一、简介
LCD的应用很广泛,简单如手表上的液晶显示屏,仪表仪器上的液晶显示器或者是电脑笔记本上的液晶显示器,都使用了LCD。在一般的办公设备上也很常见,如传真机,复印机,以及一些娱乐器材玩具等也常常见到LCD的足迹。
本小节使用的是ST7789V, 用于单片驱动262K色图像TFT-LCD, 包含 720(240*3色) x 320 线输出, 可以直接以SPI协议, 或者8位/9位/16位/18位并行连接外部控制器。ST7789V显示数据存储在片内240x320x18 bits内存中, 显示内存的读写不需要外部时钟驱动。
模块整体硬件电路如图1所示,电路中包含了电源电路、液晶接口以及小凌派-RK2206开发板连接的相关引脚。 图1 硬件电路图
其中,液晶屏ST7789V的相关引脚资源如图2所示。
图2 液晶屏ST7789V硬件资源示意图
其中,LCD液晶屏引脚功能描述,如下表1所示。
表1 LCD液晶屏引脚功能表
序号 LCD引脚 功能描述
序号 | LCD引脚 | 功能描述 |
1 | D/C | 指令/数据选择端,L:指令,H:数据 |
2 | RESET | 复位信号线,低电平有效 |
3 | SPI_MOSI | SPI数据输入信号线 |
4 | SPI_CLK | SPI时钟信号线 |
5 | SPI_CS | SPI片选信号线,低电平有效 |
6 | GND | 电源地引脚 |
7 | 5V | 5V电源输入引脚 |
其中,LCD液晶屏与小凌派-RK2206开发板连接如图3所示。
图3 2.4寸液晶屏和小凌派-RK2206开发板连接图
三、软件设计
本章节将利用小凌派-RK2206开发板上的GPIO和SPI接口方式来点亮2.4寸液晶屏,并实现ASCII字符的显示及汉字的显示。
1. 主程序设计
如图4所示为LCD液晶屏主程序流程图,开机LiteOS系统初始化后,进入主程序。主程序首先进行GPIO和SPI总线初始化,然后配置LCD液晶屏设备,最后进入循环中。在循环中,主程序控制SPI对LCD液晶屏进行ASCII字符和汉字显示。
图4 主程序流程图
2. LCD初始化程序设计
LCD初始化程序主要分为GPIO和SPI总线初始化,配置LCD两部分。
其中,GPIO初始化首先用LzGpioInit()函数将GPIO0_PC3初始化为GPIO引脚,然后用LzGpioSetDir()将引脚设置为输出模式,最后调用LzGpioSetVal()输出低电平。
- /* 初始化GPIO0_C3 */
- LzGpioInit(LCD_PIN_RES);
- LzGpioSetDir(LCD_PIN_RES, LZGPIO_DIR_OUT);
- LzGpioSetVal(LCD_PIN_RES, LZGPIO_LEVEL_HIGH);
- /* 初始化GPIO0_C6 */
- LzGpioInit(LCD_PIN_DC);
- LzGpioSetDir(LCD_PIN_DC, LZGPIO_DIR_OUT);
- LzGpioSetVal(LCD_PIN_DC, LZGPIO_LEVEL_LOW);
SPI初始化首先用SpiIoInit()函数将GPIO0_PC0复用为SPI0_CS0n_M1,GPIO0_PC1复用为SPI0_CLK_M1,GPIO0_PC2复用为SPI0_MOSI_M1。其次调用LzI2cInit()函数初始化SPI0端口。
- LzSpiDeinit(LCD_SPI_BUS);
- if (SpiIoInit(m_spiBus) != LZ_HARDWARE_SUCCESS) {
- printf("%s, %d: SpiIoInit failed!n", __FILE__, __LINE__);
- return __LINE__;
- }
- if (LzSpiInit(LCD_SPI_BUS, m_spiConf) != LZ_HARDWARE_SUCCESS) {
- printf("%s, %d: LzSpiInit failed!n", __FILE__, __LINE__);
- return __LINE__;
- }
配置LCD主要是配置ST7789V的工作模式,具体代码如下所示:
- /* 重启lcd */
- LCD_RES_Clr();
- LOS_Msleep(100);
- LCD_RES_Set();
- LOS_Msleep(100);
- LOS_Msleep(500);
- lcd_wr_reg(0x11);
- /* 等待LCD 100ms */
- LOS_Msleep(100);
- /* 启动LCD配置,设置显示和颜色配置 */
- lcd_wr_reg(0X36);
- if (USE_HORIZONTAL == 0)
- {
- lcd_wr_data8(0x00);
- }
- else if (USE_HORIZONTAL == 1)
- {
- lcd_wr_data8(0xC0);
- }
- else if (USE_HORIZONTAL == 2)
- {
- lcd_wr_data8(0x70);
- }
- else
- {
- lcd_wr_data8(0xA0);
- }
- lcd_wr_reg(0X3A);
- lcd_wr_data8(0X05);
- /* ST7789S帧刷屏率设置 */
- lcd_wr_reg(0xb2);
- lcd_wr_data8(0x0c);
- lcd_wr_data8(0x0c);
- lcd_wr_data8(0x00);
- lcd_wr_data8(0x33);
- lcd_wr_data8(0x33);
- lcd_wr_reg(0xb7);
- lcd_wr_data8(0x35);
- /* ST7789S电源设置 */
- lcd_wr_reg(0xbb);
- lcd_wr_data8(0x35);
- lcd_wr_reg(0xc0);
- lcd_wr_data8(0x2c);
- lcd_wr_reg(0xc2);
- lcd_wr_data8(0x01);
- lcd_wr_reg(0xc3);
