如果你第一次玩1.8寸TFT-LCD大概率會(huì)經(jīng)歷這些屏幕接上電背光亮了但是屏幕白茫茫一片不管你往寄存器里寫(xiě)多少命令都沒(méi)反應(yīng)。我也從這個(gè)狀態(tài)過(guò)來(lái)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)卡住大多數(shù)人的往往不是屏幕本身而是驅(qū)動(dòng)方式的選擇——很多店家給的例程默認(rèn)走硬件SPI硬件SPI的引腳在自己板子上又經(jīng)常和別的外設(shè)撞車(chē)一旦出問(wèn)題很難定位。這篇文章我要分享的就是我最終穩(wěn)定跑通的方案STM32通過(guò)軟件SPI驅(qū)動(dòng)1.8寸TFT-LCD也就是用GPIO手動(dòng)模擬SPI時(shí)序把底層的每一位時(shí)鐘、每一個(gè)電平都攤開(kāi)來(lái)看。這套方案適合剛學(xué)會(huì)GPIO輸出、還沒(méi)系統(tǒng)學(xué)過(guò)SPI外設(shè)的初學(xué)者也適合硬件SPI引腳被其他模塊占用、需要靈活換引腳的項(xiàng)目。128x160的分辨率不大軟件SPI的帶寬完全夠用。1. 為什么這塊屏的驅(qū)動(dòng)要用軟件SPI先說(shuō)結(jié)論軟件SPI不是來(lái)替代硬件SPI的它是很多實(shí)際場(chǎng)景里更省事、更好排查問(wèn)題的選擇。1.8寸TFT-LCD的分辨率只有128x160滿(mǎn)屏刷一種顏色也才40多KB像素?cái)?shù)據(jù)軟件模擬的方式完全扛得住。如果你只是做菜單界面、顯示傳感器數(shù)據(jù)、畫(huà)個(gè)波形曲線(xiàn)那軟件SPI的刷新速度綽綽有余。1.1 硬件SPI和軟件SPI到底差在哪硬件SPI是芯片內(nèi)部集成的外設(shè)你只要配置好SPI_CR1寄存器、指定好波特率、極性/相位然后往數(shù)據(jù)寄存器里丟一個(gè)字節(jié)剩下的移位輸出、時(shí)鐘生成都由硬件電路自動(dòng)完成CPU基本不參與。軟件SPI則完全是另一條路把SCK、SDA對(duì)應(yīng)的GPIO引腳當(dāng)作普通IO口用代碼循環(huán)去翻轉(zhuǎn)電平往SDA上放一個(gè)bit再讓SCK來(lái)一個(gè)上升沿如此重復(fù)8次湊夠一個(gè)字節(jié)。這兩種方式的區(qū)別可以列個(gè)表看對(duì)比項(xiàng)硬件SPI軟件SPI引腳靈活性固定綁定在復(fù)用引腳上任意GPIO都能用傳輸速度輕松跑幾MHz甚至更高實(shí)測(cè)大約幾百kHz到1MHz左右CPU占用外設(shè)自動(dòng)處理占用極低每個(gè)bit都要CPU翻轉(zhuǎn)占用高調(diào)試難度配置項(xiàng)多出問(wèn)題排查鏈路長(zhǎng)代碼直觀波形一眼能看懂適用場(chǎng)景刷視頻、大屏動(dòng)畫(huà)、高速傳感器菜單、儀表盤(pán)、數(shù)據(jù)展示在實(shí)際使用中軟件SPI還有一個(gè)隱藏優(yōu)勢(shì)你可以隨時(shí)調(diào)整引腳連接。比如畫(huà)好的PCB走線(xiàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或者手頭只剩某個(gè)空閑引腳只需要改一下宏定義不用重新配置SPI外設(shè)。1.2 什么場(chǎng)景下優(yōu)先考慮軟件SPI我歸納了三個(gè)最典型的場(chǎng)景。第一種是硬件SPI被占用了。STM32F103C8T6這顆芯片雖然有兩個(gè)SPI外設(shè)但項(xiàng)目中W25Q128存儲(chǔ)、RF24L01無(wú)線(xiàn)模塊往往各占一個(gè)剩下的引腳還要給串口、定時(shí)器、ADC屏幕就只能去普通GPIO上想辦法。這時(shí)候軟件SPI幾乎是唯一解。第二種是引腳布局問(wèn)題。很多藍(lán)板STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板的硬件SPI1引腳在PA5/PA6/PA7如果這些引腳已經(jīng)接了編碼器或者舵機(jī)再去接屏幕就得飛線(xiàn)繞板子信號(hào)不穩(wěn)定不說(shuō)看著也別扭。軟件SPI可以直接把屏幕接到閑置的PB口一排排插針上整潔又可靠。第三種是學(xué)習(xí)SPI協(xié)議本質(zhì)。用軟件模擬時(shí)序的時(shí)候你能直觀看到SCK電平怎么翻轉(zhuǎn)、SDA數(shù)據(jù)什么時(shí)候被采樣、為什么CS要拉低才能選中設(shè)備。這些硬核知識(shí)通過(guò)波形和代碼雙重驗(yàn)證比單純用硬件外設(shè)黑盒操作理解深得多。之后再去用硬件SPI配置寄存器時(shí)你心里會(huì)非常有底。2. 動(dòng)手之前的準(zhǔn)備屏幕引腳、接線(xiàn)與工程環(huán)境硬件準(zhǔn)備的核心就一句話(huà)把屏幕的6根信號(hào)線(xiàn)接到STM32的任意GPIO上供電方式看清模塊絲印。