簡(jiǎn)介本資源面向使用STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板驅(qū)動(dòng)2.8寸TFT液晶的嵌入式開(kāi)發(fā)者與學(xué)習(xí)者針對(duì)48腳芯片不具備FSMC功能這一限制采用GPIO模擬方式實(shí)現(xiàn)ILI9341的16位并口顯示A端口0至15位作為數(shù)據(jù)總線適合入門液晶驅(qū)動(dòng)、練習(xí)時(shí)序控制與模塊化硬件搭建的初中級(jí)工程師參考。壓縮包共182個(gè)文件約3.16MB包含33個(gè)c源文件與37個(gè)h頭文件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)與STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)主體另有41個(gè)匯編啟動(dòng)文件、22個(gè)o編譯產(chǎn)物、14個(gè)d依賴文件及uvproj、uvopt等Keil工程配置還附帶hex、axf、map等可直接燒錄與調(diào)試的產(chǎn)物目錄結(jié)構(gòu)完整便于二次開(kāi)發(fā)。目前已有5092人學(xué)習(xí)下載讀者可獲取一套可運(yùn)行的ILI9341驅(qū)動(dòng)代碼與工程模板理解模擬并口刷屏的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展圖形顯示與觸屏功能觸屏輸入暫未實(shí)現(xiàn)。1. 一塊 2.8 寸屏點(diǎn)不亮八成不是屏的問(wèn)題STM32F103C8T6 驅(qū)動(dòng) ILI9341 的 2.8 寸 TFT LCD是嵌入式入門里最經(jīng)典也最容易翻車的一組搭配。很多人拿到一塊標(biāo)著 2.8 寸、240×320 分辨率、帶 XPT2046 觸摸的模塊焊上排針、接好杜邦線、燒進(jìn)例程屏幕要么純白、要么花屏、要么干脆一點(diǎn)反應(yīng)沒(méi)有。第一反應(yīng)往往是“屏壞了”或者“買到了假貨”但實(shí)際排查下來(lái)絕大多數(shù)問(wèn)題出在供電、復(fù)位時(shí)序、FSMC 配置或者初始化命令序列上屏本身反而是最不容易壞的那一環(huán)。這篇筆記面向的是手上已經(jīng)有這塊最小系統(tǒng)板和這塊屏、想把圖形刷出來(lái)的開(kāi)發(fā)者。我會(huì)把從硬件連線、并口時(shí)序、ILI9341 初始化、到刷屏和局部刷新驗(yàn)證的完整路徑講清楚參數(shù)怎么設(shè)、坑在哪、失敗時(shí)先看什么都落到可復(fù)現(xiàn)的步驟上?？赐昴銘?yīng)該能自己判斷是接線錯(cuò)了、時(shí)序不對(duì)還是初始化命令少發(fā)了一條。2. 先搞清楚 ILI9341 到底怎么被“驅(qū)動(dòng)”起來(lái)2.1 8080 并口和 SPI 的選型差別ILI9341 這顆驅(qū)動(dòng) IC 支持三種主機(jī)接口8080 并口、SPI 三線/四線、以及 RGB 接口。2.8 寸模塊上最常見(jiàn)的是 8080 并口和 SPI 兩種引出方式。選哪種直接決定你后面代碼的寫法和你 MCU 的引腳預(yù)算。8080 并口分 8 位和 16 位兩種數(shù)據(jù)寬度。16 位并口一次傳一個(gè)像素的高低位刷一屏 240×320 只需要 76800 次寫操作速度上明顯占優(yōu)適合做動(dòng)畫或頻繁刷新。代價(jià)是它要占用 16 根數(shù)據(jù)線加若干控制線對(duì) STM32F103C8T6 這種 48 腳封裝來(lái)說(shuō)引腳會(huì)非常緊張通常得靠 FSMC可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器來(lái)扛否則軟件模擬并口時(shí)序會(huì)慢到懷疑人生。SPI 接口只需要 4 根線SCK、MOSI、CS、DC再加一根 RST 和 BLK引腳壓力小得多接線也簡(jiǎn)單。代價(jià)是速度SPI 一次只能傳一位刷一屏要傳 240×320×16 個(gè)時(shí)鐘位即使跑到 18MHz整屏刷新也在幾十毫秒量級(jí)做靜態(tài)界面夠用做流暢動(dòng)畫就吃力。我一般的判斷是如果只是顯示文字、圖標(biāo)、簡(jiǎn)單界面SPI 足夠接線省心如果要做波形、視頻幀、頻繁局部刷新優(yōu)先上 FSMC 并口。