使用STM32CubeMX进行STM32F429 LCD编程<一> 全局配置

只看该作者 · 2021-12-30 23:32

说明：
下面的程序均以STM32Cube_FW_F4_V1.16.0中的库为例。
STM32CubeMX版本号为STM32CubeMX 4.22.0。
LCD为1024 x 768 15寸液晶。
使用SDRAM作为LCD帧缓冲。

STM32CubeMX芯片引脚总配置图如下：

只看该作者 · 2021-12-30 23:33

一.STM32F429 LTDC内部结构图：

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层 FIFO
每层一个 64x32 位 FIFO。
PFC
Pixel Format Convertor performing the pixel format conversion from the selected input
pixel format of a layer to words.
执行像素格式转换的像素格式转换器，从层的所选输入像素格式转换为字。
像素数据从帧缓冲区中读取，随后按照以下方式转换为内部 8888 (ARGB) 格式：
宽度低于 8 位的分量通过位重复扩展到 8 位。所选位范围多次拼接，直至其超过 8 位。
在得到的向量中，选择高 8 位。例如：5 位 RGB565 红色通道将变为（位位置）：
43210432（低 3 位由 5 位中的高 3 位填充，4321即第4、3、2、1位）
即RGB565中的R通道，R5--R[4:0]扩展为R[4:0]R[4:2]，组成8位数据R8。

只看该作者 · 2021-12-30 23:38

RGB565内存格式
下图说明了像素数据映射与所选格式的关系：

只看该作者 · 2021-12-30 23:40

上面两格为一个16bits数据，即一个完整的RGB565数据，即包含5位RED，6位Green，5位Blue。
下面的宏可以很好说明它们的关系和组成顺序：
#define MAKE_RGB565(R, G, B) (( R & 0x1F) << 11) | (( G & 0x3F) << 5) | ( B & 0x1F)

只看该作者 · 2021-12-30 23:41

二. LTDC 复位和时钟
LCD-TFT 控制器外设使用 3 个时钟域：
AHB 时钟域 (HCLK)：用于将数据从存储器传输到 FIFO 层
APB2 时钟域 (PCLK2)：用于配置寄存器
像素时钟域 (LCD_CLK)：用于生成 LCD-TFT 接口信号。LCD_CLK 输出应按照面板要求配置。LCD_CLK 通过 PLLSAI 进行配置（见 RCC 部分）
通过将 RCC_APB2RSTR 寄存器中的相应位置 1 可将 LCD 控制器复位。这将复位三个时钟域。
注意，LTDC使用了3个时钟，总线访问时钟，一个外围总线时钟，一个像素时钟。外围总线时钟用于配置寄存器。

只看该作者 · 2021-12-30 23:41

LCD CLK 时钟
不能过高，否则过高的时钟无法读取有效的SDRAM缓冲区内容，两者无法同步。
经测试当时钟高于40Mhz时，就无法正常显示。

只看该作者 · 2021-12-30 23:45

只看该作者 · 2021-12-30 23:45

三. 同步时序：

只看该作者 · 2021-12-30 23:47

VBP--vertical back porch
VFP--vertical front porch
HBF--Horizontal back porch
HFP--Horizontal front porch

HBP 和 HFP 分别为水平后沿周期和水平前沿周期。
VBP 和 VFP 分别为垂直后沿周期和垂直前沿周期。
LCD-TFT 可编程同步时序包括：
–– HSYNC 和 VSYNC 宽度：水平和垂直同步宽度，通过编程 LTDC_SSCR 寄存器中
的 HSYNC Width - 1 和 VSYNC Width - 1 的值进行配置。
如LCD面板手册中HSYNC Width的值为1，那么就将1-1 = 0写入该寄存器。

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–– HBP 和 VBP：水平和垂直同步后沿宽度，通过编程 LTDC_BPCR 寄存器中的累加
值 HSYNC Width + HBP - 1 和累加值 VSYNC Width + VBP - 1 进行配置。

–– 有效宽度和有效高度：有效宽度和有效高度通过编程 LTDC_AWCR 寄存器中的累加
值 HSYNC Width + HBP + Active Width - 1 和累加值 VSYNC Width + VBP + Active Height - 1
进行配置（仅支持最高 1024x768）。

只看该作者 · 2021-12-30 23:51

–– 总宽度：总宽度通过编程 LTDC_TWCR 寄存器中的累加值 HSYNC Width + HBP + Active Width + HFP - 1
进行配置。HFP 为水平前沿周期。

–– 总高度：总高度通过编程 LTDC_TWCR 寄存器中的累加值 VSYNC Height + VBP +Active Height + VFP - 1
进行配置。VFP 为垂直前沿周期。

