灵动微课堂 (第188讲) | 使用MM32F3270 FSMC驱动TFT-LCD

来源:灵动MM32MCU发布时间:2021-10-281159浏览

交互式界面被越来越多地集成于多种应用中，例如医疗设备、过程控制、手机和其它手持设备。这些界面主要基于使用彩色LCD的图形HMI（人机界面）。对TFT-LCD的需求在全世界范围内极大增长。本文介绍了如何使用 MM32F3270的FSMC（灵活的静态存储控制器）来驱动8080接口的TFT-LCD。

MM32F3270 FSMC的简要介绍

FSMC是Flexible static memory controller（灵活的静态存储控制器）的简称，能够与异步存储器和 LCD等并行外设相连。MM32F3270 的 FSMC支持并行接口的SRAM、PSRAM 、NOR FLASH 和TFT-LCD。

图1 FSMC的功能框图

FSMC 的功能特性

MM32的FSMC具有以下特性：

1) 可配置的静态存储器接口包括：

a) SRAM

b) PSRAM

c) NOR FLASH

2) 支持 Intel 8080 协议

3) 支持 moto 6800 协议

4) 8位，16位，32位可配置的数据总线宽度，支持非复用与复用模式

5) BANK1 分为 4 块子 BANK，每块 64Mbit 空间

6) 时序可编程以满足不同的需求

a) 等待周期可编程

b) 总线恢复周期可编程

c) 写，读控制周期可编程

7) 可将32位的AHB访问请求，转换为对外接设备连续的8位，16位的访问

MM32F3270的FSMC提供了对多个并行外设的控制与连接，具体配置取决于存储器类型，主要涉及如下寄存器设置。

SMCTLR 的 sm_data_width[2:0]，定义了外部存储器的数据宽度，需根据实际数据宽度配置为8位,16位，32 位，此时需要保障实现数据传输的一致性。

SMCTLR的sm_data_width_set0/1/2 来设置存储器的数据宽度，有三种情况：AHB 操作的数据宽度与存储器数据宽度相同，无数据传输一致性的问题；AHB 操作的数据宽度大于存储器的数据宽度时，AHB 接口将对 hwdata[15:0],hwdatabit[31:16]进行连续写操作，以适应外部设备的数据宽度，读操作时，hrdata[31:0]的低 16 位是有效数据；AHB 操作的数据宽度小于存储器的数据宽度时，若存储设备没有高低字节片选，不允许进行写操作，若存储设备有高低字节选择，通过 BL 控制访问对应字节。可以进行读操作，但有效数据需要用户自己处理。

SYSCFG_CFGR1[30:29]：mode_sel来配置不同模式，默认值为 01

00：兼容 NOR FLASH 接口
01：兼容 8080 协议接口
10：兼容 6800 协议接口

SMSKR0[10:8]用来选择三组不同的寄存器 register set0/set1/set2，以配置不同的时序

FMSC支持的外部接口

表1 FSMC控制器外部信号

FSMC 控制LCD的硬件设计

FSMC是如何控制TFTLCD的呢？

我们可以把TFTLCD当成 SRAM 设备使用：外部SRAM的控制一般有：地址线（如A0~A18）、数据线（如D0~D15）、写信号（WE）、读信号（OE）、片选信号（CS）。TFTLCD的信号我们包括：RS、D0~D15、WR、RD、CS、 RST和BL等，其中真正在操作LCD的时候需要用到的就只有：RS、D0~D15、WR、 RD 和 CS。其操作时序和 SRAM的控制完全类似，唯一不同就是 TFT-LCD 有 RS 信号，但是没有地址信号。TFT-LCD通过RS信号来决定传送的数据是数据还是命令，本质上可以理解为一个地址信号，比如MB039是把RS接在A18上面，那么当FSMC控制器写地址0的时候，会使得A18 变为0，对TFT-LCD来说，就是写命令。而FSMC写地址1的时候，A0 将会变为1，对TFT-LCD来说，就是写数据。这样，就把数据和命令区分开了，其实就是对应 SRAM 操作的两个连续地址。当然RS也可以接在其他地址线上，MB039是把RS连接在PD13上面的。MM32F3270的FSMC支持8/16/32位数据宽度，我们这里用到的LCD是16位宽度的，在设置的时候需要选择16位宽。

FSMC 控制LCD 的Demo应用中，使用的开发板为MB-039，它支持外接MDM2802与MDM2803两种TFT-LCD （320x240 2.8’ 液晶显示屏）。