- lcd_wr_data8(0x13);
- lcd_wr_reg(0xc4);
- lcd_wr_data8(0x20);
- lcd_wr_reg(0xc6);
- lcd_wr_data8(0x0f);
- lcd_wr_reg(0xca);
- lcd_wr_data8(0x0f);
- lcd_wr_reg(0xc8);
- lcd_wr_data8(0x08);
- lcd_wr_reg(0x55);
- lcd_wr_data8(0x90);
- lcd_wr_reg(0xd0);
- lcd_wr_data8(0xa4);
- lcd_wr_data8(0xa1);
- /* ST7789S gamma设置 */
- lcd_wr_reg(0xe0);
- lcd_wr_data8(0xd0);
- lcd_wr_data8(0x00);
- lcd_wr_data8(0x06);
- lcd_wr_data8(0x09);
- lcd_wr_data8(0x0b);
- lcd_wr_data8(0x2a);
- lcd_wr_data8(0x3c);
- lcd_wr_data8(0x55);
- lcd_wr_data8(0x4b);
- lcd_wr_data8(0x08);
- lcd_wr_data8(0x16);
- lcd_wr_data8(0x14);
- lcd_wr_data8(0x19);
- lcd_wr_data8(0x20);
- lcd_wr_reg(0xe1);
- lcd_wr_data8(0xd0);
- lcd_wr_data8(0x00);
- lcd_wr_data8(0x06);
- lcd_wr_data8(0x09);
- lcd_wr_data8(0x0b);
- lcd_wr_data8(0x29);
- lcd_wr_data8(0x36);
- lcd_wr_data8(0x54);
- lcd_wr_data8(0x4b);
- lcd_wr_data8(0x0d);
- lcd_wr_data8(0x16);
- lcd_wr_data8(0x14);
- lcd_wr_data8(0x21);
- lcd_wr_data8(0x20);
- lcd_wr_reg(0x29);
3. LCD的点数据设计
ST7789V采用SPI
通信方式,数据传输协议如下:
4-Line Serial Interface => 16-bit/pixel(RGB 5-6-5-bit input),65K-Color,3Ah="05h"
数据传输时序图如图5所示。
图5 ST7789V液晶屏SPI数据传输时序图
也就是每个像素占用2个字节,RGB为5+6+5。因此,往LCD液晶屏发送某一个像素信息的程序如下所示:
- static void lcd_write_bus(uint8_t dat)
- {
- LzSpiWrite(LCD_SPI_BUS, 0, &dat, 1);
- }
- static void lcd_wr_data(uint16_t dat)
- {
- lcd_write_bus(dat >> 8);
- lcd_write_bus(dat);
- }
- static void lcd_wr_reg(uint8_t dat)
- {
- LCD_DC_Clr();
- lcd_write_bus(dat);
- LCD_DC_Set();
- }
- static void lcd_address_set(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2)
- {
- /* 列地址设置 */
- lcd_wr_reg(0x2a);
- lcd_wr_data(x1);
- lcd_wr_data(x2);
- /* 行地址设置 */
- lcd_wr_reg(0x2b);
- lcd_wr_data(y1);
- lcd_wr_data(y2);
- /* 储存器写 */
- lcd_wr_reg(0x2c);
- }
- static void lcd_wr_data(uint16_t dat)
- {
- lcd_write_bus(dat >> 8);
- lcd_write_bus(dat);
- }
- void lcd_draw_point(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color)
- {
- /* 设置光标位置 */
- lcd_address_set(x, y, x, y);
- lcd_wr_data(color);
- }
4. LCD的ASCII字符显示设计
预先将规定字号的ASCII字符的LCD液晶屏像素信息存放于在lcd_font.h源代码文件中。该表格依照ASCII的数值来存放像素信息。例如:空格的ASCII数值是0x0,则程序将像素放到第一行像素中,如下源代码所示。
- /* 12*6的ASCII码显示 */
- const unsigned char ascii_1206[][12] =
- {
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*" ",0*/
- {0x00, 0x00, 0x04, 0x04, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00}, /*"!",1*/
- {0x14, 0x14, 0x0A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*""",2*/
- {0x00, 0x00, 0x0A, 0x0A, 0x1F, 0x0A, 0x0A, 0x1F, 0x0A, 0x0A, 0x00, 0x00}, /*"#",3*/
- {0x00, 0x04, 0x0E, 0x15, 0x05, 0x06, 0x0C, 0x14, 0x15, 0x0E, 0x04, 0x00}, /*"$",4*/
- .......
