文章内容

本文将介绍有关TFTLCD的有关知识，包括几个部分，分别如下：

• TFTLCD简介
• 相关指令
• 配置步骤
• FSMC简介

由于篇幅过长，因此，代码讲解放到下一章中，链接如下：
STM32F103 TFTLCD显示实验(二) https://blog.csdn.net/qq_40318498/article/details/97126489

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TFTLCD简介

TFT-LCD 即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD 与无源 TN-LCD、STN-LCD 的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个像素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特 性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。TFT-LCD 也被叫做真彩液晶显示器。

ALIENTEK TFTLCD 模块，该模块有 如下特点：
1，2.4’/2.8’/3.5’/4.3’/7’ 5 种大小的屏幕可选。
2，320×240 的分辨率（3.5’分辨率为:320480，4.3’和 7’分辨率为：800480）。
3，16 位真彩显示。
4，自带触摸屏（电阻触摸屏），可以用来作为控制输入。
本文将以2.8寸的ALIENTEK TFTLCD模块为例，接口为 16 位的 80 并口。

该模块的外观图如下图所示：



相关原理图引脚连接如下：


之所以不采用 8 位的方式，是因为彩屏的数据量比较大，尤其在显示图片的时候，如果用 8 位数据线， 就会比16位方式慢一倍以上，我们当然希望速度越快越好，所以我们选择16位的接口。

该 模块的 80 并口有如下一些信号线：

• CS：TFTLCD 片选信号。
• WR：向 TFTLCD 写入数据。
• RD：从 TFTLCD 读取数据。
• D[15：0]：16 位双向数据线。
• RST：硬复位 TFTLCD。
• RS：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。

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相关指令

ILI9341 液晶控制器自带显存，其显存总大小为 172800（240x320x18/8），即 18 位模式（26 万色）下的显存量。在 16 位模式下，ILI9341 采用 RGB565 格式存储颜色数据，此时 ILI9341 的 18 位数据线与 MCU 的 16 位数据线以及 LCD GRAM 的对应关系如下图所示：

另外，特别注意 ILI9341 所有的指令都是 8 位的（高 8 位无效），且参数 除了读写 GRAM 的时候是 16 位，其他操作参数，都是 8 位的，这个和 ILI9320 等驱动器不一 样，必须加以注意。

0XD3

这个是读 ID 指令，用于读取 LCD 控制器的 ID。

指令后面跟了4个参数，最后两个参数，读出来是0x93和0x41，刚好是我们控制器ILI9341的数字部分，从而，通过该指令，即可判别所用的LCD驱动器是什么型号。

0X36

这是存储访问控制指令，可以控制 ILI9341 存储器的读写方向。


比如以000为例，也就是第一行到末尾，从第二行的起始位置开始到末尾，一直持续这样操作；其他模式类似。

0X2A

这是列地址设置指令，在从左到右，从上到下的扫描方式（默认） 下面，该指令用于设置横坐标（x 坐标）。

在默认扫描方式时，该指令用于设置 x 坐标，该指令带有 4 个参数，实际上是 2 个坐标值： SC 和 EC，即列地址的起始值和结束值，SC 必须小于等于 EC，且 0≤SC/EC≤239。一般在设 置 x 坐标的时候，我们只需要带 2 个参数即可，也就是设置 SC 即可，因为如果 EC 没有变化， 我们只需要设置一次即可（在初始化 ILI9341 的时候设置），从而提高速度。(由于写入数据是8位的，因此，两个参数我们要写四次)

0X2B

是页地址设置指令，在从左到右，从上到下的扫描方式 （默认）下面，该指令用于设置纵坐标（y 坐标）。

跟0X2A类似，配合使用，可以操作窗口。

0X2C

该指令是写 GRAM 指令，在发送该指令之后，我们便可以往 LCD 的 GRAM 里面写入颜色数据了，该指令支持连续写。

从上表可知，在收到指令 0X2C 之后，数据有效位宽变为 16 位，我们可以连续写入 LCD GRAM 值，而 GRAM 的地址将根据 MY/MX/MV 设置的扫描方向进行自增。例如：假设设置 的是从左到右，从上到下的扫描方式，那么设置好起始坐标（通过 SC，SP 设置）后，每写入 一个颜色值，GRAM 地址将会自动自增 1（SC++），如果碰到 EC，则回到 SC，同时 SP++，一 直到坐标：EC，EP 结束，其间无需再次设置的坐标，从而大大提高写入速度。

