【STM32N6570-DK测评】6、BSP+Utilities下LCD相关库函数使用

只看该作者 · 2025-5-10 11:12

本帖最后由 sujingliang 于 2025-5-10 11:18 编辑

通常在ST开发板中处理与屏幕相关的功能，需要用到LTDC和DMA2D，其中涉及硬件功能的开启和引脚的定义，如果不是官方开发板还需要初始化LCD，为了方便绘图还需要自己写一些绘制图形的函数。

这些工作占用很多的时间，费时费力。而且对于不同开发板还要重复进行这些工作。

那么如何快速地跳过以上工作，直接进入绘图创意阶段呢。ST给了解决方案就是BSP LCD+Utilities LCD通用绘图库。
BSP LCD库负责与开发板硬件驱动，并提供基本的绘图接口函数。
Utilities LCD通用绘图库建立在BSP LCD提供的基本接口函数之上，并扩展了一些与硬件无关的绘图函数可以在各个开发板通用。

下面用例子开启绘图实践

一、准备
首先准备一个空的工程，可以点灯程序或者用STM32CubeMX配置一个最简单工程。

需要了解的：

	路径	主要文件
BSP LCD	C:\Users\用户名\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_N6_V1.1.1\Drivers\BSP\STM32N6570-DK	stm32n6570_discovery_lcd.c stm32n6570_discovery_lcd.h
Utilities LCD	C:\Users\用户名\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_N6_V1.1.1\Utilities\lcd	stm32_lcd.c stm32_lcd.h

在工程中添加BSP和Utilities LCD的源文件

将上述路径加到Include Paths里。
另外把C:\Users\用户名\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_N6_V1.1.1\Drivers\BSP\Components\Common也加到Include Paths里，因为用到其中lcd.h

在stm32n6xx_hal_conf.h中开启

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#define HAL_DMA2D_MODULE_ENABLED

#define HAL_LTDC_MODULE_ENABLED

#define HAL_RIF_MODULE_ENABLED

将上面这些库函数加入工程。

RIF（Resource Isolation Framework，资源隔离框架）主要作用是为硬件主设备（Master）和从设备（Slave）设置安全（Secure）和特权（Privileged）属性，确保系统在多核/多域环境（如ARM TrustZone）下的安全隔离和权限控制。
由于建立工程是选择了安全域应用，需要配置RIF，防止非安全域（Non-Secure）非法访问安全域（Secure）资源。

二、RIF初始化
main函数中：

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/* Update the RIF config for the used peripherals */

  RIMC_MasterConfig_t RIMC_master = {0};

  RIMC_master.MasterCID = RIF_CID_1;

  RIMC_master.SecPriv = RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV;

  HAL_RIF_RIMC_ConfigMasterAttributes(RIF_MASTER_INDEX_DCMIPP, &RIMC_master);

  HAL_RIF_RIMC_ConfigMasterAttributes(RIF_MASTER_INDEX_DMA2D, &RIMC_master);

  HAL_RIF_RIMC_ConfigMasterAttributes(RIF_MASTER_INDEX_LTDC1 , &RIMC_master);

  HAL_RIF_RIMC_ConfigMasterAttributes(RIF_MASTER_INDEX_LTDC2 , &RIMC_master);

  HAL_RIF_RIMC_ConfigMasterAttributes(RIF_MASTER_INDEX_VENC  , &RIMC_master);

  HAL_RIF_RISC_SetSlaveSecureAttributes(RIF_RISC_PERIPH_INDEX_DMA2D  , RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV);

  HAL_RIF_RISC_SetSlaveSecureAttributes(RIF_RISC_PERIPH_INDEX_DCMIPP , RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV);

  HAL_RIF_RISC_SetSlaveSecureAttributes(RIF_RISC_PERIPH_INDEX_CSI    , RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV);

  HAL_RIF_RISC_SetSlaveSecureAttributes(RIF_RISC_PERIPH_INDEX_LTDC   , RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV);