下面兩條路徑我都會(huì)給到關(guān)鍵配置你可以按自己的板子選。2.2 供電和背光最容易被忽略的第一道坎ILI9341 模塊的邏輯供電是 3.3V但背光 LED 那一路經(jīng)常是獨(dú)立的。很多模塊把背光 LED 的限流電阻做在板上直接接 3.3V 就能亮也有模塊把背光引腳單獨(dú)引出需要你自己串電阻或者用三極管控制。如果你接的是 5V 邏輯而模塊沒(méi)有電平轉(zhuǎn)換長(zhǎng)期跑下來(lái)邏輯口容易受損表現(xiàn)就是時(shí)好時(shí)壞。背光不亮和屏幕不顯示是兩回事。背光不亮你看到的是全黑背光亮但沒(méi)數(shù)據(jù)你看到的是白屏或者灰屏。排查時(shí)先把這兩個(gè)現(xiàn)象分開(kāi)能省掉一半時(shí)間。提示上電前用萬(wàn)用表量一下模塊 VCC 和 GND 之間有沒(méi)有短路再量背光引腳對(duì)地電阻確認(rèn)限流電阻存在。這一步花兩分鐘能避免燒掉整塊屏。2.3 用 SPI 跑通最小顯示接線與初始化先給一條 SPI 路徑的最小可跑通方案。以 STM32F103C8T6 的 SPI1 為例引腳分配如下信號(hào)STM32 引腳說(shuō)明SCKPA5SPI1 時(shí)鐘MOSIPA7SPI1 數(shù)據(jù)輸出CSPA4片選低有效DCPA3數(shù)據(jù)/命令選擇RSTPA2復(fù)位低有效BLKPB0背光控制可接 3.3V 常亮初始化 SPI 的代碼大致如下用的是標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)風(fēng)格HAL 庫(kù)把寄存器操作換成對(duì)應(yīng)函數(shù)即可// SPI1 初始化主機(jī)模式8 位數(shù)據(jù)模式 0 void LCD_SPI_Init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio; SPI_InitTypeDef spi; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // SCK PA5 和 MOSI PA7 復(fù)用推挽 gpio.GPIO_Pin GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; gpio.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF_PP; gpio.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, gpio); // CS PA4、DC PA3、RST PA2 普通推挽輸出 gpio.GPIO_Pin GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_2; gpio.GPIO_Mode GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, gpio); SPI_InitStructure.SPI_Direction SPI_Direction_1Line_Tx; // 只發(fā)不收 SPI_InitStructure.SPI_Mode SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL SPI_CPOL_Low; // 模式 0 SPI_InitStructure.SPI_CPHA SPI_CPHA_1Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler SPI_BaudRatePrescaler_4; // 72M/418M SPI_InitStructure.SPI_FirstBit SPI_FirstBit_MSB; SPI_Init(SPI1, spi); SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); }這段代碼里幾個(gè)參數(shù)值得說(shuō)清楚。SPI_BaudRatePrescaler_4把 72MHz 的 PCLK2 分頻到 18MHz這是 ILI9341 在 3.3V 下比較穩(wěn)妥的上限再往上跑有些批次會(huì)丟數(shù)據(jù)。SPI_CPOL_Low和SPI_CPHA_1Edge組合成模式 0是 ILI9341 的默認(rèn)采樣方式如果你接的是模式 3 的屏這里要改成SPI_CPOL_High加SPI_CPHA_2Edge。