- };
- /* 16*8的ASCII码显示 */
- const unsigned char ascii_1608[][16] =
- {
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*" ",0*/
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x00, 0x00, 0x18, 0x18, 0x00, 0x00}, /*"!",1*/
- {0x00, 0x48, 0x6C, 0x24, 0x12, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*""",2*/
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x24, 0x24, 0x24, 0x7F, 0x12, 0x12, 0x12, 0x7F, 0x12, 0x12, 0x12, 0x00, 0x00}, /*"#",3*/
- ......
- };
- /* 24*12的ASCII码显示 */
- const unsigned char ascii_2412[][48] =
- {
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*" ",0*/
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x40, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*"!",1*/
- {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x06, 0x60, 0x06, 0x30, 0x03, 0x98, 0x01, 0x88, 0x00, 0x44, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, /*""",2*/
- ......
- };
当需要将某一个字号的ASCII字符投射到LCD液晶屏时,程序根据字号大小找到对应的字号的ASCII字符像素表,然后根据ASCII字符的数值找到对应的像素行,最后将该像素行数据依次通过SPI总线发送给LCD液晶屏。如下源代码所示。
- void lcd_show_char(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t num, uint16_t fc, uint16_t bc, uint8_t sizey, uint8_t mode)
- {
- uint8_t temp,sizex,t,m = 0;
- uint16_t i;
- uint16_t TypefaceNum;//一个字符所占字节大小
- uint16_t x0 = x;
-
- sizex = sizey/2;
- TypefaceNum = (sizex/8 + ((sizex%8)?1:0)) * sizey;
- /* 得到偏移后的值 */
- num = num-' ';
- /* 设置光标位置 */
- lcd_address_set(x, y, x+sizex-1, y+sizey-1);
-
- for (i = 0; i < TypefaceNum; i++)
- {
- if (sizey == 12)
- {
- /* 调用6x12字体 */
- temp = ascii_1206[num][i];
- }
- else if (sizey == 16)
- {
- /* 调用8x16字体 */
- temp = ascii_1608[num][i];
- }
- else if (sizey == 24)
- {
- /* 调用12x24字体 */
- temp = ascii_2412[num][i];
- }
- else if (sizey == 32)
- {
- /* 调用16x32字体 */
- temp = ascii_3216[num][i];
- }
- else
- {
- return;
- }
-
- for (t = 0; t < 8; t++)
- {
- if (!mode)
- {/* 非叠加模式 */
- if (temp & (0x01 << t))
- {
- lcd_wr_data(fc);
- }
- else
- {
- lcd_wr_data(bc);
- }
-
- m++;
- if (m%sizex == 0)
- {
- m = 0;
- break;
- }
- }
- else
- {/* 叠加模式 */
- if (temp & (0x01 << t))
- {
- /* 画一个点 */
- lcd_draw_point(x, y, fc);
- }
-
- x++;
- if ((x - x0) == sizex)
- {
- x = x0;
- y++;
- break;
- }
- }
- }
- }
- }
5. LCD的汉字显示设计
同上原理,程序将某一个特定字号的汉字信息存放于一个数据结构体数组中。该数据结构体包含字体编码Index和像素数据Msk。具体原代码如下所示。
- /* 定义中文字符 12*12 */
- typedef struct
- {
- unsigned char Index[2];
- unsigned char Msk[24];
- } typFNT_GB12;
- /* 定义中文字符 16*16 */
- typedef struct
- {
- unsigned char Index[2];
- unsigned char Msk[32];
- } typFNT_GB16;
- /* 定义中文字符 24*24 */
- typedef struct
- {
- unsigned char Index[2];
- unsigned char Msk[72];
- } typFNT_GB24;
- ......