下面我以最常見(jiàn)的STM32F103C8T6藍(lán)板為例把整個(gè)準(zhǔn)備過(guò)程拉通。2.1 1.8寸TFT-LCD引腳定義與接線(xiàn)表1.8寸TFT-LCD模塊一般引出8個(gè)引腳但實(shí)際上我們需要操作的只有6個(gè)信號(hào)引腳。各廠家絲印命名略有差異最常見(jiàn)的標(biāo)注是VCC、GND、CS、RES、DC、SDA、SCK、BLK其中SDA也叫SDI或MOSIDC也叫RSSCK也叫SCL或者CLK別被叫法繞暈對(duì)應(yīng)關(guān)系如下屏幕引腳類(lèi)型說(shuō)明VCC電源供電正極3.3V或5V取決于模塊GND電源供電地CS片選拉低選中屏幕芯片RES復(fù)位硬件復(fù)位信號(hào)低電平有效DC數(shù)據(jù)/命令選擇低電平表示寫(xiě)命令高電平表示寫(xiě)數(shù)據(jù)SDA/MOSISPI數(shù)據(jù)輸入主控向屏幕發(fā)送數(shù)據(jù)SCK/SCLSPI時(shí)鐘主控產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)BLK背光控制拉高或接電源點(diǎn)亮背光我的接線(xiàn)方案是全部走PB口避免和SWD調(diào)試口PA13/PA14沖突也和串口1的PA9/PA10分開(kāi)屏幕引腳STM32引腳說(shuō)明CSPB10軟件片選RESPB12復(fù)位控制DCPB14命令/數(shù)據(jù)切換SDAPB15數(shù)據(jù)輸出SCKPB13時(shí)鐘輸出BLK3.3V串100R電阻背光常亮VCC3.3V模塊供電GNDGND共地這里有個(gè)注意點(diǎn)模塊背面的絲印如果寫(xiě)5V是可以接5V供電的因?yàn)槟K上大多有穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)成3.3V給屏幕核心供電如果絲印直接寫(xiě)3.3V老老實(shí)實(shí)接3.3V。但無(wú)論哪種情況ST7735的邏輯IO電平都不支持5VSTM32輸出3.3V直接接過(guò)去是安全的。BLK背光引腳直接接3.3V也可以但我建議串一個(gè)100R電阻防止背光電流過(guò)大實(shí)測(cè)亮度也足夠。2.2 STM32CubeMX配置與GPIO初始化現(xiàn)在新學(xué)STM32基本都是CubeMX HAL庫(kù)這套組合了配置起來(lái)比標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)快很多。打開(kāi)STM32CubeMX芯片選STM32F103C8Tx按下面步驟配置RCC選項(xiàng)里HSE選擇Crystal/Ceramic Resonator讓外部8MHz晶振作為時(shí)鐘源。SYS選項(xiàng)里Debug選擇Serial Wire保留SWD下載調(diào)試功能。在引腳規(guī)劃界面把PB10、PB12、PB13、PB14、PB15分別點(diǎn)擊配置為GPIO_Output。逐個(gè)引腳檢查GPIO Output levelCSPB10初始化為High因?yàn)槠x默認(rèn)高電平不選中設(shè)備其余引腳初始化為L(zhǎng)ow。GPIO Speed統(tǒng)一選擇High這個(gè)選項(xiàng)影響IO翻轉(zhuǎn)速度選High能確保軟件SPI高電平持續(xù)時(shí)間夠短、時(shí)序更穩(wěn)定。Clock Configuration里確認(rèn)SYSCLK為72MHzAPB2外設(shè)時(shí)鐘為72MHz。Project Manager里Toolchain選擇MDK-ARM生成工程。生成之后HAL_GPIO_WritePin這個(gè)函數(shù)夠用了。我習(xí)慣用宏把引腳操作封裝一層這樣萬(wàn)一后面要換引腳只需要改宏定義不用在代碼里到處找#define LCD_CS_PORT GPIOB #define LCD_CS_PIN GPIO_PIN_10 #define LCD_RES_PORT GPIOB #define LCD_RES_PIN GPIO_PIN_12 #define LCD_DC_PORT GPIOB #define LCD_DC_PIN GPIO_PIN_14 #define LCD_SDA_PORT GPIOB #define LCD_SDA_PIN GPIO_PIN_15 #define LCD_SCK_PORT GPIOB #define LCD_SCK_PIN GPIO_PIN_13 #define LCD_CS_LOW() HAL_GPIO_WritePin(LCD_CS_PORT, LCD_CS_PIN, GPIO_PIN_RESET) #define LCD_CS_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(LCD_CS_PORT, LCD_CS_PIN, GPIO_PIN_SET) #define