  HAL_RIF_RISC_SetSlaveSecureAttributes(RIF_RISC_PERIPH_INDEX_LTDCL1 , RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV);

  HAL_RIF_RISC_SetSlaveSecureAttributes(RIF_RISC_PERIPH_INDEX_LTDCL2 , RIF_ATTRIBUTE_SEC | RIF_ATTRIBUTE_PRIV);

上面多配置了一些外设，实际用到的是DMA2D、LTDC。

三、LCD配置
继续在main函数中增加：

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 /* Init LCD */

  BSP_LCD_Init(0, LCD_ORIENTATION_LANDSCAPE);

功能

初始化LCD硬件，包括配置控制器（如LTDC）、背光、像素格式等。
底层操作

硬件初始化：
- 配置GPIO（数据线、控制信号线）。
- 初始化显示控制器（如STM32的LTDC或FSMC接口）。
- 设置像素格式（如RGB565、ARGB8888）。
背光控制：
- 启用背光电源（如PWM调光）。
显存分配：
- 为帧缓冲区（Framebuffer）分配内存（内部SRAM或外部SDRAM）

简单地说这个BSP函数完成了所有LCD的硬件和软件驱动，包括LCD驱动、硬件配置、LTDC、DMA2D等等，这些使用者不用考虑：
可以和MX_LTDC_Init(void);MX_DMA2D_Init(void);void HAL_DMA2D_MspInit(DMA2D_HandleTypeDef* hdma2d)；void HAL_LTDC_MspInit(LTDC_HandleTypeDef* hltdc)甚至中断回调说再见了。

再增加一句：

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UTIL_LCD_SetFuncDriver(&LCD_Driver);

完成了 Utilities LCD到 BSP LCD的绑定，可以用 Utilities LCD进行绘图操作了。

在stm32n6xx_hal_conf.h中有如下说明：

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1. How To use this driver:

--------------------------

   - This driver is a generic driver that provides basic display services. It should

     be used by any platform once LCD is initialized and following draw methods are

     registered:

         BSP_LCD_DrawBitmap

         BSP_LCD_DrawHLine

         BSP_LCD_DrawVLine

         BSP_LCD_FillRect

         BSP_LCD_ReadPixel

         BSP_LCD_WritePixel

         BSP_LCD_GetXSize

         BSP_LCD_GetYSize

         BSP_LCD_SetActiveLayer



   - At application level, once the LCD is initialized, user should call UTIL_LCD_SetFuncDriver()

     API to link board LCD drivers to BASIC GUI LCD drivers.

     User can then call the BASIC GUI services:

         UTIL_LCD_SetFuncDriver()

         UTIL_LCD_SetLayer()

         UTIL_LCD_SetDevice()

         UTIL_LCD_SetTextColor()

         UTIL_LCD_GetTextColor()

         UTIL_LCD_SetBackColor()

         UTIL_LCD_GetBackColor()

         UTIL_LCD_SetFont()

         UTIL_LCD_GetFont()

         UTIL_LCD_Clear)

         UTIL_LCD_ClearStringLine()

         UTIL_LCD_DisplayStringAtLine()

         UTIL_LCD_DisplayStringAt()

         UTIL_LCD_DisplayChar()

         UTIL_LCD_GetPixel()

         UTIL_LCD_SetPixel()

         UTIL_LCD_FillRGBRect()

         UTIL_LCD_DrawHLine()

         UTIL_LCD_DrawVLine()

         UTIL_LCD_DrawBitmap()

         UTIL_LCD_FillRect()

         UTIL_LCD_DrawLine()

         UTIL_LCD_DrawRect()

         UTIL_LCD_DrawCircle()

         UTIL_LCD_DrawPolygon()

         UTIL_LCD_DrawEllipse()

         UTIL_LCD_FillCircle()

         UTIL_LCD_FillPolygon()

         UTIL_LCD_FillEllipse()

