LCD驱动应该怎么写?–基于stm32F407 [复制链接]
够用的硬件
能用的代码
使用的教程(拷贝过来的代码有点乱,请下载附件查看文档)
但是不知道有多少人会直接使用这些代码,至少我不用,不是不用,而是用不了。这代码都有下面这些问题:
1 分层不清晰,通俗讲就是模块化太差。
2 接口乱。其实只要接口不乱,分层就会好很多了。
3 可移植性差。
4 通用性差。
1 代码空间不够,只能保留9341的驱动,其他LCD驱动全部删除。能一键(一个宏定义)删除吗?删除后要改多少地方才能编译通过?
2 有一个新产品,收银设备。系统有两个LCD,一个叫做主显示,收银员用;一个叫顾显,顾客看金额。怎么办?这些例程代码要怎么改才能支持两个屏幕?复制一套然后改函数名称?这样确实能完成任务,只不过程序从此就进入恶性循环了。
3 一个OLED,原来接在这些IO,后来改到别的IO,容易改吗?
4 原来只是支持中文,现在要卖到南美,要支持多米尼加语言,好改吗?
LCD种类概述
TFT lcd
通常像素较高,例如常见的2.8寸,320X240像素。4.0寸的,像素800X400。
这些屏通常使用并口,也就是8080或6800接口(STM32 的FSMC接口);
或者是RGB接口,STM32F429等部分较贵的芯片支持。
其他例如手机上使用的有MIPI接口。
也有一些支持SPI接口的,不过除非是比较小的屏幕,否则不建议使用SPI接口,速度慢,刷屏闪屏。
玩STM32常用的TFT lcd屏幕驱动IC通常有:ILI9341/ILI9325等。
下图是2.8寸 TFT LCD,表面带电阻触摸屏

下图为4.0寸 IPS LCD,表面带电容触摸屏

COG lcd
使用单片机的产品,COG LCD其实占比非常大。
所谓的COG LCD,
COG是Chip On Glass的缩写,就是驱动芯片直接绑定在玻璃上,透明的。

这种LCD通常像素不高,常用的有128X64,128X32。
一般只支持黑白显示,也有灰度屏,我没怎么用过。
接口通常是SPI,I2C。也有号称支持8位并口的,不过基本不会用,3根IO能解决的问题,没必要用8根吧?
常用的驱动IC:STR7565。
OLED lcd
在控制上跟COG LCD类似,区别是两者的显示方式不一样。从我们程序角度来看,最大的差别就是,OLED LCD,不用控制背光。。。。。
实物如下图,

常见的是SPI跟I2C接口。
常见驱动IC:STR7565。
硬件场景
1 有一个TFT屏幕,接在硬件的FSMC接口,什么型号屏幕?不知道。
2 有一个COG lcd,接在几根IO口上,驱动IC是STR7565,128X32像素。
3 有一个COG LCD,接在硬件SPI3跟几根IO口上,驱动IC是STR7565,128x64像素。
4 有一个OLED LCD,接在SPI3上,使用CS2控制片选,驱动IC是SSD1315。

