【AT-START-L021测评】+单片机SPI外设驱动SPI显示屏

1万 · 2024-12-8 16:22

在调通了软件模拟方式驱动SPI显示屏后，开始着手使用单片机SPI外设驱动SPI显示屏。前贴说过，由于SPI显示屏还有RST、DC、BL引脚，所以不可能完全由单片机的SPI外设来实现显示驱动。另外考虑到CS在显示驱动中的处理，决定这个CS也由软件控制GPIO来实现，这样的话，不需要复用GPIO口给CS了，而是依旧使用普通的GPIO输出模式提供CS信号。另外由于驱动SPI显示屏时，是不需要返回信息的，是单片机单方面发送数据给SPI显示屏，所以MISO这个数据通讯线其实是没什么用的，但不知道不使用它会不会有麻烦，所以实际编程时保留了这个GPIO口的功能复用。以下是在以外设驱动SPI显示屏时的GPIO口和SPI外设的初始化处理：

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// 使用SPI1外设，关联GPIO口：PA4，PA5,PA6，PA7



void TFT_Init_Gpio_SPI(void) {



gpio_init_type gpio_initstructure;



spi_init_type spi_init_struct; // SPI外设



printf("\r\n TFT_Init_Gpio_SPI");



// SPI主机



crm_periph_clock_enable(TFT_PORT_PERIPH_CLOCK, TRUE);



// SPI1主机



gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE5, GPIO_MUX_0);



gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE7, GPIO_MUX_0);



gpio_default_para_init(&gpio_initstructure);



// PA1 - RST, PA2 - SC, PA3 - BL



gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;



gpio_initstructure.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;



gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;



gpio_initstructure.gpio_pins = TFT_RST_PIN | TFT_DC_PIN | TFT_BL_PIN | TFT_CS_PIN ;



gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;



gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



// PA4 ～ PA7 : SPI1外设



/* 主机SCK引脚：PA5 */



gpio_initstructure.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;



gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_DOWN;



gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;



gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;



gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_5;



gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



gpio_initstructure.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;



gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;



gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;



gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;



gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_6;



gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



/* 主机mosi引脚：PA7 */



gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;



gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;



gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_7;



gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



// 初始化SPI外设



crm_periph_clock_enable(CRM_SPI1_PERIPH_CLOCK, TRUE);



spi_default_para_init(&spi_init_struct);



spi_init_struct.transmission_mode = SPI_TRANSMIT_FULL_DUPLEX;



spi_init_struct.master_slave_mode = SPI_MODE_MASTER;



spi_init_struct.mclk_freq_division = SPI_MCLK_DIV_2;



spi_init_struct.first_bit_transmission = SPI_FIRST_BIT_MSB;



spi_init_struct.frame_bit_num = SPI_FRAME_8BIT;



spi_init_struct.clock_polarity = SPI_CLOCK_POLARITY_LOW;



spi_init_struct.clock_phase = SPI_CLOCK_PHASE_1EDGE;



spi_init_struct.cs_mode_selection = SPI_CS_SOFTWARE_MODE;



spi_init(SPI1, &spi_init_struct);



spi_enable(SPI1, TRUE);



}

这里需要注意的是SPI外设的工作频率设置，
spi_init_struct.mclk_freq_division = SPI_MCLK_DIV_2;

在这个地方我花了好多时间，最后才发现，分频系数不能太高。在原来的例程中，是设置为16的。我在这个例程基础上的改造，花了大半天时间，都没有获得成功。最后在2分频、3分频时，才显示正常。

显示屏初始化部分的代码：

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// 使用SPI1外设，关联GPIO口：PA4，PA5,PA6，PA7

void TFT_Init_Gpio_SPI(void) {

    gpio_init_type gpio_initstructure;

    spi_init_type spi_init_struct;      // SPI外设

    

    printf("\r\n TFT_Init_Gpio_SPI");

    

    // SPI主机

    crm_periph_clock_enable(TFT_PORT_PERIPH_CLOCK, TRUE);



    // SPI1主机

    gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE5, GPIO_MUX_0);

    gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE7, GPIO_MUX_0);



    gpio_default_para_init(&gpio_initstructure);



    // PA1 - RST, PA2 - SC, PA3 - BL

    gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

    gpio_initstructure.gpio_out_type  = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

    gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;

    gpio_initstructure.gpio_pins = TFT_RST_PIN | TFT_DC_PIN | TFT_BL_PIN | TFT_CS_PIN ;

    gpio_initstructure.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;

    gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);

    

    