就是在绑定过程中BSP需提供一些基本的函数注册到UTIL，然后就可以使用UTIL开头的绘图函数。

四、一个简单的例子
上面通过2个函数完成了LCD配置，下面开始画图

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    UTIL_LCD_SetFont(&Font16);



    UTIL_LCD_SetTextColor(UTIL_LCD_COLOR_WHITE);

    UTIL_LCD_SetBackColor(UTIL_LCD_COLOR_BLUE);



    UTIL_LCD_Clear(UTIL_LCD_COLOR_BLUE);

    



    UTIL_LCD_DisplayStringAtLine(0, (uint8_t *)"Hello STM32!");

    

    UTIL_LCD_DrawRect(10, 50, 100, 50, UTIL_LCD_COLOR_RED);

    UTIL_LCD_FillCircle(150, 75, 25, UTIL_LCD_COLOR_GREEN);

设置字体、前景色、背景色、清屏、显示字符串，画矩形，画圆

五、一个动图的例子

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void Run_Circle_Animation(void)

{

    int32_t x, y;

    float angle = 0.0f;

    float angle_step = 2 * 3.14159f / ANIMATION_STEPS;

    

    // 轨道参数（椭圆）

    uint16_t orbit_x_radius = LCD_WIDTH/2 - CIRCLE_RADIUS - 10;

    uint16_t orbit_y_radius = LCD_HEIGHT/2 - CIRCLE_RADIUS - 10;

    

    while(1)

    {

        // 计算圆形位置

        x = LCD_WIDTH/2 + (int32_t)(orbit_x_radius * cosf(angle));

        y = LCD_HEIGHT/2 + (int32_t)(orbit_y_radius * sinf(angle));

        

        // 清除上一帧

        UTIL_LCD_SetTextColor(UTIL_LCD_COLOR_BLACK);

        UTIL_LCD_FillCircle(x, y, CIRCLE_RADIUS,UTIL_LCD_COLOR_BLUE);

        

        // 更新角度

        angle += angle_step;

        if(angle >= 2*3.14159f) angle = 0;

        

        // 计算新位置

        x = LCD_WIDTH/2 + (int32_t)(orbit_x_radius * cosf(angle));

        y = LCD_HEIGHT/2 + (int32_t)(orbit_y_radius * sinf(angle));

        

        // 绘制新圆形

        UTIL_LCD_SetTextColor(UTIL_LCD_COLOR_RED);

        UTIL_LCD_FillCircle(x, y, CIRCLE_RADIUS,UTIL_LCD_COLOR_RED);

        

        // 绘制轨道（椭圆）

        UTIL_LCD_SetTextColor(UTIL_LCD_COLOR_BLUE);

        UTIL_LCD_DrawEllipse(LCD_WIDTH/2, LCD_HEIGHT/2, orbit_x_radius, orbit_y_radius,UTIL_LCD_COLOR_WHITE);

        

        HAL_Delay(DELAY_MS);

    }

}

六、LCD打印日志
lcd_trace库函数位于：C:\Users\用户\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_N6_V1.1.1\Utilities\lcd_trace
可以提供在LCD上打印日志的功能

在工程中添加lcd_trace的源文件，添加Include Paths
配置使用微库use MicroLIB
加入如下代码:

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UTIL_LCD_TRACE_Init();

                

UTIL_LCD_TRACE_SetHeader((uint8_t*)"Trace header");

                

UTIL_LCD_TRACE_SetFooter((uint8_t*)"this is footer");



  /* USER CODE END 2 */



  /* Infinite loop */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {

LCD_UsrTrace("Hello World!\n");

LCD_DbgTrace("Hello World! LCD_DbgTrace\n");

LCD_ErrTrace("System Clock: %d MHz\n", SystemCoreClock/1000000);

HAL_Delay(1000);

    /* USER CODE END WHILE */



    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }

七、总结

BSP和Utility下提供的库功能还是非常丰富的，可以极大减少个人代码量，快速进入应用逻辑的开发阶段。如果说有缺点就是需要去学习去适应，理解各个库之间的调用关系。