通过汉字像素软件将对应的汉字和像素存放于lcd_font.h文件中。具体源代码如下所示。
- const typFNT_GB12 tfont12[] =
- {
- "小", 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x24, 0x01, 0x24, 0x02, 0x22, 0x02, 0x22, 0x04,
- 0x21, 0x04, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x38, 0x00, /*"小"*/
-
- "凌", 0x40, 0x00, 0xF9, 0x03, 0x42, 0x00, 0xFC, 0x07, 0x10, 0x01, 0x28, 0x02, 0xE0, 0x01, 0x14, 0x01,
- 0xAA, 0x00, 0x41, 0x00, 0xB0, 0x01, 0x0C, 0x06, /*"凌"*/
-
- "派", 0x00, 0x03, 0xF2, 0x00, 0x14, 0x02, 0xD0, 0x01, 0x51, 0x01, 0x52, 0x05, 0x50, 0x03, 0x50, 0x01,
- 0x54, 0x01, 0x52, 0x02, 0xD1, 0x02, 0x48, 0x04, /*"派"*/
-
- };
- const typFNT_GB16 tfont16[] =
- {
- "小", 0x80, 0x00, 0x80, 0x00, 0x80, 0x00, 0x80, 0x00, 0x80, 0x00, 0x88, 0x08, 0x88, 0x10, 0x88, 0x20,
- 0x84, 0x20, 0x84, 0x40, 0x82, 0x40, 0x81, 0x40, 0x80, 0x00, 0x80, 0x00, 0xA0, 0x00, 0x40, 0x00, /*"小",0*/
-
- "凌", 0x00, 0x02, 0x02, 0x02, 0xC4, 0x1F, 0x04, 0x02, 0x00, 0x02, 0xE0, 0x7F, 0x88, 0x08, 0x48, 0x11,
- 0x24, 0x21, 0x87, 0x0F, 0xC4, 0x08, 0x24, 0x05, 0x04, 0x02, 0x04, 0x05, 0xC4, 0x08, 0x30, 0x30, /*"凌",1*/
-
- "派", 0x00, 0x10, 0x04, 0x3C, 0xE8, 0x03, 0x28, 0x00, 0x21, 0x38, 0xA2, 0x07, 0xA2, 0x04, 0xA8, 0x44,
- 0xA8, 0x24, 0xA4, 0x14, 0xA7, 0x08, 0xA4, 0x08, 0xA4, 0x10, 0x94, 0x22, 0x94, 0x41, 0x88, 0x00, /*"派",2*/
-
- };
- ......
当程序需要将某一个特定字号的汉字投射到LCD液晶屏时,程序就根据对应的字号查找对应字号的tfontXX数组,并将对应的像素行数据发送给LCD液晶屏。具体源代码如下所示。
- void lcd_show_chinese(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t *s, uint16_t fc, uint16_t bc, uint8_t sizey, uint8_t mode)
- {
- uint8_t buffer[128];
- uint32_t buffer_len = 0;
- uint32_t len = strlen(s);
- memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
- /* utf8格式汉字转化为ascii格式 */
- chinese_utf8_to_ascii(s, strlen(s), buffer, &buffer_len);
- for (uint32_t i = 0; i < buffer_len; i += 2, x += sizey)
- {
- if (sizey == 12)
- {
- lcd_show_chinese_12x12(x, y, &buffer[i], fc, bc, sizey, mode);
- }
- else if (sizey == 16)
- {
- lcd_show_chinese_16x16(x, y, &buffer[i], fc, bc, sizey, mode);
- }
- else if (sizey == 24)
- {
- lcd_show_chinese_24x24(x, y, &buffer[i], fc, bc, sizey, mode);
- }
- else if (sizey == 32)
- {
- lcd_show_chinese_32x32(x, y, &buffer[i], fc, bc, sizey, mode);
- }
- else
- {
- return;
- }
- }
- }
四、编译过程
1、打开sdk下面路径的文件
/vendor/lockzhiner/rk2206/samples/b4_lcd/lcd_example.c
注意:Gitee已有相关源代码,请大家根据上述的需求修改相关源代码。
网址:
https://gitee.com/Lockzhiner-Ele ... 2206/samples/b4_lcd
2、修改编译脚本
修改 vendor/lockzhiner/rk2206/sample 路径下 BUILD.gn 文件,指定 lcd_example 参与编译。
"./b4_lcd:lcd_example",
修改 device/lockzhiner/rk2206/sdk_liteos 路径下 Makefile 文件,添加 -llcd_example 参与编译。
hardware_LIBS = -lhal_iothardware -lhardware -llcd_example
3、编译固件
- hb set -root .
- hb set
- hb build -f