LCD_RES_LOW() HAL_GPIO_WritePin(LCD_RES_PORT, LCD_RES_PIN, GPIO_PIN_RESET) #define LCD_RES_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(LCD_RES_PORT, LCD_RES_PIN, GPIO_PIN_SET) #define LCD_DC_LOW() HAL_GPIO_WritePin(LCD_DC_PORT, LCD_DC_PIN, GPIO_PIN_RESET) #define LCD_DC_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(LCD_DC_PORT, LCD_DC_PIN, GPIO_PIN_SET) #define LCD_SDA_LOW() HAL_GPIO_WritePin(LCD_SDA_PORT, LCD_SDA_PIN, GPIO_PIN_RESET) #define LCD_SDA_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(LCD_SDA_PORT, LCD_SDA_PIN, GPIO_PIN_SET) #define LCD_SCK_LOW() HAL_GPIO_WritePin(LCD_SCK_PORT, LCD_SCK_PIN, GPIO_PIN_RESET) #define LCD_SCK_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(LCD_SCK_PORT, LCD_SCK_PIN, GPIO_PIN_SET)環(huán)境方面再提醒一句第一次在Keil里下載程序記得先把ST-Link驅(qū)動(dòng)裝好Options for Target - Debug里選擇ST-Link Debugger并確認(rèn)能識(shí)別到芯片IDCODE。如果板子上是CH340或CP2102串口芯片那對(duì)應(yīng)的串口驅(qū)動(dòng)也要裝好否則printf調(diào)試信息永遠(yuǎn)看不到。很多人卡在這一步以為代碼有問(wèn)題其實(shí)是電腦根本沒(méi)枚舉出設(shè)備。3. ST7735初始化序列從復(fù)位到亮屏每個(gè)命令都在干什么1.8寸TFT-LCD模塊的核心是一顆叫ST7735的驅(qū)動(dòng)芯片。這塊芯片內(nèi)部集成了顯存GRAM和掃描控制邏輯MCU不需要一直去刷新屏幕只要把像素?cái)?shù)據(jù)通過(guò)SPI寫(xiě)到它的GRAM里ST7735自己會(huì)不停地掃描GRAM并驅(qū)動(dòng)液晶面板顯示。理解這一點(diǎn)特別關(guān)鍵。3.1 ST7735的核心工作原理整個(gè)通信模型可以類(lèi)比成向一塊畫(huà)板填格子CS是“點(diǎn)名”拉低表示“選中你這塊畫(huà)板我開(kāi)始跟你說(shuō)話(huà)”DC是“告訴畫(huà)板我接下來(lái)要說(shuō)什么”說(shuō)命令還是說(shuō)數(shù)據(jù)SDA和SCK則是真正傳遞信息的那根線(xiàn)和那個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍RES是“把畫(huà)板恢復(fù)成出廠狀態(tài)”。ST7735有很多寄存器有的控制顯示方向MADCTL有的控制像素格式COLMOD有的控制電源和伽馬曲線(xiàn)。初始化就是按照芯片手冊(cè)規(guī)定的順序依次設(shè)置這些寄存器讓它進(jìn)入可以正常顯示的狀態(tài)。ST7735內(nèi)部GRAM的容量是128x160x16bit因?yàn)槊總€(gè)像素用16位RGB565表示剛好是40KB左右。當(dāng)MCU連續(xù)寫(xiě)入像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)GRAM的寫(xiě)地址會(huì)自動(dòng)遞增自動(dòng)從左到右、從上到下填充滿(mǎn)你設(shè)置好的窗口區(qū)域這個(gè)自動(dòng)遞增特性是我們后面能高效刷屏的基礎(chǔ)。3.2 初始化代碼逐段拆解ST7735芯片有R版和S版兩個(gè)常見(jiàn)版本初始化序列有差異。ST7735R老版常見(jiàn)紅色PCB需要配置一整套電源、幀率、伽馬寄存器才穩(wěn)定ST7735S新版常見(jiàn)藍(lán)色/黑色PCB初始化簡(jiǎn)單很多有些屏只要最基本幾步就能點(diǎn)亮。判斷方法很簡(jiǎn)單看模塊背面絲印或者問(wèn)賣(mài)家。