0X2E

该指令是读 GRAM 指令，用于读取 ILI9341 的显存（GRAM）。

前面所讲，ILI9341 采用 RGB565 格式存储颜色数据，我们这里读取一个颜色，需要读取两次，然后再根据移位操作恢复成16位的RGB颜色值。
比如：第一次 输出是 R1G1，随后的规律为：B1R2->G2B2->R3G3->B3R4->G4B4->R5G5…
一般 TFTLCD 模块的使用流程如图 :

发现，OLED那一章也有这么一个初始化使用流程。

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相关步骤

1）设置 STM32F1 与 TFTLCD 模块相连接的 IO。
2）初始化 TFTLCD 模块。
初始化序列，就是向 LCD 控制器写入一系列的设置值（比如伽马校 准），这些初始化序列一般 LCD 供应商会提供给客户，我们直接使用这些序列即可，不需要深 入研究。在初始化之后，LCD 才可以正常使用。
3）通过函数将字符和数字显示到 TFTLCD 模块上。

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FSMC

FSMC，即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和 16 位 PC 存储器卡连接， STM32 的 FSMC 接口支持包括 SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH 和 PSRAM 等存储器。

这里我们介绍下为什么可以把 TFTLCD 当成 SRAM 设备用：首先我们了解下外部 SRAM 的连接，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），如果 SRAM
支持字节控制，那么还有 UB/LB 信号。而 TFTLCD 的信号
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 TFTLCD 有
RS 信号，但是没有地址信号。

STM32 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，所以在 设置的时候，选择16位宽就OK了。我们再来看看FSMC的外部设备地址映像，STM32的FSMC 将外部存储器划分为固定大小为 256M 字节的四个存储块。

STM32 的 FSMC 存储块 1（Bank1）被分为 4 个区，每个区管理 64M 字节空间，每个区都 有独立的寄存器对所连接的存储器进行配置。Bank1 的 256M 字节空间由 28 根地址线 （HADDR[27:0]）寻址。
这里 HADDR 是内部 AHB 地址总线，其中 HADDR[25:0]来自外部存储器地址 FSMC_A[25:0]，而 HADDR[26:27]对 4 个区进行寻址。

当 Bank1 接的是 16 位宽度存储器的时候：HADDR[25:1]->FSMC-A[24:0]。
当 Bank1 接的是 8 位宽度存储器的时候：HADDR[25:0]->FSMC_A[25:0]。
(因为上述中的地址是用字节表示，当接的是16位，那么应该将地址右移一位，变成字)

不论外部接 8 位/16 位宽设备，FSMC_A[0]永远接在外部设备地址 A[0]。
另外， HADDR[27:26]的设置，是不需要我们干预的，比如：当你选择使用 Bank1 的第三个区，即使 用 FSMC_NE3 来连接外部设备的时候，即对应了 HADDR[27:26]=10，我们要做的就是配置对 应第 3 区的寄存器组，来适应外部设备即可。

我们使用异步模式 A（ModeA）方式来控制 TFTLCD。
对于异步突发访问方式，FSMC 主要设置 3 个时间参数：地址建立时间(ADDSET)、数据 建立时间(DATAST)和地址保持时间(ADDHLD)。