注意：使能 LTDC 时，产生的时序以 X/Y=0/0 位置作为垂直同步区域中的第一个水平同步像素，随
后是后沿、有效数据显示区域和前沿。

只看该作者 · 2021-12-30 23:55

禁止 LTDC 时，时序发生器模块复位为 X = 总宽度 - 1、Y = 总高度 - 1，并在垂直同步阶段
和 FIFO 刷新前保持上一个像素。因此，仅连续输出消隐数据。

STM32F429 LTDC并没有给出寄存器来直接配置VBP、VFP、HBF、HFP。而是可通过配置后的寄存器
之间的差值关系来描述这些值。

只看该作者 · 2021-12-30 23:56

下面的代码很好的描述了LCD同步参数和STM32F429 LTDC同步配置寄存器之间的关系：

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//LTDC_SSCR--LTDC Synchronization Size Configuration Register

//LTDC_BPCR--LTDC Back Porch Configuration Register

//LTDC_AWCR --LTDC Active Width Configuration Register

//LTDC_TWCR--LTDC Total Width Configuration Register

/* 时间参数配置 */

/* 配置行同步信号宽度(HSW-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_HorizontalSync = HSW - 1 ;    //LTDC_SSCR

/* 配置垂直同步信号宽度(VSW-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_VerticalSync   = VSW - 1 ;    //LTDC_SSCR

/* 配置(HSW+HBP-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_AccumulatedHBP = HSW + HBP - 1 ; //LTDC_BPCR

/* 配置(VSW+VBP-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_AccumulatedVBP = VSW + VBP - 1 ; //LTDC_BPCR

/* 配置(HSW+HBP+有效像素宽度-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_AccumulatedActiveW = HSW + HBP + LCD_PIXEL_WIDTH - 1 ;   //LTDC_AWCR

/* 配置(VSW+VBP+有效像素高度-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_AccumulatedActiveH = VSW + VBP + LCD_PIXEL_HEIGHT - 1 ; //LTDC_AWCR

/* 配置总宽度(HSW+HBP+有效像素宽度+HFP-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_TotalWidth         = HSW + HBP + LCD_PIXEL_WIDTH + HFP - 1 ;   //LTDC_TWCR

/* 配置总高度(VSW+VBP+有效像素高度+VFP-1) */

LTDC_InitStruct . LTDC_TotalHeigh         = VSW + VBP + LCD_PIXEL_HEIGHT + VFP - 1 ;   //LTDC_TWCR

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STM32CubeMX中相关的配置：

只看该作者 · 2021-12-30 23:57

STM32CubeMX图形配置中的设定值均是LCD面板中的相关值，STM32CubeMX会重新计算，然后生成如下的代码：

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hltdc . Instance = LTDC ;

hltdc . Init . HSPolarity = LTDC_HSPOLARITY_AL ;

hltdc . Init . VSPolarity = LTDC_VSPOLARITY_AL ;

hltdc . Init . DEPolarity = LTDC_DEPOLARITY_AL ;

hltdc . Init . PCPolarity = LTDC_PCPOLARITY_IPC ;

hltdc . Init . HorizontalSync     = 0 ;      //HSW:Horizontal Synchronization Height

hltdc . Init . VerticalSync       = 0 ;      //VSW:Vertical Synchronization Height

hltdc . Init . AccumulatedHBP     = 6 ;      //HBP

hltdc . Init . AccumulatedVBP     = 6 ;      //VBP

hltdc . Init . AccumulatedActiveW = 1030 ;   //自动计算 HBP + Active Width - 1;

hltdc . Init . AccumulatedActiveH = 774 ;    //自动计算 VBP + Active Heigh - 1;

hltdc . Init . TotalWidth         = 1036 ;   //自动计算 HSW + HBP + Active Width - 1;

hltdc . Init . TotalHeigh         = 782 ;    //自动计算 VSW + VBP + Active Heigh - 1;  

...

if ( HAL_LTDC_Init (& hltdc ) != HAL_OK )

{

    _Error_Handler ( __FILE__ , __LINE__ );

}

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四. 背景色
恒定的背景色 (RGB888) 可通过 LTDC_BCCR 寄存器编程。它用于与底层混合。
STM32CubeMX中相关的配置：

STM32CubeMX生成的相应代码如下:

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//LCD配置

hltdc . Init . Backcolor . Blue = 0 ;

hltdc . Init . Backcolor . Green = 0 ;

hltdc . Init . Backcolor . Red = 0 ;



默认为黑色RGB = 0。

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五. IO口在STM32CubeMX的配置

只看该作者 · 2021-12-30 23:59

默认是Low速。