync();

    OSWrappers::signalVSync();

    HAL::getInstance()->swapFrameBuffers();

}

在spi.c中添加spi-GPDMA回调函数，代码如下：

复制

/* USER CODE BEGIN 1 */

__IO uint32_t wTransferState = TRANSFER_WAIT;

void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)

{

  /* Turn LED2 on: Transfer in transmission/reception process is complete */



  wTransferState = TRANSFER_COMPLETE;



}



void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)

{

  wTransferState = TRANSFER_ERROR;

}

/* USER CODE END 1 */

在main.c中的定时器回函数中添加代码如下：

复制

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */



  /* USER CODE END Callback 0 */

  if (htim->Instance == TIM15)

  {

    HAL_IncTick();

  }

  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */

  if (htim->Instance == TIM6)

  {

    touchgfxSignalVSync();

  }

  /* USER CODE END Callback 1 */

}

同时添加lcd的初始化代码，并开启定时器：

复制

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_3);

  lcd_init();

  /* USER CODE END 2 */

【添加gt911与toucgfx的适配】
在STM32TouchController.cpp中添加对头文件的引用：

复制

#ifdef __cplusplus

    extern "C"{

#include "gt911.h"

    }

#endif

extern Touch_Struct User_Touch;

添加gt911初始化与触摸获取代码如下：

复制

void STM32TouchController::init()

{

    GTP_Init();

}



bool STM32TouchController::sampleTouch(int32_t& x, int32_t& y)

{

    if ((GTP_INT_GPIO_PORT->IDR & GTP_RST_GPIO_PIN) != 0x00U)

    {

        return false;

    }

    GTXXXX_Scanf();

    if (User_Touch.Touch_State == 0x80)

    {



        x = User_Touch.Touch_XY[0].X_Point;

        y = User_Touch.Touch_XY[0].Y_Point;

        User_Touch.Touch_State = 0;

        User_Touch.Touch_Number = 0;

        return true;

    }

    return false;



}

到此全部代码移植完毕。
【结果】
编译下载到开发板后效果如下：

【总结】
1、stm32提供了非常友好的图形化界面配置，配置外设非常简单，特别是整合了freertos、touchgfx这么大的工程。
2、本次的工程使用到的GPIO、USART、I2C、SPI、TIM、GPDMA外设，整合为TouchGFX提供了硬件支持。特别是SPI可以通过GPDMA进行16bit的高带宽的数据传输为TouchGFX提供了强大的硬件支持。
3、注意事项，在移植过程中，需要注意以下几点：
一、为SYS提供心跳支持的TIM15需要手工调整中断级别，以免在freertos还没有正常工作时，由于得不到中断权限卡死在HAL_Delay中。
二、FreeRTOS的内存空间需要尽可能大，要不在创建TouchGFX任务时会出现失败。
三、由于U385的内存空间是分为两个区间的，需要手工调整一下链接文件对内存的分配。以免出现内存不足的现象。
四、由于CLion下载后，不能自动重启，在下载后，需要手工复位开发板。

移植TouchGFX了解一下