先給一版最簡(jiǎn)初始化適合ST7735Svoid LCD_Init(void) { // 硬件復(fù)位 LCD_RES_LOW(); HAL_Delay(120); LCD_RES_HIGH(); HAL_Delay(120); // 軟件復(fù)位 LCD_Write_Cmd(0x01); // SWRESET HAL_Delay(150); // 退出睡眠模式 LCD_Write_Cmd(0x11); // SLPOUT HAL_Delay(200); // 像素格式設(shè)為16位色 LCD_Write_Cmd(0x3A); // COLMOD LCD_Write_Data(0x05); // 16bit/pixel // 關(guān)閉反顯 LCD_Write_Cmd(0x20); // INVOFF // 開(kāi)啟顯示 LCD_Write_Cmd(0x29); // DISPON HAL_Delay(100); }如果這版點(diǎn)不亮換成ST7735R的完整初始化。完整初始化會(huì)在SLPOUT之后、DISPON之前加入FRMCTR1幀率控制0xB1、PWCTR1電源控制0xC0、VMCTR1電壓控制0xC4、GAMMA曲線(xiàn)0xE0、0xE1等寄存器配置。這些參數(shù)每家面板略有差異最靠譜的來(lái)源是你買(mǎi)屏的店鋪給例程源碼照抄對(duì)應(yīng)的初始化函數(shù)即可。我把自己手頭這塊紅色PCB屏的參數(shù)補(bǔ)全過(guò)代碼如下void LCD_Init(void) { LCD_RES_LOW(); HAL_Delay(120); LCD_RES_HIGH(); HAL_Delay(120); LCD_Write_Cmd(0x01); // SWRESET HAL_Delay(150); LCD_Write_Cmd(0x11); // SLPOUT HAL_Delay(200); LCD_Write_Cmd(0xB1); // FRMCTR1 幀率控制 LCD_Write_Data(0x01); LCD_Write_Data(0x2C); LCD_Write_Data(0x2D); LCD_Write_Cmd(0xB2); // FRMCTR2 LCD_Write_Data(0x01); LCD_Write_Data(0x2C); LCD_Write_Data(0x2D); LCD_Write_Cmd(0xC0); // PWCTR1 電源控制 LCD_Write_Data(0xA2); LCD_Write_Data(0x02); LCD_Write_Data(0x84); LCD_Write_Cmd(0xC1); // PWCTR2 LCD_Write_Data(0xC5); LCD_Write_Cmd(0xC4); // VMCTR1 LCD_Write_Data(0x0A); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Cmd(0xE0); // GAMMA LCD_Write_Data(0x02); LCD_Write_Data(0x1C); LCD_Write_Data(0x07); LCD_Write_Data(0x12); LCD_Write_Data(0x37); LCD_Write_Data(0x32); LCD_Write_Data(0x29); LCD_Write_Data(0x2D); LCD_Write_Data(0x29); LCD_Write_Data(0x25); LCD_Write_Data(0x2B); LCD_Write_Data(0x39); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x01); LCD_Write_Data(0x03); LCD_Write_Data(0x10); LCD_Write_Cmd(0xE1); // GAMMA - LCD_Write_Data(0x03); LCD_Write_Data(0x1D); LCD_Write_Data(0x07); LCD_Write_Data(0x06); LCD_Write_Data(0x2E); LCD_Write_Data(0x2C); LCD_Write_Data(0x29); LCD_Write_Data(0x2D); LCD_Write_Data(0x2E); LCD_Write_Data(0x2E); LCD_Write_Data(0x37); LCD_Write_Data(0x3F); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x02); LCD_Write_Data(0x10); LCD_Write_Cmd(0x3A); // COLMOD LCD_Write_Data(0x05); LCD_Write_Cmd(0x20); // INVOFF LCD_Write_Cmd(0x29); // DISPON HAL_Delay(100); }初始化里這些延時(shí)不是隨便拍的ST7735從睡眠模式喚醒后內(nèi)部DC-DC轉(zhuǎn)換器和振蕩器需要時(shí)間穩(wěn)定延時(shí)不夠可能出現(xiàn)“十次有三次亮不了”這種玄學(xué)問(wèn)題。