SPI_Direction_1Line_Tx表示只發(fā)送不接收省掉 MISO 引腳因?yàn)閷懫粮静恍枰x回?cái)?shù)據(jù)。寫命令和寫數(shù)據(jù)靠 DC 引腳區(qū)分封裝成兩個(gè)函數(shù)// 寫一個(gè)命令字節(jié) void LCD_WriteCmd(uint8_t cmd) { LCD_DC_CLR(); // DC 拉低表示命令 LCD_CS_CLR(); SPI_WriteByte(cmd); LCD_CS_SET(); } // 寫一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié) void LCD_WriteData(uint8_t data) { LCD_DC_SET(); // DC 拉高表示數(shù)據(jù) LCD_CS_CLR(); SPI_WriteByte(data); LCD_CS_SET(); }SPI_WriteByte內(nèi)部就是等 TXE 標(biāo)志、寫 DR、等 BSY 清零這三步。DC 的拉高拉低必須在 CS 有效之前完成否則命令和數(shù)據(jù)會(huì)被屏當(dāng)成同一種東西表現(xiàn)就是初始化全亂。2.4 ILI9341 初始化命令序列的關(guān)鍵幾條初始化序列網(wǎng)上一搜一大把但真正決定能不能點(diǎn)亮的是前幾條。下面這段是精簡(jiǎn)后的核心序列省略了伽馬校正等不影響點(diǎn)亮的項(xiàng)void LCD_Init(void) { LCD_RST_CLR(); Delay_ms(20); LCD_RST_SET(); Delay_ms(120); // 復(fù)位后必須等夠 120ms LCD_WriteCmd(0x01); // 軟復(fù)位 Delay_ms(120); LCD_WriteCmd(0x11); // 退出睡眠 Delay_ms(120); LCD_WriteCmd(0x36); // 內(nèi)存訪問(wèn)控制 LCD_WriteData(0x48); // 橫屏BGR 順序 LCD_WriteCmd(0x3A); // 像素格式 LCD_WriteData(0x55); // 16 位 RGB565 LCD_WriteCmd(0x29); // 開(kāi)顯示 }0x11退出睡眠后那 120ms 不能省很多白屏就是這里等得不夠。0x36的 0x48 決定掃描方向和 RGB/BGR 順序如果你發(fā)現(xiàn)紅色顯示成藍(lán)色改這一位就行。0x3A的 0x55 是 16 位色寫 0x66 是 18 位一般用 16 位省帶寬。0x29開(kāi)顯示必須放在最后前面配置沒(méi)完成就開(kāi)顯示屏?xí)i在異常狀態(tài)。3. 用 FSMC 并口把刷新速度拉起來(lái)3.1 FSMC 映射到 ILI9341 的地址規(guī)劃STM32F103C8T6 的 FSMC 支持 NOR/PSRAM 模式可以把 ILI9341 當(dāng)成一個(gè) 16 位寬的 SRAM 來(lái)訪問(wèn)。關(guān)鍵是把 RS也就是 DC引腳接到某根地址線上這樣寫命令和寫數(shù)據(jù)就變成訪問(wèn)兩個(gè)不同地址不用再手動(dòng)拉 DC。常見(jiàn)接法是把 RS 接到 FSMC_A16那么寫命令地址 基地址 0寫數(shù)據(jù)地址 基地址 (1 16) × 2因?yàn)?FSMC 是 16 位寬地址線每加 1 對(duì)應(yīng) 2 字節(jié)所以 A16 對(duì)應(yīng)偏移是 0x20000?；刂愤x0x60000000NE1 片選于是命令地址0x60000000數(shù)據(jù)地址0x60020000。#define LCD_BASE ((uint32_t)0x60000000) #define LCD_CMD_ADDR (LCD_BASE) #define LCD_DATA_ADDR (LCD_BASE 0x20000) #define LCD_WR_CMD(cmd) (*(__IO uint16_t *)LCD_CMD_ADDR (cmd)) #define LCD_WR_DATA(dat) (*(__IO uint16_t *)LCD_DATA_ADDR (dat))這樣寫屏就是一條賦值語(yǔ)句編譯器直接生成 FSMC 總線寫速度比軟件模擬快一個(gè)數(shù)量級(jí)。3.2 FSMC 時(shí)序參數(shù)怎么算FSMC 的讀寫時(shí)序由 BTCR 寄存器控制核心是三個(gè)參數(shù)地址建立時(shí)間 ADDSET、地址保持時(shí)間 ADDHLD、數(shù)據(jù)建立時(shí)間 DATAST。