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[STM32U5] 【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】驱动DFRobot高清彩屏使用lvgl显示动态仪表盘

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1989|13
 楼主| HonestQiao 发表于 2023-12-11 20:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
STM32, LVGL, 显示, NUC, Nucleo, ROBOT, 仪表
本帖最后由 HonestQiao 于 2023-12-11 20:09 编辑

#申请原创#
在之前的文章中：【新提醒】【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】无需移植使用lvgl驱动SSD1306 OLED显示中英文和绘图，分享过使用lvgl在ssd1306 oled上进行显示。但ssd1306为单色屏，显示的效果较为一般。我手头有一个DFRobot的IPS高清彩屏，经过测试，可以在NUCLEO-U5A5ZJ-Q上使用，下面就是使用分享。

一、硬件了解
这个彩屏是DFRobot 172x320 1.47inch IPS LCD的，官方介绍如下：
1.47 英寸 172×320 IPS LCD 高清显示屏
这是一款1.47英寸，分辨率为172×320的彩色高清IPS显示屏 。采用驱动芯片ST7789V3、SPI通讯接口，显示屏显示区域占比大，边框宽度仅 1mm，圆弧边角，外形小巧美观，显示效果精细、清晰，还原真实色彩。显示屏上可高清显示各种文字、图像、动画、甚至是视频，基于 Arduino 的图像显示 GDL 库和 LVGL 库，可以做出酷炫的动态效果，适合DIY电子项目。可广泛应用于迷你游戏机、迷你气象站、背包挂件、迷你时钟、迷你视频播放、礼物制作、小型仪表显示等场景。

具体资料可以查看：1.47英寸172×320 IPS LCD高清显示屏；这个屏的显示效果，非常的不错：
iShot_2023-12-11_19.13.19.png

二、硬件连接
DFRobot 172x320 1.47inch IPS LCD背面的连接点具体如下：
iShot_2023-12-11_19.13.12.png


NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板的Arduino兼容接口连接st7789v SPI显示屏时候的连线关系：
iShot_2023-12-11_19.13.05.png

具体的连线处理：
WechatIMG4482.jpg



三、驱动处理
Zephyr中，本身提供了st7789v的驱动，并且默认已经适配了 TL019FQV01 和 Waveshare 240x240 1.3inch IPS LCD。
看起来，DFRobot的这块屏，和 Waveshare 240x240 1.3inch IPS LCD 类似，于是直接以其为基础，生成了 DFRobot 172x320 1.47inch IPS LCD。
需要处理的文件包括：
boards/shields/st7789v_generic/st7789v_dfrobot_172x320.overlay：
复制
  1. /*
    

  2.  * Copyright (c) 2019 Jan Van Winkel <jan.van_winkel@dxplore.eu>
    

  3.  * Copyright (c) 2019 PHYTEC Messtechnik GmbH
    

  4.  * Copyright (c) 2023 HonestQiao <honestqiao@gmail.com>
    

  5.  *
    

  6.  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
    

  7.  */
    


  8. 

  9. / {
    

  10.         chosen {
    

  11.                 zephyr,display = &st7789v_st7789v_dfrobot_172x320;
    

  12.         };
    

  13. };
    


  14. 

  15. &arduino_spi {
    

  16.         status = "okay";
    

  17.         cs-gpios = <&arduino_header 16 GPIO_ACTIVE_LOW>;        /* D10 */
    


  18. 

  19.         st7789v_st7789v_dfrobot_172x320: st7789v[url=home.php?mod=space&uid=2514928]@0[/url] {
    

  20.                 compatible = "sitronix,st7789v";
    

  21.                 spi-max-frequency = <20000000>;
    

  22.                 reg = <0>;
    

  23.                 cmd-data-gpios = <&arduino_header 15 GPIO_ACTIVE_LOW>;        /* D9 */
    

  24.                 reset-gpios = <&arduino_header 14 GPIO_ACTIVE_LOW>;        /* D8 */
    

  25.                 width = <172>;
    

  26.                 height = <320>;
    

  27.                 x-offset = <35>;
    

  28.                 y-offset = <0>;
    

  29.                 vcom = <0x19>;
    

  30.                 gctrl = <0x35>;
    

  31.                 vrhs = <0x12>;
    

  32.                 vdvs = <0x20>;
    

  33.                 mdac = <0x00>;
    

  34.                 gamma = <0x01>;
    

  35.                 colmod = <0x05>;
    

  36.                 lcm = <0x2c>;
    