模式A的读操作时序

模式 A 支持独立的读写时序控制，即读写时序不同。

模式A的写操作时序

从模式 A 的读写时序图，我们可以看出，读操作还存在额外的 2 个 HCLK 周期，用于数据 存储，所以同样的配置读操作一般比写操作会慢一点。

SRAM/NOR 闪存片选控制寄存器：FSMC_BCRx（x=1~4）

• EXTMOD：扩展模式使能位，也就是是否允许读写不同的时序，很明显，我们本章需要读 写不同的时序，故该位需要设置为 1。
• WREN：写使能位。我们需要向 TFTLCD 写数据，故该位必须设置为 1。
• MWID[1:0]：存储器数据总线宽度。00，表示 8 位数据模式；01 表示 16 位数据模式；10 和 11 保留。我们的 TFTLCD 是 16 位数据线，所以设置 WMID[1:0]=01。
• MTYP[1:0]：存储器类型。00 表示 SRAM、ROM；01 表示 PSRAM；10 表示 NOR FLASH;11 保留。前面提到，我们把 TFTLCD 当成 SRAM 用，所以需要设置 MTYP[1:0]=00。
• MBKEN：存储块使能位。这个容易理解，我们需要用到该存储块控制 TFTLCD，当然要 使能这个存储块了。

SRAM/NOR 闪存片选时序寄存器：FSMC_BTRx（x=1~4）

这个寄存器包含了每个存储器块的控制信息，可以用于 SRAM、ROM 和 NOR 闪存存储器。 如果 FSMC_BCRx 寄存器中设置了 EXTMOD 位，则有两个时序寄存器分别对应读(本寄存器) 和写操作(FSMC_BWTRx 寄存器)。因为我们要求读写分开时序控制，所以 EXTMOD 是使能了 的，也就是本寄存器是读操作时序寄存器，控制读操作的相关时序。本章我们要用到的设置有： ACCMOD、DATAST 和 ADDSET 这三个设置。

• ACCMOD[1:0]：访问模式。00 表示访问模式 A；01 表示访问模式 B；10 表示访问模式 C； 11 表示访问模式 D，本章我们用到模式 A，故设置为 00。
• DATAST[7:0]：数据保持时间。0 为保留设置，其他设置则代表保持时间为: DATAST 个 HCLK 时钟周期，最大为 255 个 HCLK 周期。对 ILI9341 来说，其实就是 RD 低电平持续时间， 一般为 355ns。而一个 HCLK 时钟周期为 13.8ns 左右（1/72Mhz），为了兼容其他屏，我们这里 设置 DATAST 为 15，也就是 16 个 HCLK 周期，时间大约是 234ns（未计算数据存储的 2 个 HCLK 时间，对 9341 来说超频了，但是实际上是可以正常使用的）
• ADDSET[3:0]：地址建立时间。其建立时间为：（ADDSET +1）个 HCLK 周期，最大为 15 个 HCLK 周期。对 ILI9341 来说，这里相当于 RD 高电平持续时间，为 90ns，本来这里我们应该设置和 DATAST 一样，但是由于 STM32F103 FSMC 的性能问题，就算设置 ADDSET 为 0，RD 的高电 平持续时间也达到了 190ns 以上，所有，我们这里可以设置 ADDSET 为较小的值，本章我们设 置 ADDSET 为 1，即 2 个 HCLK 周期，实际 RD 高电平大于 200ns。

SRAM/NOR 闪写时序寄存器：FSMC_BWTRx（x=1~4）

写操作时序控制寄存器

需要用到的设置同样是：ACCMOD、DATAST 和 ADDSET 这三个设置。这三个设置的方法同 FSMC_BTRx 一模一样，只是这里对应的是写 操作的时序，ACCMOD 设置同 FSMC_BTRx 一模一样，同样是选择模式 A，另外 DATAST 和 ADDSET 则对应低电平和高电平持续时间，对 ILI9341 来说，这两个时间只需要 15ns 就够了， 比读操作快得多。所以我们这里设置 DATAST 为 3，即 4 个 HCLK 周期，时间约为 55ns（因为 9320 等控制器，这个时间要求比较长，要 50ns）。然后 ADDSET（也存在性能问题）设置为 0， 即 1 个 HCLK 周期，实际 WR 高电平时间大于 100ns。

不过，这里还要给大家做下科普，在 MDK 的寄存器定义里面，并没 有定义 FSMC_BCRx、FSMC_BTRx、FSMC_BWTRx 等这个单独的寄存器，而是将他们进行了 一些组合。