ILI9341 的 8080 時(shí)序要求是寫脈沖寬度最小 66ns讀周期最小 355ns讀 ID 時(shí)。以 72MHz 的 HCLK 為例一個(gè)時(shí)鐘周期約 13.9ns。寫時(shí)序取ADDSET 1約 14nsDATAST 5約 70ns滿足 66ns 最小寫脈沖讀時(shí)序要慢得多取ADDSET 15DATAST 60配置代碼// FSMC NOR/SRAM 模式配置NE1 片選 FSMC_NORSRAMInitTypeDef fsmc; FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef timing; timing.FSMC_AddressSetupTime 1; timing.FSMC_AddressHoldTime 0; timing.FSMC_DataSetupTime 5; timing.FSMC_BusTurnAroundDuration 0; timing.FSMC_CLKDivision 0; timing.FSMC_DataLatency 0; timing.FSMC_AccessMode FSMC_AccessMode_B; fsmc.FSMC_Bank FSMC_Bank1_NORSRAM1; fsmc.FSMC_DataWidth FSMC_DataWidth_16b; fsmc.FSMC_MemoryType FSMC_MemoryType_SRAM; fsmc.FSMC_MemoryDataWidth FSMC_MemoryDataWidth_16b; fsmc.FSMC_WriteOperation FSMC_WriteOperation_Enable; fsmc.FSMC_ExtendedMode FSMC_ExtendedMode_Disable; fsmc.FSMC_ReadWriteTimingStruct timing; FSMC_NORSRAMInit(fsmc); FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM1, ENABLE);FSMC_AccessMode_B表示 SRAM 模式讀寫用同一套時(shí)序。如果你要讀 ID 或者讀顯存得開(kāi)FSMC_ExtendedMode_Enable給讀操作單獨(dú)配一套更慢的時(shí)序否則讀回來(lái)的數(shù)據(jù)是錯(cuò)的。3.3 刷一屏純色驗(yàn)證并口通路并口配好后用刷純色做第一次驗(yàn)證void LCD_FillColor(uint16_t color) { uint32_t i; LCD_SetWindow(0, 0, 239, 319); // 設(shè)置全屏窗口 LCD_WR_CMD(0x2C); // 寫顯存命令 for (i 0; i 240 * 320; i) { LCD_WR_DATA(color); } }0x2C是寫顯存命令發(fā)完之后連續(xù)寫數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)按窗口遞增地址。LCD_SetWindow內(nèi)部發(fā)的是0x2A列地址和0x2B頁(yè)地址各帶四個(gè)參數(shù)起始高、起始低、結(jié)束高、結(jié)束低。窗口設(shè)錯(cuò)顏色會(huì)只刷一部分或者刷到屏幕外。如果刷出來(lái)是純色但顏色不對(duì)先查0x36的 BGR 位如果是條紋或者雪花查 FSMC 時(shí)序和接線如果是全白回到初始化序列重點(diǎn)看0x11后的延時(shí)和0x29的位置。4. 避坑與排查點(diǎn)不亮?xí)r按這個(gè)順序查4.1 現(xiàn)象背光亮但屏幕全白原因通常是初始化序列沒(méi)跑完或者復(fù)位時(shí)序不對(duì)。ILI9341 上電后內(nèi)部狀態(tài)機(jī)需要完整的復(fù)位脈沖RST 低電平至少要維持 10us很多代碼只拉低一兩個(gè)指令周期就拉高屏根本沒(méi)復(fù)位。解決把 RST 拉低后延時(shí) 20ms 再拉高拉高后再等 120ms 再發(fā)命令。這個(gè)延時(shí)寧長(zhǎng)勿短屏不會(huì)因?yàn)槟愣嗟榷鴫摹?.2 現(xiàn)象SPI 模式下花屏、顏色錯(cuò)位原因多半是 SPI 模式選錯(cuò)。ILI9341 默認(rèn)模式 0但有些模塊因?yàn)樽呔€或者上拉電阻實(shí)際工作在模式 3。