如何使用STM32 HAL库驱动TFT-LCD实现手画板功能

只看该作者 · 2023-11-21 00:01

STM32L4简介
STM32L476RGT6是64脚的单片机，GPIO的数量有50多个，这么多的GPIO，拿来驱动一个26个引脚的8080端口TFT彩屏是可以的。STM32的C、K、R系列的芯片是不带FSMC（可变静态存储控制器），因此这三类STM32单片机只能采用IO模拟方式驱动TFT彩屏；

STM32L476RGT6内部的Flash大小为1MB，也就是说可以存储的const数组大小大约为0.9MB，可以存储0.9MB的const数组是什么概念呢，一张320x240的16位色BMP图片占用为320x240x16/8=153600B=150KB,而800x600的16位色BMP图片占用为800x600x16/8=937.5KB=0.91MB,就是说这个L476RGT6可以存放一张0.91MB的800x600的16位色BMP图片的const数组于内部Flash里面。

TFT-LCD简介
我们通过STM32的普通IO口模拟8080总线来控制TFT-LCD的显示。我们使用的是正点原子的2.8寸ALIENTEK TFT-LCD模块， 16位真彩显示，自带触摸屏，可以用来作为控制输入。该模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的8080并口，自带触摸屏（电阻触摸屏）。

模块实物图如下所示：
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原理图如下所示（参考正点原子官方的文档）：

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模块接口图如下所示：TFTLCD模块采用2*17的2.54公排针与外部连接。

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ALIENTEK TFTLCD模块采用16位的并口方式与外部连接，之所以不采用8位的方式，是因为彩屏的数据量比较大，尤其在显示图片的时候，如果用8位数据线，就会比16位方式慢一倍以上。

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TFT-LCD显示实验
触摸屏芯片的接口如下所示：

CS：TFTLCD片选信号。
WR：向TFTLCD写入数据。
RD：从TFTLCD读取数据。
D[15：0]：16位双向数据线。
RST：硬复位TFTLCD。
RS：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。

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模块的RST信号线是直接接到STM32的复位脚上，并不由软件控制，这样可以省下来一个IO口。另外我们还需要一个背光控制线来控制TFTLCD的背光。所以，我们总共需要的IO口数目为21个。这里还需要注意，标注的DB1~DB8，DB10~DB17，是相对于LCD控制IC标注的，实际上可以把他们就等同D0~D15（按从小到大顺序）。

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数据线有用的是：D17~D13和D11~D1，D0和D12没有用到，实际上在LCD模块里面，ILI9341的D0和D12压根就没有引出来，ILI9341的D17~D13和D11~D1对应MCU的D15~D0。这样MCU的16位数据，最低5位代表蓝色，中间6位为绿色，最高5位为红色。

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数值越大，表示该颜色越深。另外，特别注意ILI9341所有的指令都是8位的（高8位无效），且参数除了读写GRAM的时候是16位，其他操作参数，都是8位的，这个和ILI9320等驱动器不一样，必须加以注意。

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这里指令不在做详细叙述了，正点原子官方网站可以下载。

TFTLCD使用流程如下所示：

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任何LCD，使用流程都可以简单的用以上流程图表示:

硬复位和初始化序列，只需要执行一次即可。
画点流程为：设置坐标 > GRAM指令 > 写入颜色数据，完成后就能在LCD上看到对应的点显示我们写入的颜色了。
读点流程为：设置坐标 > 读GRAM指令 > 读取颜色数据，这样就可以获取到对应点的颜色数据了。

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以上只是最简单的操作，也是最常用的操作，有了这些操作，一般就可以正常使用TFTLCD了。接下来我们将该模块用来来显示字符和数字，通过以上介绍，我们可以得出TFTLCD显示需要的相关设置步骤如下：

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设置STM32与TFT-LCD模块相连接的IO。
这一步，先将我们与TFTLCD模块相连的IO口进行初始化，以便驱动LCD。这里需要根据连接电路以及TFTLCD模块的设置来确定。

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2. 初始化TF-TLCD模块。
这里我们没有硬复位LCD，因为我们将TFT-LCD的RST同STM32的RESET连接在一起了，只要按下开发板的RESET键，就会对LCD进行硬复位。初始化序列，就是向LCD控制器写入一系列的设置值（比如伽马校准），这些初始化序列一般LCD供应商会提供给客户，我们直接使用这些序列即可，不需要深入研究。在初始化之后，LCD才可以正常使用。

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3.通过函数将字符和数字显示到TFT-LCD模块上。
即：设置坐标，写GRAM指令，写GRAM来实现，但是这个步骤，只是一个点的处理，我们要显示字符/数字，就必须要多次使用这个步骤，从而达到显示字符/数字的目标，所以需要设计一个函数来实现数字/字符的显示，之后调用该函数，就可以实现数字/字符的显示了。

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4.TFTLCD模块与IO口的对应关系如下所示。

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5. 软件设计
首先，我们介绍一下lcd.h里面的一个重要结构体:

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该结构体用于保存一些LCD重要参数信息，比如LCD的长宽、LCD ID（驱动IC型号）、LCD横竖屏状态等，这个结构体虽然占用了14个字节的内存，但是却可以让我们的驱动函数支持不同尺寸的LCD，同时可以实现LCD横竖屏切换等重要功能，所以还是利大于弊的。

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6.ILI93xx.c函数介绍
有了以上了解，下面我们开始介绍ILI93xx.c里面的一些重要函数。

第一个是LCD_WR_DATA函数:该函数在lcd.h里面，通过宏定义的方式申明。该函数通过8080并口向LCD模块写入一个16位的数据，使用频率是最高的，这里我们采用了宏定义的方式，以提高速度。其代码如下

只看该作者 · 2023-11-21 00:04

上面函数中的‘\’是C语言中的一个转义字符，用来连接上下文，因为宏定义只能是一个串，而当你的串过长（超过一行的时候），就需要换行了，此时就必须通过反斜杠来连接上下文。这里的‘\’正是起这个作用。在上面的函数中，LCD_RS_SET/ LCD_CS_CLR/ LCD_WR_CLR/ LCD_WR_SET/ LCD_CS_SET等是操作RS/CS/WR的宏定义，均是采用STM32的快速IO控制寄存器实现的，从而提高速度。

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第二个是：LCD_WR_DATAX函数:该函数在lcd.c里面定义，功能和LCD_WR_DATA一模一样，该函数代码如下：