我踩過(guò)一次RES拉低只等了10ms結(jié)果屏幕偶爾亮偶爾不亮把延時(shí)加到120ms之后徹底穩(wěn)定。4. 軟件SPI核心收發(fā)代碼上升沿采樣到底怎么模擬軟件SPI沒(méi)有硬件外設(shè)幫你計(jì)數(shù)和采樣所以一切邏輯都靠循環(huán)里的人工操作。代碼并不長(zhǎng)核心就一個(gè)字節(jié)發(fā)送函數(shù)搞清楚這一段的電平變化邏輯整個(gè)驅(qū)動(dòng)就拿下了一大半。4.1 字節(jié)發(fā)送函數(shù)的時(shí)序邏輯我在PB13上用GPIO生成時(shí)鐘PB15上放數(shù)據(jù)模擬的是SPI模式0空閑時(shí)SCK為低電平在SCK上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被采樣有效。發(fā)送一個(gè)字節(jié)的流程是先把SCK拉低把SDA設(shè)置成當(dāng)前要發(fā)送的bit最高位先發(fā)再把SCK拉高產(chǎn)生一個(gè)上升沿這時(shí)ST7735會(huì)在SDA上讀到一個(gè)穩(wěn)定的電平。循環(huán)8次后8個(gè)bit全部完成一字節(jié)發(fā)送結(jié)束。void SPI_WriteByte(uint8_t dat) { for (uint8_t i 0; i 8; i) { LCD_SCK_LOW(); // 時(shí)鐘拉低準(zhǔn)備一次數(shù)據(jù)發(fā)送 if (dat 0x80) // 取出最高位 LCD_SDA_HIGH(); else LCD_SDA_LOW(); dat 1; // 左移準(zhǔn)備下一位 LCD_SCK_HIGH(); // 時(shí)鐘拉高產(chǎn)生上升沿從設(shè)備采樣 } }注意循環(huán)體內(nèi)的順序先拉低SCK再改SDA最后拉高SCK。如果順序反了比如先改SDA再拉低SCK就會(huì)出現(xiàn)SDA變化瞬間和上升沿重疊的情況從設(shè)備可能采到不穩(wěn)定的電平。順序看似簡(jiǎn)單卻是軟件SPI可靠性的關(guān)鍵。在STM32F103這種72MHz主頻下GPIO翻轉(zhuǎn)本身只要幾個(gè)時(shí)鐘周期整個(gè)函數(shù)跑起來(lái)大概1微秒多一字節(jié)完全滿(mǎn)足ST7735的工作要求。如果你發(fā)現(xiàn)屏幕偶爾顯示亂碼可以在這個(gè)函數(shù)里加幾個(gè)空操作延時(shí)比如每次電平切換后加兩個(gè)__NOP()給信號(hào)穩(wěn)定留點(diǎn)余量。但多數(shù)情況下不加延時(shí)也穩(wěn)定我自己跑下來(lái)滿(mǎn)速刷屏沒(méi)有任何問(wèn)題。4.2 命令和數(shù)據(jù)的區(qū)分DC引腳的作用光有字節(jié)發(fā)送還不夠ST7735要知道你發(fā)的是命令還是數(shù)據(jù)這個(gè)信號(hào)由DC引腳決定。DC為低芯片把你的數(shù)據(jù)當(dāng)成要寫(xiě)入的寄存器地址或命令DC為高芯片把你的數(shù)據(jù)當(dāng)成顯示內(nèi)容或者寄存器參數(shù)寫(xiě)入GRAM。封裝成兩個(gè)函數(shù)void LCD_Write_Cmd(uint8_t cmd) { LCD_CS_LOW(); LCD_DC_LOW(); // 命令模式 SPI_WriteByte(cmd); LCD_CS_HIGH(); } void LCD_Write_Data(uint8_t dat) { LCD_CS_LOW(); LCD_DC_HIGH(); // 數(shù)據(jù)模式 SPI_WriteByte(dat); LCD_CS_HIGH(); }有些初始化命令后面要跟多個(gè)參數(shù)比如設(shè)置顯示窗口的CASET命令0x2A后面要跟4個(gè)字節(jié)參數(shù)所以實(shí)際使用中先寫(xiě)命令再連續(xù)寫(xiě)多個(gè)數(shù)據(jù)LCD_Write_Cmd(0x2A); // 列地址設(shè)置 LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x00); LCD_Write_Data(0x7F); // 0~127共128列這里有一個(gè)優(yōu)化點(diǎn)如果在寫(xiě)確認(rèn)是命令時(shí)已經(jīng)拉低了CS那同一個(gè)命令后續(xù)的數(shù)據(jù)其實(shí)可以保持CS拉低連續(xù)寫(xiě)不需要在每寫(xiě)一個(gè)字節(jié)時(shí)都切換一次CS。但為了防止邏輯混亂和不必要的時(shí)序風(fēng)險(xiǎn)我封裝的兩個(gè)函數(shù)之間會(huì)切換CS。這個(gè)速度損失在初始化階段無(wú)所謂但在刷屏階段就必須優(yōu)化了下面說(shuō)。