    // PA4 ～ PA7 : SPI1外设



    /* 主机SCK引脚：PA5 */

    gpio_initstructure.gpio_out_type       = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

    gpio_initstructure.gpio_pull           = GPIO_PULL_DOWN;

    gpio_initstructure.gpio_mode           = GPIO_MODE_MUX;

    gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

    gpio_initstructure.gpio_pins           = GPIO_PINS_5;

    gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



    gpio_initstructure.gpio_out_type       = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

    gpio_initstructure.gpio_pull           = GPIO_PULL_UP;

    gpio_initstructure.gpio_mode           = GPIO_MODE_MUX;

    gpio_initstructure.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

    gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_6;

    gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



    /* 主机mosi引脚：PA7 */

    gpio_initstructure.gpio_pull           = GPIO_PULL_UP;

    gpio_initstructure.gpio_mode           = GPIO_MODE_MUX;

    gpio_initstructure.gpio_pins           = GPIO_PINS_7;

    gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);



   

    // 初始化SPI外设

    crm_periph_clock_enable(CRM_SPI1_PERIPH_CLOCK, TRUE);

    

    spi_default_para_init(&spi_init_struct);

    

    spi_init_struct.transmission_mode = SPI_TRANSMIT_FULL_DUPLEX;

    spi_init_struct.master_slave_mode = SPI_MODE_MASTER;

    spi_init_struct.mclk_freq_division = SPI_MCLK_DIV_2;

    spi_init_struct.first_bit_transmission = SPI_FIRST_BIT_MSB;

    spi_init_struct.frame_bit_num = SPI_FRAME_8BIT;

    spi_init_struct.clock_polarity = SPI_CLOCK_POLARITY_LOW;

    spi_init_struct.clock_phase = SPI_CLOCK_PHASE_1EDGE;

    spi_init_struct.cs_mode_selection = SPI_CS_SOFTWARE_MODE;



    spi_init(SPI1, &spi_init_struct);





    spi_enable(SPI1, TRUE);

    

}

在原来使用软件模拟方式驱动时，可以用逻辑分析仪获得非常标准的SPI通讯过程，但改成单片机SPI外设后，逻辑分析仪获得的并行就比较不能理解了，如下图所示：

这是以50MHz采样的结果，由于SPI外设通讯速度很快，SPI通讯信号不正常。上图中是SPI显示屏初始化处理的部分，可以看到与预定的初始化代码已经严重偏离。所以换成100MHz的采样率进行再次测量，在这个采样率下是没办法采集所有通道了，只能显示3个通道。

初始化部分的波形

这时的波形才是是正常的，能看到0x36，0x00，0x3A，0x05等初始化代码。显示屏上的测试结果与编程预期也是一致的。但注意看SPI的时钟SCLK：

显然不是均匀的，不知道是不是我的逻辑分析仪精度不够测的不准，还是实际就是这样的。
测试结果：

这程序代码：

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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

    

    // 设置工作模式：软件模拟、外设SPI

    lcddev.mode=HARD_FULL; 

    //lcddev.mode=SOFT; 

    

    TFT_Init();

    TFT_Clear(BLACK);

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

    

    while(cnt<1000) {

    cnt++;

    TFT_ShowNum(0, 16, cnt, 8 , 16);

}

    

    while(1) {

    //gpio_bits_toggle(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);

    at32_led_toggle(LED4);

    delay_ms(500);

    at32_led_toggle(LED4);

    at32_led_toggle(LED2);

    delay_ms(500);

    at32_led_toggle(LED2);

    at32_led_toggle(LED3);

    delay_ms(500);

    at32_led_toggle(LED3);

    }

    

}

SPI显示屏部分的处理代码与之前软件模拟方式驱动大体一致，区别在于字节数发送部分。

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//向液晶屏写一个8位数据

void TFT_SendByte(unsigned char byte) {

        unsigned char counter;

    

    if (lcddev.mode == SOFT) {

    //printf("\r\n soft ... TFT_SendByte = %02x ", byte);

    // 软件模拟方式发送

    for (counter = 0; counter < 8; counter++) {

        gpio_bits_reset(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);         // SCK=0

            

        if ((byte & 0x80) == 0) {

            gpio_bits_reset(TFT_PORT, TFT_MOSI_PIN);    // MOSI=0

        } else {

            gpio_bits_set(TFT_PORT, TFT_MOSI_PIN);      // MOSI=1

        }

            

        byte = byte << 1;

            

        gpio_bits_set(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);           // SCK=1

    }

    gpio_bits_reset(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);             // SCK=0        



    } else {

        //printf("\r\n <<< %02x ", byte);

        // 使用SPI外设发送

        while(spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_I2S_TDBE_FLAG) == RESET);

        spi_i2s_data_transmit(SPI1, byte);

        //printf("\r\n >>> %02x ", byte);



    }

}

使用SPI外设，发送数据之前，需要判断数据寄存器是否空闲，空闲了才能传送书给SPI的数据寄存器。