【AT-START-L021测评】+ 软件模拟方式超频驱动SPI显示屏

1万 · 2024-12-7 10:05

AT32L021单片机自身提供了两组SPI外设，本打算使用其中一组用来驱动一个2.0寸的TFT显示屏。

但由于接口中还存在其它控制线，诸如DC、RST、BL等，为了稳妥起见，打算先使用软件模拟方式完成驱动。整个程序依旧在使用ti_fullduplex_dma例程的基础上进行修改。测试中没有使用显示屏上的中文字库，所以接口中的SDO（相当于SPI接口中的MISO）就没有使用。这块SPI显示屏和开发板的连接如下：

开发板	显示屏	引脚功能
PA1	RST	硬件复位显示屏 0有效
PA2	DC	命令寄存器/数据寄存器选择命令寄存器数据寄存器
PA3	BL	显示屏背景灯 1有效，打开背景灯
PA4	CS	片选择，0有效写入数据或者指令时，需要提前设置为0
PA5	SCK	SPI通讯时钟
PA7	MOSI	输出给显示屏的数据

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#define TFT_PORT GPIOA



#define TFT_PORT_PERIPH_CLOCK CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK



#define TFT_RST_PIN GPIO_PINS_1



#define TFT_DC_PIN GPIO_PINS_2



#define TFT_BL_PIN GPIO_PINS_3



#define TFT_CS_PIN GPIO_PINS_4



#define TFT_SCK_PIN GPIO_PINS_5



#define TFT_MISO_PIN GPIO_PINS_6



#define TFT_MOSI_PIN GPIO_PINS_7

主程序中的处理的代码如下：

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int main(void) {

    uint32_t cnt=0;

    

    system_clock_config();        // 配置系统时钟

    at32_board_init();            // 板级初始化

    uart_print_init(115200);

    

    delay_us(100);                // 延迟

    

    TFT_Init();

    TFT_Clear(BLACK);

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

    

    while(cnt<10) {

        cnt++;

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

    }

    

    while(1) {

        gpio_bits_toggle(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);

    }

    

}

在完成初始化后，显示一段字符串，以及变化的数据。然后利用死循环检测GPIO口翻转的速度。测试结果：

之所以追加第二部分循环的处理，本来是为了看看在模拟方式下驱动SPI驱动显示屏时，能快到什么程度，能不能接近使用SPI外设方式驱动的速度，结果最后被用来测试AT32L021单片机的超频了。按照说明书，AT32L021的最高工作主频是80MHz，这一点在雅特力提供的设计工具WorkBench上可以得到证明，如下图，当做主频设置超过80MHz的时候，显示出红色“X”，标明已经是错误了。

事实上在选择AT32L021单片机时，工具已经做出了限制，

在这个错误的方式下，是没有办法得到系统时钟的设置代码的，会提示

于是我在设置为80MHz时得到代码样本

将这段代码替换到例程中设置系统时钟的代码中，然后修改倍频设置，将20倍频逐步提高，最终提高到35倍时，编译后的程序，才无法被正常执行。
函数system_clock_config中，倍频设置部分的代码的测试经历

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/* config pll clock resource */



//crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_20); // 80MHz,systick=10MHz OK



//crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_25); // 100MHz,systick=12.5MHz OK



//crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_30); // 120MHz,systick=15MHz OK



//crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_32); // 128MHz,systick=16MHz OK



//crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_33); // 132MHz,systick=16.5MHz OK



crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_34); // 136MHz,systick=17MHz OK



//crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_35); // 140MHz,systick=17MHz NG

因此这块开发板在以能正常驱动显示屏的前提下，显示可以被超频到136MHz，比手册规定的设置，足足提高了70%，表现十分惊异啊。下图是在132MHz下经过逻辑分析仪检测的结果：

约771ms之前是复位显示屏、驱动显示字符串以及变换的数字的波形；约771ms之后是单纯测试GPIO口翻转速度的波形。

在132MHz主频下，模拟SPI的时钟周期是260ns，GPIO口的翻转周期是140ns。在136MHz下，模拟SPI的时钟周期也依旧是260ns（估计是已经超出我的逻辑分析仪的检测能力了）。

按照260ns计算，在这种超频状态下，软件模拟SPI的通讯速度可以达到3.8MHz（按位计算的）。
这个超频的处理，在使用原来例程中的主频设置中，

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    /* reset crm */

    crm_reset();



    /* config flash psr register */

    flash_psr_set(FLASH_WAIT_CYCLE_2);



    /* enable pwc periph clock */

    crm_periph_clock_enable(CRM_PWC_PERIPH_CLOCK, TRUE);



    /* config ldo voltage */

    pwc_ldo_output_voltage_set(PWC_LDO_OUTPUT_1V2);



    crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HEXT, TRUE);



    /* wait till hext is ready */

    while(crm_hext_stable_wait() == ERROR)

    {

    }



    /* config pll clock resource */

    //crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, CRM_PLL_MULT_10);    //  80MHz

    //crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, CRM_PLL_MULT_12);    //  96MHz  OK 可以运行   100nS

    //crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, CRM_PLL_MULT_15);       // 120MHz  OK 可以运行  80nS

    crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, CRM_PLL_MULT_17);       // 136MHz  OK 可以运行  

    //crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, CRM_PLL_MULT_18);       // 144MHz  不能运行  

    

    /* enable pll */

    crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE);



    /* wait till pll is ready */

    while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) != SET)

    {

    }



    /* config ahbclk */

    crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1);



    /* config apb2clk, the maximum frequency of APB1/APB2 clock is 80 MHz  */

    crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_1);



    /* config apb1clk, the maximum frequency of APB1/APB2 clock is 80 MHz  */

    crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_1);



    /* select pll as system clock source */

    crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL);



    /* wait till pll is used as system clock source */

    while(crm_sysclk_switch_status_get() != CRM_SCLK_PLL)

    {

    }



    /* update system_core_clock global variable */

    system_core_clock_update();