4.3 優(yōu)化連續(xù)刷數(shù)據(jù)時(shí)別頻繁切換CS刷屏的本質(zhì)是在設(shè)置好窗口之后連續(xù)不斷地向GRAM寫(xiě)入像素顏色。如果每個(gè)像素都調(diào)用一次上面那個(gè)帶CS切換的LCD_Write_Data你會(huì)發(fā)現(xiàn)刷一屏慢得離譜。因?yàn)槊看蜟S拉高再拉低ST7735的串行接口會(huì)重新等待命令/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)窗口地址寄存器也可能被重置。正確做法是設(shè)置好窗口后把CS拉低不要?jiǎng)影袲C拉高告訴芯片“下面全是數(shù)據(jù)”然后循環(huán)發(fā)送所有像素字節(jié)最后再把CS拉高。我實(shí)測(cè)這個(gè)改動(dòng)讓全屏填充速度提升了接近一倍。void LCD_SetWindows(uint16_t x_start, uint16_t y_start, uint16_t x_end, uint16_t y_end) { LCD_Write_Cmd(0x2A); // CASET 列地址 LCD_Write_Data(x_start 8); LCD_Write_Data(x_start 0xFF); LCD_Write_Data(x_end 8); LCD_Write_Data(x_end 0xFF); LCD_Write_Cmd(0x2B); // RASET 行地址 LCD_Write_Data(y_start 8); LCD_Write_Data(y_start 0xFF); LCD_Write_Data(y_end 8); LCD_Write_Data(y_end 0xFF); LCD_Write_Cmd(0x2C); // RAMWR 準(zhǔn)備寫(xiě)GRAM }設(shè)置窗口時(shí)x、y都是16位參數(shù)所以分成高8位和低8位兩次發(fā)送。屏幕分辨率128x160CASET的范圍是0~127RASET的范圍是0~159參數(shù)寫(xiě)錯(cuò)就會(huì)出現(xiàn)顯示錯(cuò)位或者花屏。后面填充顏色時(shí)CS只切換一次void LCD_Fill(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2, uint16_t color) { uint32_t count (uint32_t)(x2 - x1 1) * (y2 - y1 1); LCD_SetWindows(x1, y1, x2, y2); LCD_CS_LOW(); LCD_DC_HIGH(); // 后面全是數(shù)據(jù) while (count--) { SPI_WriteByte(color 8); // 高字節(jié) SPI_WriteByte(color 0xFF); // 低字節(jié) } LCD_CS_HIGH(); }5. 刷屏與顯示內(nèi)容填充顏色、ASCII字符和BMP圖片屏幕上顯示任何內(nèi)容本質(zhì)都是往GRAM里寫(xiě)顏色數(shù)據(jù)。把這一層抽象出來(lái)之后畫(huà)點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)、畫(huà)矩形、顯示字符甚至顯示圖片都是同一個(gè)套路先設(shè)置窗口再往窗口里填充顏色值。5.1 RGB565顏色編碼與單色填充ST7735在COLMOD設(shè)為0x05時(shí)每個(gè)像素用16位RGB565格式表示高5位是紅色中間6位是綠色低5位是藍(lán)色。這種格式舍棄了每個(gè)顏色分量的一部分精度把16位空間利用率拉滿(mǎn)。實(shí)際使用中我習(xí)慣用一個(gè)宏把RGB三通道的0~255值轉(zhuǎn)換成RGB565#define RGB565(r, g, b) (((r 0xF8) 8) | ((g 0xFC) 3) | ((b 0xF8) 3))注意轉(zhuǎn)換后的16位數(shù)據(jù)在字節(jié)發(fā)送時(shí)高位在前color 8先發(fā)高字節(jié)再發(fā)color 0xFF低字節(jié)。很多剛上手的朋友把順序搞反結(jié)果顏色整體偏色或者紅藍(lán)互換屏幕上圖形輪廓是對(duì)的但顏色全亂了。全屏填充一種顏色一行代碼就能實(shí)現(xiàn)LCD_Fill(0, 0, 127, 159, RGB565(255, 0, 0)); // 全屏紅色 LCD_Fill(0, 0, 127, 159, RGB565(0, 255, 0)); // 全屏綠色 LCD_Fill(0, 0, 127, 159, RGB565(0, 0, 255)); // 全屏藍(lán)色5.2 顯示ASCII字符需要自己準(zhǔn)備字模液晶屏本身不認(rèn)字符要顯示字母和數(shù)字必須把字符轉(zhuǎn)換成像素點(diǎn)陣數(shù)據(jù)插進(jìn)GRAM。