预备知识
面向对象
什么叫面向对象呢?
编程有两种要素:程序(方法),数据(属性)。
例如:一个LED,我们可以点亮或者熄灭它,这叫方法。
LED什么状态?亮还是灭?这就是属性。
我们通常这样编程:
u8 ledsta = 0;void ledset(u8 sta)
{
}
这时我们可以引入面向对象编程,将每一个LED封装为一个对象。可以这样做:
/*定义一个结构体,将LED这个对象的属性跟方法封装。这个结构体就是一个对象。
但是这个不是一个真实的存在,而是一个对象的抽象。*/
typedef struct{
u8 sta;
void (*setsta)(u8 sta);
}LedObj;
/*
声明一个LED对象,名称叫做LED1,
并且实现它的方法drv_led1_setsta
*/
void drv_led1_setsta(u8 sta)
{
}
LedObj LED1={
.sta = 0,
.setsta = drv_led1_setsta,
};
/*
声明一个LED对象,名称叫做LED2,
并且实现它的方法drv_led2_setsta*/
void drv_led2_setsta(u8 sta)
{
}
LedObj LED2={
.sta = 0,
.setsta = drv_led2_setsta,
};
/*
操作LED的函数,参数指定哪个led*/
void ledset(LedObj *led, u8 sta)
{
led->setsta(sta);
}
抛砖引玉,很多地方不正确,但是不想展开,大家自己搜索资料学习。
上面的代码,对于API来说,就很友好了。
操作所有LED,使用同一个接口,只需告诉接口哪个LED。
大家想想,前面说的LCD硬件场景。
4个LCD,如果不面向对象,显示汉字的接口是不是要实现4个?每个屏幕一个?
驱动与设备分离
如果要深入了解驱动与设备分离,请看LINUX驱动的书籍。
我认为的设备就是属性,就是参数,就是驱动程序要用到的数据和接口。
那么驱动就是控制这些数据和接口的代码过程。通常来说,如果LCD的驱动IC相同,就用相同的驱动。有些不同的IC也可以用相同的,例如SSD1315跟STR7565,除了初始化,其他都可以用相同的驱动。
例如一个COG lcd:
驱动IC是STR7565
128*64像素
用SPI3
背光用PF5
命令线用PF4
复位脚用PF3
驱动就是STR7565的驱动。
2 有一个新产品,收银设备,系统有两个LCD,一个叫做主显示,收银员用,一个叫顾显,顾客看金额使用。怎么办?这些例程代码要怎么改才能支持两个屏幕?复制一套然后改函数名称?这样确实能完成任务,只不过程序从此就进入恶性循环了。
驱动与设备分离的手段:
在驱动程序接口中增加设备参数,驱动用到的所有资源从设备参数传入。
模块化
不模块化就是,在不同的驱动中都实现这段程序。
例如字库处理,在显示汉字的时候,我们要找点阵,在打印机打印汉字的时候,我们也要找点阵,你觉得程序要怎么写?
把点阵处理做成一个模块,就是模块化。
非模块化的典型特征就是一根线串到底,没有任何层次感。
LCD到底是什么
我们问自己下面几个问题:
1 LCD能做什么?
2 要LCD做什么?
3 谁想要LCD做什么?
APP想要像是一个汉字。
1 首先,需要一个像是汉字的接口,APP调用这个接口就可以显示汉字了。假设接口叫做lcd_display_hz。
2 汉字从哪来?从点阵字库来,所以在lcd_display_hz函数内就要调用一个叫做find_font的函数获取点阵。
3 获取点阵后要将点阵显示到LCD上,那么我们调用一个ILL9341_dis的接口,将点阵刷新到驱动IC型号为ILI9341的LCD上。
4 ILI9341_dis怎么将点阵显示上去?调用一个8080_WRITE的接口。
汉字跟LCD对象有关吗?无关。在LCD眼里,无论汉字还是图片,都是一个个点。
那么前面问题的答案就是:
1 LCD可以一个点一个点显示内容。
2 要LCD显示汉字或图片-----转化后就是显示一堆点
3 APP想要LCD显示图片或问题。
所有LCD对象的功能就是显示点。
那么驱动只要提供显示点的接口就可以了,显示一个点,显示一片点。
抽象接口如下:
/* LCD驱动定义*/
typedef struct
{
u16 id;
s32 (*init)(DevLcd *lcd);
s32 (*draw_point)(DevLcd *lcd, u16 x, u16 y, u16 color);
s32 (*color_fill)(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey, u16 color);
s32 (*fill)(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey,u16 *color);
s32 (*onoff)(DevLcd *lcd, u8 sta);
s32 (*prepare_display)(DevLcd *lcd, u16 sx, u16 ex, u16 sy, u16 ey);
void (*set_dir)(DevLcd *lcd, u8 scan_dir);
void (*backlight)(DevLcd *lcd, u8 sta);
}_lcd_drv;
1 id,驱动型号
2 初始化
3 画点
4 将一片区域的点显示某种颜色
5 将一片区域的点显示某些颜色
6 显示开关
7 准备刷新区域(主要彩屏直接DMA刷屏使用)
8 设置扫描方向
9 背光控制
LCD驱动框架

