【AT-START-L021测评】+单片机SPI外设驱动SPI显示屏

1万 · 2024-12-8 18:28

本帖最后由 suncat0504 于 2024-12-8 18:31 编辑

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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// 初始化

void TFT_Init(void) {

    if (lcddev.mode == SOFT) {

        printf("\r\n soft ... TFT_Init");

        TFT_Init_Gpio();

    } else {

        printf("\r\n hard ... TFT_Init");

        TFT_Init_Gpio_SPI();

    }

    

    // 硬件复位 RST=0 延时 RST=1

    TFT_Reset();

    

    TFT_Send_Cmd(0x36);     //

        TFT_Send_Data(0x00);



        TFT_Send_Cmd(0x3A);     //65k mode

        TFT_Send_Data(0x05);

    

    //-------------ST7789V Frame rate setting-----------//

        TFT_Send_Cmd(0xB2);                //Porch Setting

        TFT_Send_Data(0xCC);

        TFT_Send_Data(0xCC);

        TFT_Send_Data(0x00);

        TFT_Send_Data(0x33);

        TFT_Send_Data(0x33);



        TFT_Send_Cmd(0xB7);            //Gate Control

        TFT_Send_Data(0x35);    //12.2v   -10.43v

        

    //--------------ST7789V Power setting---------------//

        TFT_Send_Cmd(0xBB);     //VCOM

        TFT_Send_Data(0x1A);



        TFT_Send_Cmd(0xC0);     //Power control

        TFT_Send_Data(0x2C);



        TFT_Send_Cmd(0xC2);            //VDV and VRH Command Enable

        TFT_Send_Data(0x01);



        TFT_Send_Cmd(0xC3);            //VRH Set

        TFT_Send_Data(0x0B);    //4.3+( vcom+vcom offset+vdv)



        TFT_Send_Cmd(0xC4);            //VDV Set

        TFT_Send_Data(0x20);    //0v



        TFT_Send_Cmd(0xC6);            //Frame Rate Control in Normal Mode

        TFT_Send_Data(0x0F);    //



        TFT_Send_Cmd(0xD0);     //Power Control 1

        TFT_Send_Data(0xA4);

        TFT_Send_Data(0xA1);



        //---------------ST7789V gamma setting-------------//

        TFT_Send_Cmd(0xE0);     

        TFT_Send_Data(0x00);   

        TFT_Send_Data(0x03);   

        TFT_Send_Data(0x07);   

        TFT_Send_Data(0x08);   

        TFT_Send_Data(0x07);   

        TFT_Send_Data(0x15);   

        TFT_Send_Data(0x2A);   

        TFT_Send_Data(0x44);   

        TFT_Send_Data(0x42);   

        TFT_Send_Data(0x0A);   

        TFT_Send_Data(0x17);   

        TFT_Send_Data(0x18);   

        TFT_Send_Data(0x25);   

        TFT_Send_Data(0x27);   



        TFT_Send_Cmd(0xE1);     

        TFT_Send_Data(0x00);   

        TFT_Send_Data(0x03);   

        TFT_Send_Data(0x08);   

        TFT_Send_Data(0x07);   

        TFT_Send_Data(0x07);   

        TFT_Send_Data(0x23);   

        TFT_Send_Data(0x2A);   

        TFT_Send_Data(0x43);   

        TFT_Send_Data(0x42);   

        TFT_Send_Data(0x09);   

        TFT_Send_Data(0x18);   

        TFT_Send_Data(0x17);   

        TFT_Send_Data(0x25);   

        TFT_Send_Data(0x27); 



        TFT_Send_Cmd(0x21);   // 反显

        TFT_Send_Cmd(0x11);   // 退出睡眠模式

        delay_ms(120);

        TFT_Send_Cmd(0x29);   // 开显示

    

        //设置LCD属性参数

        TFT_direction(USE_HORIZONTAL);//设置LCD显示方向 

    

    // 点亮背景灯

    gpio_bits_set(TFT_PORT, TFT_BL_PIN);

}

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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/**

  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  main function.

  * @param  none

  * @retval none

  */

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++;

        //at32_led_toggle(LED3); 

        //delay_ms(500); 

        //testSpiInterface();

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

        //delay_ms(100); 

        

        //gpio_bits_toggle(TFT_PORT, TFT_SCK_PIN);

    }

    

    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。