我用的是一種常用的8x16 ASCII字模庫(kù)每個(gè)字符占16個(gè)字節(jié)每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一列的8個(gè)像素點(diǎn)從左到右共8列加上縱向16列正好組成8x16的字符。每個(gè)字節(jié)的最低位對(duì)應(yīng)字符的頂部還是底部不同的取模工具可能不同如果顯示效果是上下顛倒的把取模方向改成從下到上即可。顯示字符函數(shù)的核心邏輯是先按字符的位置設(shè)置顯示窗口然后逐列讀字模遇到為1的bit就填前景色遇到為0的bit就填背景色。關(guān)鍵是把窗口設(shè)置成8像素寬、16像素高然后逐像素輸出。void LCD_ShowChar(uint16_t x, uint16_t y, char ch, uint16_t color, uint16_t bg) { const uint8_t *font ASCII_8x16[ch - ]; LCD_SetWindows(x, y, x 7, y 15); LCD_CS_LOW(); LCD_DC_HIGH(); for (uint8_t i 0; i 16; i) { uint8_t byte font[i]; for (uint8_t j 0; j 8; j) { if (byte (0x80 j)) { SPI_WriteByte(color 8); SPI_WriteByte(color 0xFF); } else { SPI_WriteByte(bg 8); SPI_WriteByte(bg 0xFF); } } } LCD_CS_HIGH(); }字模數(shù)組ASCII_8x16的代碼網(wǎng)上很多直接下載或者自己用取模軟件生成都行。這段邏輯里0x80 j是在從高到低逐位讀取一個(gè)字節(jié)的8個(gè)bit剛好對(duì)應(yīng)屏幕上從左到右的8列像素。顯示中文需要額外準(zhǔn)備16x16或者32x32的全角字模思路完全一樣只是字節(jié)數(shù)和行列數(shù)更多。5.3 用取模軟件顯示一張完整圖片顯示BMP圖片的流程本質(zhì)上就是把你準(zhǔn)備好的圖片數(shù)據(jù)數(shù)組逐字節(jié)灌進(jìn)GRAM。圖片需要預(yù)先在電腦上轉(zhuǎn)換成C語(yǔ)言的const數(shù)組我用的是Image2Lcd這款工具設(shè)置非常關(guān)鍵設(shè)置項(xiàng)推薦值輸出顏色16位真彩色像素格式RGB565掃描方式水平掃描行優(yōu)先高位在前勾選最大寬度/高度128 / 160生成的數(shù)組是const unsigned char gImage_xxx[]每個(gè)像素占2字節(jié)。顯示時(shí)直接設(shè)置窗口為圖片大小然后連續(xù)發(fā)送整個(gè)數(shù)組void LCD_ShowPicture(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t width, uint16_t height, const uint8_t *pic) { uint32_t total (uint32_t)width * height * 2; // 總字節(jié)數(shù) LCD_SetWindows(x, y, x width - 1, y height - 1); LCD_CS_LOW(); LCD_DC_HIGH(); while (total--) { SPI_WriteByte(*pic); } LCD_CS_HIGH(); }這個(gè)函數(shù)不關(guān)心圖片內(nèi)容只管逐字節(jié)搬運(yùn)所以任何圖片只要轉(zhuǎn)成數(shù)組就能顯示。要注意取模軟件的掃描方式必須和你的窗口設(shè)置一致如果取模時(shí)是垂直掃描而代碼里窗口是水平填充圖像會(huì)變成“拉絲”效果一行一行錯(cuò)位錯(cuò)開(kāi)。6. 白屏、花屏、偏色我把常見(jiàn)的坑都踩了一遍配置完這些代碼之后并不是所有板子都能一次點(diǎn)亮。下面這些坑都是我實(shí)際踩過(guò)的逐個(gè)排查基本能解決90%的問(wèn)題。6.1 白屏的排查鏈路如果背光亮了但屏幕全白按下述順序查。第一步查硬件復(fù)位。很多模塊的RES引腳需要穩(wěn)定拉低再拉高的過(guò)程STM32上電瞬間RES引腳的電平如果被其他初始化邏輯干擾屏幕就會(huì)停留在復(fù)位狀態(tài)。用代碼在初始化最開(kāi)始顯式做一次RES低120ms - 高120ms能排除絕大多數(shù)復(fù)位問(wèn)題。第二步查DC引腳。DC接錯(cuò)是白屏的另一個(gè)高發(fā)原因。DC一旦接反屏幕會(huì)把命令當(dāng)成數(shù)據(jù)處理、把數(shù)據(jù)當(dāng)成命令處理所有寄存器配置全部錯(cuò)亂屏幕上就是一片白。確認(rèn)DC接到了PB14代碼里DC宏定義正確。第三步查初始化序列是否匹配你的芯片版本。紅板ST7735R沒(méi)有完整伽馬配置就是白屏藍(lán)板ST7735S用完整配置反而可能花屏。