表現(xiàn)是數(shù)據(jù)錯(cuò)位、顏色塊亂跳。解決把 CPOL 和 CPHA 換成模式 3 試一次。如果換完正常說(shuō)明模塊的采樣邊沿和你原來(lái)的配置反了。另外檢查 SPI 分頻18MHz 跑不穩(wěn)就降到 9MHz 驗(yàn)證確認(rèn)是速度問(wèn)題還是模式問(wèn)題。4.3 現(xiàn)象FSMC 并口刷屏有隨機(jī)噪點(diǎn)原因是 FSMC 寫時(shí)序太快數(shù)據(jù)還沒(méi)穩(wěn)定就被屏采樣。尤其是杜邦線連接、線長(zhǎng)超過(guò) 10cm 的時(shí)候信號(hào)完整性會(huì)明顯變差。解決把 DATAST 從 5 加到 8 或 10ADDSET 從 1 加到 2。如果噪點(diǎn)消失說(shuō)明就是時(shí)序余量不夠。長(zhǎng)期方案是縮短接線、加地線隔離或者把屏直接插在轉(zhuǎn)接板上。4.4 現(xiàn)象顯示內(nèi)容整體偏移或鏡像原因是0x36內(nèi)存訪問(wèn)控制的掃描方向位設(shè)錯(cuò)。這一字節(jié)的 bit7 控制 MY、bit6 控制 MX、bit5 控制 MV、bit3 控制 BGR。橫屏和豎屏切換就是改這幾位。解決豎屏常用 0x48 或 0x08橫屏常用 0x28 或 0xE8具體取決于你的排線方向和想要的坐標(biāo)系。改完重新刷一屏看原點(diǎn)在哪個(gè)角再?zèng)Q定要不要翻轉(zhuǎn)。4.5 現(xiàn)象局部刷新時(shí)舊內(nèi)容殘留原因是沒(méi)設(shè)窗口就直接寫數(shù)據(jù)或者窗口設(shè)了但沒(méi)重新發(fā)0x2C。ILI9341 的顯存地址在每次0x2C后從窗口起點(diǎn)開(kāi)始如果你連續(xù)寫兩次局部區(qū)域但中間沒(méi)重設(shè)窗口第二次會(huì)從上次結(jié)束的位置繼續(xù)。解決每次局部刷新前都完整走一遍0x2A、0x2B、0x2C不要圖省事復(fù)用窗口。這個(gè)開(kāi)銷很小但能避免大部分殘影問(wèn)題。5. 把刷新率再壓一壓局部刷新和 DMA 的配合前面刷一屏純色SPI 路徑大概要幾十毫秒FSMC 路徑能壓到幾毫秒。但實(shí)際界面里你不需要每次都刷全屏狀態(tài)欄、按鈕、數(shù)值這些區(qū)域是分開(kāi)變的。把全屏刷新改成局部刷新是提升響應(yīng)最直接的手段。局部刷新的核心是只對(duì)變化區(qū)域設(shè)窗口。比如一個(gè) 80×24 的數(shù)值顯示區(qū)每次只刷這 1920 個(gè)像素SPI 下也就一兩毫秒。做法是把要刷的區(qū)域坐標(biāo)傳進(jìn)LCD_SetWindow然后只寫這塊區(qū)域的數(shù)據(jù)。// 只刷新 (x, y) 起、寬 w 高 h 的區(qū)域 void LCD_UpdateArea(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, const uint16_t *buf) { uint32_t i, n (uint32_t)w * h; LCD_SetWindow(x, y, x w - 1, y h - 1); LCD_WR_CMD(0x2C); for (i 0; i n; i) { LCD_WR_DATA(buf[i]); } }buf是你在內(nèi)存里維護(hù)的一塊像素緩沖界面邏輯只改這塊緩沖改完調(diào)一次LCD_UpdateArea推過(guò)去。這樣界面邏輯和刷屏解耦也方便后面接 DMA。FSMC 路徑下如果 MCU 支持 DMA 到 FSMC 的通道可以把buf直接交給 DMACPU 去處理下一幀邏輯。STM32F103C8T6 的 DMA 通道和 FSMC 的配合需要查具體通道映射不是所有通道都能觸發(fā) FSMC 寫。一個(gè)穩(wěn)妥的驗(yàn)證方法是先用 CPU 輪詢寫測(cè)出單區(qū)域耗時(shí)再換 DMA 對(duì)比看提升是否值得。最后說(shuō)一個(gè)我自己的習(xí)慣每次改完初始化序列或者時(shí)序參數(shù)先刷三屏純色——紅、綠、藍(lán)再刷一屏棋盤格。純色驗(yàn)證顏色通道和窗口棋盤格驗(yàn)證地址遞增和邊界。這四屏過(guò)了再往上疊文字和圖形出問(wèn)題也能快速定位是底層還是上層。這個(gè)習(xí)慣幫我省過(guò)很多次“以為是屏壞了”的返工。希望幫到你。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取