  37.                 porch-param = [0c 0c 00 33 33];
    

  38.                 cmd2en-param = [5a 69 02 01];
    

  39.                 pwctrl1-param = [a4 a1];
    

  40.                 pvgam-param = [D0 04 0D 11 13 2B 3F 54 4C 18 0D 0B 1F 23];
    

  41.                 nvgam-param = [D0 04 0C 11 13 2C 3F 44 51 2F 1F 1F 20 23];
    

  42.                 ram-param = [00 F0];
    

  43.                 rgb-param = [CD 08 14];
    

  44.         };
    

  45. };
这个文件是显示屏初始化数据的定义。

boards/shields/st7789v_generic/Kconfig.shield：
复制
  1. # Copyright (c) 2019 Jan Van Winkel <jan.van_winkel@dxplore.eu>
    

  2. # SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
    


  3. 

  4. config SHIELD_ST7789V_TL019FQV01
    

  5.         def_bool $(shields_list_contains,st7789v_tl019fqv01)
    


  6. 

  7. config SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240
    

  8.         def_bool $(shields_list_contains,st7789v_waveshare_240x240)
    


  9. 

  10. config SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
    

  11.         def_bool $(shields_list_contains,st7789v_dfrobot_172x320)
这个文件中定义了可以使用的st7789v的Shield

boards/shields/st7789v_generic/Kconfig.defconfig：
复制
  1. # Copyright (c) 2019 Jan Van Winkel <jan.van_winkel@dxplore.eu>
    

  2. # SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
    


  3. 

  4. if SHIELD_ST7789V_TL019FQV01 || SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240 || SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
    


  5. 

  6. if DISPLAY
    


  7. 

  8. choice ST7789V_PIXEL_FORMAT
    

  9.         default ST7789V_RGB888 if SHIELD_ST7789V_TL019FQV01
    

  10.         default ST7789V_RGB565 if SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240
    

  11.         default ST7789V_RGB565 if SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
    

  12. endchoice
    


  13. 

  14. if LVGL
    


  15. 

  16. config LV_Z_BITS_PER_PIXEL
    

  17.         default 24 if SHIELD_ST7789V_TL019FQV01
    

  18.         default 16 if SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240
    

  19.         default 16 if SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
    


  20. 

  21. choice LV_COLOR_DEPTH
    

  22.         default LV_COLOR_DEPTH_16 if SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240
    

  23.         default LV_COLOR_DEPTH_16 if SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
    

  24. endchoice
    


  25. 

  26. config LV_COLOR_16_SWAP
    

  27.         default y if SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240
    

  28.         default y if SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
    


  29. 

  30. endif # LVGL
    


  31. 

  32. endif # DISPLAY
    


  33. 

  34. endif # SHIELD_ST7789V_TL019FQV01 || SHIELD_ST7789V_WAVESHARE_240X240 || SHIELD_ST7789V_DFROBOT_172x320
这个文件定义了配置菜单。

samples/drivers/display/sample.yaml：添加
复制
  1.   sample.display.st7789v_dfrobot_172x320:
    

  2.     platform_allow: nrf52dk_nrf52832
    

  3.     extra_args: SHIELD=st7789v_dfrobot_172x320
    

  4.     tags:
    

  5.       - display
    

  6.       - shield
    

  7.     harness: console
    

  8.     harness_config:
    

  9.       fixture: fixture_display

这个文件定义了例子可用的选项。

做好了上述的处理后，使用下面的指令编译检查：
复制
  1. west build -b nucleo_u5a5zj_q samples/subsys/display/lvgl -- -DSHIELD=st7789v_dfrobot_172x320
编译无误后，说明驱动设置正确。


四、显示测试
使用 【新提醒】【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】无需移植使用lvgl驱动SSD1306 OLED显示中英文和绘图 这篇分享中的代码，用上面的命令，重编编译，就能够直接使用了。

显示的实际效果如下：
1. 显示线条：
WechatIMG4484.jpg

2. 显示中文：
WechatIMG4483.jpg

实际的显示效果，比之前的SSD1306 OLED显示屏好多了。

五、动态仪表盘
上面只是演示了简单的显示功能，下面再参考LVGL的官方案例，演示两个更有实际用途的仪表盘。查看LVGl官方的文档：Examples — LVGL documentation，其中有Meter的演示，其C代码，可以直接拷贝过来使用，具体如下：

仪表盘1演示代码：

复制
  1. static lv_obj_t * meter;
    


  2. 