先判斷版本再?zèng)Q定初始化方案不要混用。第四步如果你有邏輯分析儀直接抓SCK和SDA波形看初始化階段是否有電平翻轉(zhuǎn)。軟件SPI的速度正好在邏輯分析儀的采樣范圍內(nèi)方便得很。抓不到波形說(shuō)明代碼根本沒(méi)跑起來(lái)那就是工程配置問(wèn)題去查時(shí)鐘樹(shù)和GPIO模式。6.2 花屏和錯(cuò)位的真正原因花屏的排查點(diǎn)比白屏更多但特征很明顯屏幕上能看出有東西在顯示只是色彩和位置不對(duì)。最常見(jiàn)的花屏原因是窗口設(shè)置和實(shí)際像素尺寸不匹配。比如把128x160的屏幕錯(cuò)配成132x162或者CASET/RASET參數(shù)寫(xiě)反了GRAM的寫(xiě)入指針就會(huì)溢出到非預(yù)期區(qū)域出現(xiàn)“斜著錯(cuò)位”的條紋。把窗口參數(shù)改成0~127和0~159通常就能解決。另一種花屏表現(xiàn)為顏色漸變、色斑明顯這不一定是代碼問(wèn)題可能是模塊電源紋波偏大。我在用杜邦線(xiàn)供電、電源線(xiàn)較長(zhǎng)的時(shí)候遇到過(guò)后來(lái)在VCC和GND之間并了一個(gè)100uF電解電容現(xiàn)象立刻消失。如果你用的是面包板飛線(xiàn)給屏幕供電多并個(gè)電容是好習(xí)慣。還有一種是MADCTL方向設(shè)置導(dǎo)致的“翻轉(zhuǎn)錯(cuò)位”。ST7735的0x36寄存器控制掃描方向和RGB/BGR順序不同廠家的屏初始值不同。如果你發(fā)現(xiàn)顯示內(nèi)容上下顛倒或者左右反轉(zhuǎn)通過(guò)修改LCD_Write_Data(0x00)這個(gè)參數(shù)來(lái)調(diào)整。常用幾組值顯示方向MADCTL值豎屏普通0x00橫屏90度0x60豎屏180度0xC0橫屏270度0xA0這幾個(gè)值是經(jīng)驗(yàn)值不同批次屏幕存在細(xì)微差異以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。6.3 引腳電平與供電的灰色地帶ST7735的IO邏輯電平是1.8V~3.3V不支持5V。如果你的主控是5V供電的Arduino或者51單片機(jī)必須加電平轉(zhuǎn)換直接接大概率燒壞屏幕控制器或者出現(xiàn)各種奇怪亂碼。STM32本身輸出3.3V這一步反而安全但要注意千萬(wàn)不能圖省事用5V供電然后直接接3.3V邏輯——電源域和IO電平域是兩回事。另外一個(gè)容易被低估的是杜邦線(xiàn)長(zhǎng)度。軟件SPI雖然速度慢但線(xiàn)上反射噪聲依然可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。我試過(guò)用30cm的杜邦線(xiàn)連接屏幕滿(mǎn)速刷屏?xí)r偶發(fā)花屏縮短到15cm以?xún)?nèi)就完全正常。如果現(xiàn)場(chǎng)不得不走長(zhǎng)線(xiàn)那就把SPI_WriteByte的循環(huán)里加幾個(gè)__NOP()降速或者干脆把時(shí)鐘半周期拉長(zhǎng)犧牲一點(diǎn)速度換穩(wěn)定性。最后再提一個(gè)值得一提的細(xì)節(jié)如果屏幕模塊是帶有PCB板載穩(wěn)壓的版本供電電壓標(biāo)稱(chēng)5V實(shí)際芯片邏輯部分還是3.3V。這種情況下供電接5V沒(méi)問(wèn)題但不要同時(shí)把屏幕的SDA、SCK信號(hào)接到5V電平上信號(hào)線(xiàn)上沒(méi)有穩(wěn)壓芯片保護(hù)5V邏輯電平直接懟上去照樣可能損壞ST7735。寫(xiě)在最后的一點(diǎn)實(shí)際建議這套STM32軟件SPI驅(qū)動(dòng)1.8寸TFT-LCD的方案我已經(jīng)在好幾個(gè)項(xiàng)目里復(fù)用了包括一個(gè)室內(nèi)溫濕度監(jiān)測(cè)器和一個(gè)手持LCR表界面。我的體會(huì)是屏幕驅(qū)動(dòng)本身不復(fù)雜但一定要把“時(shí)序”兩個(gè)字刻在腦子里。SCK什么時(shí)候翻轉(zhuǎn)、SDA什么時(shí)候變化、DC什么時(shí)候切換每一步都要清清楚楚。軟件SPI雖然慢但它把整個(gè)通信過(guò)程變得完全可控一旦出問(wèn)題用邏輯分析儀看波形比對(duì)著硬件SPI寄存器猜原因高效太多。最后分享一個(gè)經(jīng)驗(yàn)在調(diào)試階段建議把SPI_WriteByte里的時(shí)鐘速度刻意調(diào)慢一點(diǎn)比如在每次SCK翻轉(zhuǎn)后加幾個(gè)__NOP()這樣邏輯分析儀能更清晰地看清楚每一位數(shù)據(jù)。等整個(gè)鏈路確認(rèn)無(wú)誤后再把這些延時(shí)拿掉恢復(fù)滿(mǎn)速刷屏。這種方法能有效區(qū)分“時(shí)序錯(cuò)誤”和“邏輯錯(cuò)誤”排查起問(wèn)題來(lái)快得多。