驱动 8 位 8080 接口 LCD 时的字节序问题

只看该作者 · 2022-1-25 09:44

前言
在一些图形界面应用中，系统架构会时常考虑使用 FSMC 接口来驱动 8080 接口的 LCD 屏。在 MCU 渲染完成，将
framebuffer 发送到 LCD 时，有可能会遇到存儲大小端的问题。 STM32 MCU 都采用 ARM Cortex 内核，内存使用小端
格式。而 intel 8080 接口的 LCD 在传输 RGB 数据时，使用的是大端格式。 MCU 在传输 RGB 数据时，字节序有可能
不匹配。
在图形界面应用中，像素格式一般会使用 RGB888 或 RGB565。而在使用 FSMC 接口驱动 8bit 位宽的 LCD 时，很可
能会使用 RGB565 格式。本文中会介绍两种方法来处理 8bit 8080 接口 RGB565 格式图像数据字节序问题。

只看该作者 · 2022-1-25 09:45

图像数据字节序
8bit 8080 LCD 在接收 RGB565 数据时，会将第一个字节解析为{R4-R0,G5-G3}, 第二个字节解析为{G2-G0,B4-B0}，
并按这个顺序接收所有数据，如下图：

而在 MCU 内存中，数据按小端格式存放， RGB565 数据存放的字节序如下：

如果不做调整直接将 RGB 数据发给 LCD， MCU 会先发送 Byte 0，再发送 Byte 1，这样 LCD 显示的内容就会错乱。
对比上面两张图可以看出，只需将内存中 Byte 0 与 Byte 1 字节位置对调(Byte swap)，就能满足 LCD 接口的字节序要
求。可以直接使用 CPU 进行 Byte swap，但这会消耗过多 CPU 算力，同时也会占用更多内存。这里我们将使用硬件
进行 Byte swap.

只看该作者 · 2022-1-25 09:45

DMA2D 进行 Byte swap
DMA2D 是 ST 为图形应用专门设计并优化的 2D 加速引擎，拥有丰富的功能。其字节序重排功能包含了 Red blue
swap 以及 Byte swap 特性。 Red blue swap 特性在 L4 和 L4+系列 MCU 都支持，而 Byte swap 仅在 L4+系列有支
持。在 L4+系列上，通过配置 DMA2D_OPFCCR 寄存器的 SB 位，即可使能 Byte swap 功能，在 DMA2D 的 output
FIFO 中完成字节序调整，如下图：

因此在图形界面应用中，需要 Byte swap 时，可以考虑用 DMA2D 来传输 RGB 数据给 LCD。

只看该作者 · 2022-1-25 09:48

GPDMA 进行 Byte swap
在新推出的 U5 系列芯片上，集成了 GPDMA 模块。这是新的通用 DMA 模块，能在传输数据的同时，还有丰富的数据
处理能力。在初始化 GPDMA 时，通过配置源和目的数据位宽为 DMA_SRC_DATAWIDTH_WORD，在数据处理中配
置 DataExchange 为 DMA_EXCHANGE_DEST_BYTE，如下面代码，也能实现 Byte swap 功能。

复制

DMA_HandleTypeDef hgpdma_channel0;

DMA_DataHandlingConfTypeDef DataHandlingConfig;

static void MX_DMA_Init(void)

{

/* DMA controller clock enable */

__HAL_RCC_GPDMA1_CLK_ENABLE();

hgpdma_channel0.Instance = GPDMA1_Channel0;

hgpdma_channel0.Init.Request = DMA_REQUEST_SW;

hgpdma_channel0.Init.BlkHWRequest = DMA_BREQ_SINGLE_BURST;

hgpdma_channel0.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;

hgpdma_channel0.Init.SrcInc = DMA_SINC_INCREMENTED;

hgpdma_channel0.Init.DestInc = DMA_DINC_FIXED;

hgpdma_channel0.Init.SrcDataWidth = DMA_SRC_DATAWIDTH_WORD;

hgpdma_channel0.Init.DestDataWidth = DMA_DEST_DATAWIDTH_WORD;

hgpdma_channel0.Init.SrcBurstLength = 1;

hgpdma_channel0.Init.DestBurstLength = 1;

hgpdma_channel0.Init.Priority = DMA_LOW_PRIORITY_LOW_WEIGHT;

hgpdma_channel0.Init.TransferEventMode = DMA_TCEM_BLOCK_TRANSFER;

hgpdma_channel0.Init.TransferAllocatedPort = DMA_SRC_ALLOCATED_PORT0 | DMA_DEST_ALLOCATED_PORT1;

hgpdma_channel0.Mode = DMA_NORMAL;

if (HAL_DMA_Init(&hgpdma_channel0) != HAL_OK)

{

Error_Handler( );

}

/* Set data handling block configuration */

//swap bytes in Half-word

DataHandlingConfig.DataExchange = DMA_EXCHANGE_DEST_BYTE;

DataHandlingConfig.DataAlignment = DMA_DATA_RIGHTALIGN_ZEROPADDED;

/* Data handling configuration */

if (HAL_DMAEx_ConfigDataHandling(&hgpdma_channel0, &DataHandlingConfig) != HAL_OK)

{

Error_Handler( );

}

/* DMA interrupt init */

HAL_NVIC_SetPriority(GPDMA1_Channel0_IRQn, 3, 0);

HAL_NVIC_EnableIRQ(GPDMA1_Channel0_IRQn);

HAL_DMA_RegisterCallback(&hgpdma_channel0, HAL_DMA_XFER_CPLT_CB_ID, DMA_Xfer_Cmplt);

}

这样，在图形应用中，既能使用 DMA2D 加速渲染过程，也能使用 GPDMA 的数据处理能力。通过 GPDMA 直接向
FSMC 接口输出 Byte swap 后的 RGB565 格式的图形数据给 LCD。