2 各显示IC驱动根据设备参数,调用不同的接口驱动。例如TFT就用8080驱动,其他的都用SPI驱动。
SPI驱动只有一份,用IO口控制的我们也做成模拟SPI。
3 LCD驱动层做LCD管理,例如完成TFT LCD的识别。并且将所有LCD接口封装为一套接口。
4 简易GUI层封装了一些显示函数,例如划线、字符显示。
5 字体点阵模块提供点阵获取与处理接口。
由于嵌入式实际没那么复杂,在例程中我们将GUI跟LCD驱动层放到一起。
TFT LCD的两个驱动也放到一个文件,但是逻辑是分开的。
OLED除初始化,其他接口跟COG LCD基本一样,因此这两个驱动也放在一个文件。
代码分析
1. GUI和LCD驱动成
dev_lcd.c
dev_lcd.h
2. 显示驱动IC层
dev_str7565.c & dev_str7565.h
dev_ILI9341.c & dev_ILI9341.h
3. 接口层
mcu_spi.c & mcu_spi.h
stm324xg_eval_fsmc_sram.c & stm324xg_eval_fsmc_sram.h
GUI和LCD层
首先定义了一堆LCD参数结构体,结构体包含ID,像素。
并且把这些结构体组合到一个list数组内。
/* 各种LCD的规格参数*/
_lcd_pra LCD_IIL9341 =
{
.id = 0x9341,
.width = 240, //LCD 宽度
.height = 320, //LCD 高度
};
...
/*各种LCD列表*/
_lcd_pra *LcdPraList[5=
{
&LCD_IIL9341,
&LCD_IIL9325,
&LCD_R61408,
&LCD_Cog12864,
&LCD_Oled12864,
};
/* 所有驱动列表 驱动列表*/
_lcd_drv *LcdDrvList[ = {
&TftLcdILI9341Drv,
&TftLcdILI9325Drv,
&CogLcdST7565Drv,
&OledLcdSSD1615rv,
如果是一个完整系统,可以做成一个类似LINUX的设备树。
/*设备树定义*/
#define DEV_LCD_C 3//系统存在3个LCD设备
LcdObj LcdObjList[DEV_LCD_C={
{"oledlcd", LCD_BUS_VSPI, 0X1315},
{"coglcd", LCD_BUS_SPI, 0X7565},
{"tftlcd", LCD_BUS_8080, NULL},
};
void dev_lcd_setdir(DevLcd *obj, u8 dir, u8 scan_dir)
s32 dev_lcd_init(void)
DevLcd *dev_lcd_open(char *name)
s32 dev_lcd_close(DevLcd *dev)
s32 dev_lcd_drawpoint(DevLcd *lcd, u16 x, u16 y, u16 color)
s32 dev_lcd_prepare_display(DevLcd *lcd, u16 sx, u16 ex, u16 sy, u16 ey)
s32 dev_lcd_display_onoff(DevLcd *lcd, u8 sta)
s32 dev_lcd_fill(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey,u16 *color)
s32 dev_lcd_color_fill(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey,u16 color)
s32 dev_lcd_backlight(DevLcd *lcd, u8 sta)
初始化,就是根据前面定义的设备树,寻找对应驱动,找到对应设备参数,并完成设备初始化。
打开函数,根据传入的设备名称,查找设备,找到后返回设备句柄,后续的操作全部需要这个设备句柄。
目前最重要就是显示字符函数。
s32 dev_lcd_put_string(DevLcd *lcd, FontType font, int x, int y, char *s, unsigned colidx)
驱动IC层
1 封装LCD接口
LCD有使用8080总线的,有使用SPI总线的,有使用VSPI总线的。这些总线的函数由单独文件实现。
但是,除了这些通信信号外,LCD还会有复位信号,命令数据线信号,背光信号等。
我们通过函数封装,将这些信号跟通信接口一起封装为LCD通信总线。
BUS_8080在dev_ILI9341.c文件中封装。
BUS_LCD1和BUS_lcd2在dev_str7565.c 中封装。
2 驱动实现
实现_lcd_drv驱动结构体。每个驱动都实现一个,某些驱动可以共用函数。
_lcd_drv CogLcdST7565Drv = {
.id = 0X7565,
.init = drv_ST7565_init,
.draw_point = drv_ST7565_drawpoint,
.color_fill = drv_ST7565_color_fill,
.fill = drv_ST7565_fill,
.onoff = drv_ST7565_display_onoff,
.prepare_display = drv_ST7565_prepare_display,
.set_dir = drv_ST7565_scan_dir,
.backlight = drv_ST7565_lcd_bl
};
接口层
SPI接口提供下面操作函数,可以操作SPI,也可以操作VSPI。
extern s32 mcu_spi_init(void);
extern s32 mcu_spi_open(SPI_DEV dev, SPI_MODE mode, u16 pre);
extern s32 mcu_spi_close(SPI_DEV dev);
extern s32 mcu_spi_transfer(SPI_DEV dev, u8 *snd, u8 *rsv, s32 len);
extern s32 mcu_spi_cs(SPI_DEV dev, u8 sta);
总体流程
请看下面结构体:
/* 初始化的时候会根据设备数定义,
并且匹配驱动跟参数,并初始化变量。
打开的时候只是获取了一个指针*/
struct _strDevLcd{
s32 gd;//句柄,控制是否可以打开
LcdObj *dev;
/* LCD参数,固定,不可变*/
_lcd_pra *pra;
/* LCD驱动 */
_lcd_drv *drv;
/*驱动需要的变量*/
u8 dir; //横屏还是竖屏控制:0,竖屏;1,横屏。
u8 scandir;//扫描方向
u16 width; //LCD 宽度
u16 height; //LCD 高度