  3. static void set_value(void * indic, int32_t v)
    

  4. {
    

  5.     lv_meter_set_indicator_value(meter, indic, v);
    

  6. }
复制
  1. /**
    

  2.  * A simple meter
    

  3.  */
    

  4. void lv_example_meter_1(void)
    

  5. {
    

  6.     meter = lv_meter_create(lv_scr_act());
    

  7.     lv_obj_center(meter);
    

  8.     lv_obj_set_size(meter, 200, 200);
    


  9. 

  10.     /*Add a scale first*/
    

  11.     lv_meter_scale_t * scale = lv_meter_add_scale(meter);
    

  12.     lv_meter_set_scale_ticks(meter, scale, 41, 2, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY));
    

  13.     lv_meter_set_scale_major_ticks(meter, scale, 8, 4, 15, lv_color_black(), 10);
    


  14. 

  15.     lv_meter_indicator_t * indic;
    


  16. 

  17.     /*Add a blue arc to the start*/
    

  18.     indic = lv_meter_add_arc(meter, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), 0);
    

  19.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 0);
    

  20.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 20);
    


  21. 

  22.     /*Make the tick lines blue at the start of the scale*/
    

  23.     indic = lv_meter_add_scale_lines(meter, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE),
    

  24.                                      false, 0);
    

  25.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 0);
    

  26.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 20);
    


  27. 

  28.     /*Add a red arc to the end*/
    

  29.     indic = lv_meter_add_arc(meter, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), 0);
    

  30.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 80);
    

  31.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 100);
    


  32. 

  33.     /*Make the tick lines red at the end of the scale*/
    

  34.     indic = lv_meter_add_scale_lines(meter, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), false,
    

  35.                                      0);
    

  36.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 80);
    

  37.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 100);
    


  38. 

  39.     /*Add a needle line indicator*/
    

  40.     indic = lv_meter_add_needle_line(meter, scale, 4, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY), -10);
    


  41. 

  42.     /*Create an animation to set the value*/
    

  43.     lv_anim_t a;
    

  44.     lv_anim_init(&a);
    

  45.     lv_anim_set_exec_cb(&a, set_value);
    

  46.     lv_anim_set_var(&a, indic);
    

  47.     lv_anim_set_values(&a, 0, 100);
    

  48.     lv_anim_set_time(&a, 2000);
    

  49.     lv_anim_set_repeat_delay(&a, 100);
    

  50.     lv_anim_set_playback_time(&a, 500);
    

  51.     lv_anim_set_playback_delay(&a, 100);
    

  52.     lv_anim_set_repeat_count(&a, LV_ANIM_REPEAT_INFINITE);
    

  53.     lv_anim_start(&a);
    

  54. }


main部分的调用代码如下：
复制
  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.         const struct device *display_dev;
    


  4. 

  5.         display_dev = DEVICE_DT_GET(DT_CHOSEN(zephyr_display));
    

  6.         if (!device_is_ready(display_dev)) {
    

  7.                 LOG_ERR("Device not ready, aborting test");
    

  8.                 return 0;
    

  9.         }
    


  10. 

  11.         lv_obj_clean(lv_scr_act());
    

  12.         lv_task_handler();
    

  13.         display_blanking_off(display_dev);
    


  14. 

  15.         lv_obj_clean(lv_scr_act());
    

  16.         lv_example_meter_1();
    


  17. 

  18.         while(1) {
    

  19.                 lv_task_handler();
    

  20.                 k_sleep(K_MSEC(10));
    

  21.         }
    

  22. }


在之前的分享中提示过，需要自己调用 lv_task_handler() 来刷新显示。

上面的代码运行结果如下：
v1.gif

仪表盘2演示代码：
复制
  1. static lv_obj_t * meter;
    


  2. 

  3. static void set_value2(void * indic, int32_t v)
    

  4. {
    

  5.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, v);
    

  6. }
复制
  1. /**
    

  2.  * A meter with multiple arcs
    

  3.  */
    

  4. void lv_example_meter_2(void)
    

  5. {
    

  6.     meter = lv_meter_create(lv_scr_act());
    

  7.     lv_obj_center(meter);
    

  8.     lv_obj_set_size(meter, 200, 200);
    


  9. 

  10.     /*Remove the circle from the middle*/
    

  11.     lv_obj_remove_style(meter, NULL, LV_PART_INDICATOR);
    


  12. 