图2 MB-039实物效果图

下图是MB-039的FSMC与TFT-LCD的接口原理图部分，完整原理图可以通过MM32官网下载。

图3 TFT-LCD接口原理图

各个信号作用对应如下：

表2 LCD信号对应的电源、复位与MCU接口的引脚说明

FSMC 控制LCD的软件设计

FMSC Demo应用中，使在库函数样例工程中使用选用：

FSMC_Ex8080TFTLCD.uvprojx

实验展示如何初始化LCD接口与实现LCD并行驱动显示。

软件分为两个部分：

FSMC接口GPIO与FSMC接口参数初始化

LCD显示初始化与LCD显示

FSMC接口GPIO与FSMC接口参数初始化

void BSP_LCD_Configure()
{
    initGPIO_LCD();
    initFSMC();
    LCDC_Init_Reg();
    lcdFillColor(Black);
    lcdBlcH();
}

① 在initGPIO_LCD()中实现LCD对应IO初始化

包括LCD对应nRST引脚，背光控制引脚，FSMC相关的片选，读写，数据/命令，数据D0~D15引脚的初始化。

② 在initFSMC()中实现FSMC功能配置初始化

A. 写操作周期

B. 单个bit数据写入保持时间

C. 写操作时，地址线的建立时间

D. 读操作周期长度设置

E. 存储器数据总线位宽

F. 式选择：8080模式

G. 外接设备的内存大小

void initFSMC(void)
{
    FSMC_InitTypeDef                FSMC_InitStructure;
    FSMC_NORSRAM_Bank_InitTypeDef   FSMC_BankInitStructure;

    RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3ENR_FSMC, ENABLE);

    FSMC_BankInitStructure.FSMC_SMReadPipe    = 0;
    FSMC_BankInitStructure.FSMC_ReadyMode     = 0;
    FSMC_BankInitStructure.FSMC_WritePeriod   = 0x2;
    FSMC_BankInitStructure.FSMC_WriteHoldTime = 1;
    FSMC_BankInitStructure.FSMC_AddrSetTime   = 3;
    FSMC_BankInitStructure.FSMC_ReadPeriod    = 0x1;
    FSMC_BankInitStructure.FSMC_DataWidth     = FSMC_DataWidth_16bits;
    FSMC_NORSRAM_Bank_Init(&FSMC_BankInitStructure, FSMC_NORSRAM_BANK0);

    FSMC_InitStructure.FSMC_Mode = FSMC_Mode_8080;
    FSMC_InitStructure.FSMC_TimingRegSelect = FSMC_TimingRegSelect_0;
    FSMC_InitStructure.FSMC_MemSize = FSMC_MemSize_64MB;
    FSMC_InitStructure.FSMC_MemType = FSMC_MemType_NorSRAM;
    FSMC_InitStructure.FSMC_AddrDataMode = FSMC_AddrDataMUX;
    FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_InitStructure);
}

LCD显示初始化

Bank0地址为0x60000000，0x80000=(0x01 << 19)则是地址线A18的偏移量。首先完成写CMD和DATA驱动：

void lcdCmd(u8 cmd)
{
    *(u16*)(0x60000000) = cmd;
}


void lcdData(u8 dat)
{
    *(u16*)(0x60000000 | (0x01 << 19)) = dat;
}


void lcdData16(u16 dat)
{
    *(u16*)(0x60000000 | (0x01 << 19)) = dat;
}

读CMD和REG也是一样的操作，不同的是从相应地址读取数据。

在LCDC_Init_Reg ()中调用上述3种函数实现LCD对应驱动芯片中寄存器器的初始设置

在lcdFillColor(Black); & lcdBlcH();中实现配置LCD的初始显示页面为全黑色和打开背光

LCD驱动显示

LCD的画点流程都可以概括为：设置坐标→写入GRAM指令→写入颜色；

LCD的读点的流程可以概括为：设置坐标→读取GRAM指令→读取颜色。

通过画点的操作到画方块、线、圆、字符等功能。

该Demo中通过Systick定时刷新要显示的数据，实现了LCD的功能演示。

void randRefresh()
{
    u16 x, y, w, h, c;
    drawSquare(dx,  dy,  dw, dh, SPACE, NUL);
    if (drawBlockCnt++ % 2) {
        x = rand();
        x %= (dw - 2);
        y = rand();
        y %= (dh - 2);
        w = rand();
        w %= DMAX;
        h = rand();
        h %= DMAX;
        c = rand();
        c &= 0x0f;
        if ((x + w) > (dw - 2)) x = dw - w - 2;
        if ((y + h) > (dh - 2)) y = dh - h - 2;
        drawRec (x + dx + 1, y + dy + 1, w, h, getColor(c));
    }
    else {
        c = rand();
        c &= 0x0f;
        drawRec (dx + 1, dy + 1, dw - 2, dh - 2, getColor(c));
    }
}