void *pri;//私有数据,黑白屏跟OLED屏在初始化的时候会开辟显存
};
- 成员dev指向设备树,从这个成员可以知道设备名称,挂在哪个LCD总线,设备ID。
typedef struct{
char *name;//设备名字
LcdBusType bus;//挂在那条LCD总线上
u16 id;
}LcdObj;
typedef struct{
u16 id;
u16 width; //LCD 宽度 竖屏
u16 height; //LCD 高度 竖屏
}_lcd_pra;
typedef struct {
u16 id;
s32 (*init)(DevLcd *lcd);
s32 (*draw_point)(DevLcd *lcd, u16 x, u16 y, u16 color);
s32 (*color_fill)(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey, u16 color);
s32 (*fill)(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey,u16 *color);
s32 (*prepare_display)(DevLcd *lcd, u16 sx, u16 ex, u16 sy, u16 ey);
s32 (*onoff)(DevLcd *lcd, u8 sta);
void (*set_dir)(DevLcd *lcd, u8 scan_dir);
void (*backlight)(DevLcd *lcd, u8 sta);
}_lcd_drv;
- 成员dir、scandir、 width、 height是驱动要使用的通用变量。因为每个LCD都有一个结构体,一套驱动程序就能控制多个设备而互不干扰。
- 成员pri是一个私有指针,某些驱动可能需要有些比较特殊的变量,就全部用这个指针记录,通常这个指针指向一个结构体,结构体由驱动定义,并且在设备初始化时申请变量空间。
目前主要用于COG LCD跟OLED LCD显示缓存。
1 初始化,根据设备树,找到驱动跟参数,然后初始化上面说的结构体。
2 要使用LCD前,调用dev_lcd_open函数。打开成功就返回一个上面的结构体指针。
3 显示字符,接口找到点阵后,通过上面结构体的drv,调用对应的驱动程序。
4 驱动程序根据这个结构体,决定操作哪个LCD总线,并且使用这个结构体的变量。
用法和好处
- 好处1
void dev_lcd_test(void)
{
DevLcd *LcdCog;
DevLcd *LcdOled;
DevLcd *LcdTft;
/* 打开三个设备 */
LcdCog = dev_lcd_open("coglcd");
if(LcdCog==NULL)
uart_printf("open cog lcd err\r\n");
LcdOled = dev_lcd_open("oledlcd");
if(LcdOled==NULL)
uart_printf("open oled lcd err\r\n");
LcdTft = dev_lcd_open("tftlcd");
if(LcdTft==NULL)
uart_printf("open tft lcd err\r\n");
/*打开背光*/
dev_lcd_backlight(LcdCog, 1);
dev_lcd_backlight(LcdOled, 1);
dev_lcd_backlight(LcdTft, 1);
dev_lcd_put_string(LcdOled, FONT_SONGTI_1212, 10,1, "ABC-abc,", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdOled, FONT_SIYUAN_1616, 1, 13, "这是oled lcd", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdOled, FONT_SONGTI_1212, 10,30, "www.wujique.com", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdOled, FONT_SIYUAN_1616, 1, 47, "屋脊雀工作室", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog, FONT_SONGTI_1212, 10,1, "ABC-abc,", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog, FONT_SIYUAN_1616, 1, 13, "这是cog lcd", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog, FONT_SONGTI_1212, 10,30, "www.wujique.com", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog, FONT_SIYUAN_1616, 1, 47, "屋脊雀工作室", BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdTft, FONT_SONGTI_1212, 20,30, "ABC-abc,", RED);
dev_lcd_put_string(LcdTft, FONT_SIYUAN_1616, 20,60, "这是tft lcd", RED);
dev_lcd_put_string(LcdTft, FONT_SONGTI_1212, 20,100, "www.wujique.com", RED);
dev_lcd_put_string(LcdTft, FONT_SIYUAN_1616, 20,150, "屋脊雀工作室", RED); while(1);}
然后调用dev_lcd_put_string就可以在不同的LCD上显示。
其他所有的gui操作接口都只有一个。
这样的设计对于APP层来说,就很友好。

- 好处2
LcdObj LcdObjList[DEV_LCD_C={
{"oledlcd", LCD_BUS_VSPI, 0X1315},
{"coglcd", LCD_BUS_SPI, 0X7565},
{"tftlcd", LCD_BUS_8080, NULL},
};
LcdObj LcdObjList[DEV_LCD_C={
{"oledlcd", LCD_BUS_SPI, 0X1315},
{"tftlcd", LCD_BUS_8080, NULL},
};
字库
具体参考font.c
声明
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