  13.     /*Add a scale first*/
    

  14.     lv_meter_scale_t * scale = lv_meter_add_scale(meter);
    

  15.     lv_meter_set_scale_ticks(meter, scale, 11, 2, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY));
    

  16.     lv_meter_set_scale_major_ticks(meter, scale, 1, 2, 30, lv_color_hex3(0xeee), 15);
    

  17.     lv_meter_set_scale_range(meter, scale, 0, 100, 270, 90);
    


  18. 

  19.     /*Add a three arc indicator*/
    

  20.     lv_meter_indicator_t * indic1 = lv_meter_add_arc(meter, scale, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), 0);
    

  21.     lv_meter_indicator_t * indic2 = lv_meter_add_arc(meter, scale, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN), -10);
    

  22.     lv_meter_indicator_t * indic3 = lv_meter_add_arc(meter, scale, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), -20);
    


  23. 

  24.     /*Create an animation to set the value*/
    

  25.     lv_anim_t a;
    

  26.     lv_anim_init(&a);
    

  27.     lv_anim_set_exec_cb(&a, set_value2);
    

  28.     lv_anim_set_values(&a, 0, 100);
    

  29.     lv_anim_set_repeat_delay(&a, 100);
    

  30.     lv_anim_set_playback_delay(&a, 100);
    

  31.     lv_anim_set_repeat_count(&a, LV_ANIM_REPEAT_INFINITE);
    


  32. 

  33.     lv_anim_set_time(&a, 2000);
    

  34.     lv_anim_set_playback_time(&a, 500);
    

  35.     lv_anim_set_var(&a, indic1);
    

  36.     lv_anim_start(&a);
    


  37. 

  38.     lv_anim_set_time(&a, 1000);
    

  39.     lv_anim_set_playback_time(&a, 1000);
    

  40.     lv_anim_set_var(&a, indic2);
    

  41.     lv_anim_start(&a);
    


  42. 

  43.     lv_anim_set_time(&a, 1000);
    

  44.     lv_anim_set_playback_time(&a, 2000);
    

  45.     lv_anim_set_var(&a, indic3);
    

  46.     lv_anim_start(&a);
    

  47. }


main部分的调用代码如下：
复制
  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.         const struct device *display_dev;
    


  4. 

  5.         display_dev = DEVICE_DT_GET(DT_CHOSEN(zephyr_display));
    

  6.         if (!device_is_ready(display_dev)) {
    

  7.                 LOG_ERR("Device not ready, aborting test");
    

  8.                 return 0;
    

  9.         }
    


  10. 

  11.         lv_obj_clean(lv_scr_act());
    

  12.         lv_task_handler();
    

  13.         display_blanking_off(display_dev);
    


  14. 

  15.         lv_obj_clean(lv_scr_act());
    

  16.         lv_example_meter_2();
    


  17. 

  18.         while(1) {
    

  19.                 lv_task_handler();
    

  20.                 k_sleep(K_MSEC(10));
    

  21.         }
    

  22. }


上面的代码运行结果如下：
v2.gif


六、总结

NUCLEO-U5A5ZJ-Q的良好硬件设计，使得开发者可以很方便的连接Arduino兼容的硬件，大大方便了开发工作。
Zephyr对NUCLEO-U5A5ZJ-Q的给力支持，以及提供的LVGL模块支持，能够让开发者聚焦于核心业务的处理，真的是非常的方便。
在NUCLEO-U5A5ZJ-Q上，能够使用上TFT彩色显示屏，就可以更方便的进行多远信息的呈现了，不管是传感器数据的读取后的呈现，还是状态信息的呈现，结合起来，能够做出很出色的工作。




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LLGTR 发表于 2023-12-13 16:52 | 显示全部楼层
这个屏幕看的着实不错，一般会用在什么产品上？
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 楼主| HonestQiao 发表于 2023-12-13 18:11 | 显示全部楼层
LLGTR 发表于 2023-12-13 16:52
这个屏幕看的着实不错，一般会用在什么产品上？

家用智能设备，玩具等等
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Clyde011 发表于 2024-1-23 11:08 | 显示全部楼层

STM32芯片中有多个工作时钟源的外设很常见
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万图 发表于 2024-1-23 13:04 | 显示全部楼层

CPU借助于APB总线访问相关寄存器达到对I2C1工作模块的控制
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Uriah 发表于 2024-1-23 14:07 | 显示全部楼层

ART2固定使用PCLK时钟，只有开启和关闭的问题，不存在其它时钟源选择
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