嵌入式系统原理及应用项目化教程 课件 项目八 显示屏控制设计与实现

嵌入式系统原理及应用

项目化教程项目8显示屏控制设计与实现学习目标1.掌握TFT-LCD显示原理；2．利用TFT-LCD实现汉字和彩色的显示方法；3．掌握OLED显示原理；4．利用OLED实现ASCII字符的显示。目录8.1任务14TFT-LCD显示8.2任务15OLED显示1、TFTLCD驱动原理-TFTLCD简介TFTLCD即薄膜晶体管液晶显示器。它与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象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。TFTLCD具有：亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳等特点。是目前最主流的LCD显示器。广泛应用于电视、手机、电脑、平板等各种电子产品。8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-模块简介ALINETEKTFTLCD模块介绍ALIENTEK提供丰富的TFTLCD模块型号，供大家选择，目前有以下型号可选：1，ATK-2.8寸TFTLCD模块

分辨率：240*320，驱动IC：ILI9341，电阻触摸屏，16位并口驱动2，ATK-3.5寸TFTLCD模块分辨率：320*480，驱动IC：NT35310，电阻触摸屏，16位并口驱动3，ATK-4.3寸TFTLCD模块分辨率：480*800，驱动IC：NT35510，电容触摸屏，16位并口驱动4，ATK-7寸TFTLCD模块(V1版本)

分辨率：480*800，驱动IC：CPLD+SDRAM，电容触摸屏，16位并口驱动5，ATK-7寸TFTLCD模块(V2版本)分辨率：480*800，驱动IC：SSD1963，电容触摸屏，8/9/12/16位并口驱动8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-模块简介ALINETEK2.8寸TFTLCD模块特点240*320分辨率16位真彩显示（65536色）自带电阻触摸屏自带背光电路注意：模块是3.3V供电的，不支持5V电压的MCU，如果是5VMCU，必须在信号线串接120R电阻使用。8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-模块简介ALINETEK2.8寸TFTLCD模块原理图8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-模块简介ALINETEK2.8寸TFTLCD接口说明（16位80并口）注意：DB1~DB8，DB10~DB17，总是按顺序连接MCU的D0~D15LCD_CS：LCD片选信号LCD_WR：LCD写信号LCD_RD：LCD读信号DB[17：1]：16位双向数据线。LCD_RST：硬复位LCD信号LCD_RS：命令/数据标志(0:命令,1:数据)BL_CTR：背光控制信号T_MISO/T_MOSI/T_PEN/T_CS/T_CLK，触摸屏接口信号8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-模块简介ALINETEK2.8寸TFTLCD

16位80并口驱动简介并口写时序图并口读时序图模块的8080并口读/写的过程为：先根据要写入/读取的数据的类型，设置RS为高（数据）/低（命令），然后拉低片选，选中ILI9341，接着我们根据是读数据，还是要写数据置RD/WR为低，然后：1.读数据：在RD的上升沿，读取数据线上的数据（D[15:0]）;2.写数据：在WR的上升沿，使数据写入到ILI9341里面8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-模块简介ILI9341驱动时序重点时序：读ID低电平脉宽(trdl)读ID高电平脉宽(trdh)读FM低电平脉宽(trdlfm)读FM高电平脉宽(trdhfm)写控制低电平脉宽(twrl)写控制高电平脉宽(twrh)注意：ID指LCD的ID号FM指帧缓存，即:GRAM右图为：ILI93418080并口时序，详见：ILI9341_DS.pdf，232页8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理1、TFTLCD驱动原理-驱动流程8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

RGB565格式说明模块对外接口采用16位并口，颜色深度为16位，格式为RGB565，关系如下图：1、TFTLCD驱动原理-指令简介ILI9341指令格式说明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。ILI9341的指令很多，这里不一一介绍，仅介绍几个重要的指令，他们是：0XD3，0X36，0X2A，0X2B，0X2C，0X2E等6条指令。8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

0XD3指令该指令为读ID4指令，用于读取LCD控制器的ID。因此，同一个代码，可以根据ID的不同，执行不同的LCD驱动初始化，以兼容不同的LCD屏幕。1、TFTLCD驱动原理-指令简介8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

0X36指令该指令为存储访问控制指令，可以控制ILI9341存储器的读写方向，简单的说，就是在连续写GRAM的时候，可以控制GRAM指针的增长方向，从而控制显示方式（读GRAM也是一样）。1、TFTLCD驱动原理-指令简介8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

0X2A指令该指令是列地址设置指令，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）1、TFTLCD驱动原理-指令简介在默认扫描方式时，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。8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

0X2B指令该指令是页地址设置指令，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）1、TFTLCD驱动原理-指令简介在默认扫描方式时，该指令用于设置y坐标，该指令带有4个参数，实际上是2个坐标值：SP和EP，即页地址的起始值和结束值，SP必须小于等于EP，且0≤SP/EP≤319。一般在设置y坐标的时候，我们只需要带2个参数即可，也就是设置SP即可，因为如果EP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。8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

0X2C指令该指令是写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(地址自动递增)1、TFTLCD驱动原理-指令简介在收到指令0X2C之后，数据有效位宽变为16位，我们可以连续写入LCDGRAM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。8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理

0X2E指令该指令是读GRAM指令，用于读取ILI9341的显存（GRAM），同0X2C指令，该指令支持连续读(地址自动递增)1、TFTLCD驱动原理-指令简介ILI9341在收到该指令后，第一次输出的是dummy数据（无效），第二次开始，读取到的才是有效的GRAM数据（从坐标：SC，SP开始），输出规律为：每个颜色分量占8个位，一次输出2个颜色分量。比如：第一次输出是R1G1，随后的规律为：B1R2

G2B2

R3G3

B3R4

G4B4

R5G5...以此类推8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD驱动原理3、源码讲解-LCD坐标设置函数//设置光标位置//Xpos:横坐标//Ypos:纵坐标voidLCD_SetCursor(u16Xpos,u16Ypos){ if(lcddev.id==0X9341||lcddev.id==0X5310){ LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd);LCD_WR_DATA(Xpos>>8);LCD_WR_DATA(Xpos&0XFF);LCD_WR_REG(lcddev.setycmd); LCD_WR_DATA(Ypos>>8); LCD_WR_DATA(Ypos&0XFF);}elseif(lcddev.id==XXXX) //根据不同的LCD型号，执行不同的代码{ ……//省略部分代码}}

8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD源码3、源码讲解-LCD画点函数//画点//x,y:坐标//POINT_COLOR:此点的颜色voidLCD_DrawPoint(u16x,u16y){LCD_SetCursor(x,y); //设置光标位置

LCD_WriteRAM_Prepare(); //开始写入GRAMLCD->LCD_RAM=POINT_COLOR; //非Mini板的操作方式

}LCD_WR_DATA(POINT_COLOR);MiniSTM32;8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD源码3、源码讲解-LCD读点函数LCD读点函数：u16LCD_ReadPoint(u16x,u16y)1，非Mini板的读点函数代码(FSMC方式，适合战舰、精英、探索者F4板)2，Mini板的读点函数代码(GPIO方式，适合Mini板)8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD源码3、源码讲解-LCD字符显示函数//在指定位置显示一个字符//x,y:起始坐标//num:要显示的字符:""--->"~"//size:字体大小12/16/24//mode:叠加方式(1)还是非叠加方式(0)voidLCD_ShowChar(u16x,u16y,u8num,u8size,u8mode){

u8temp,t1,t;u16y0=y;u8csize=(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2); //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数

num=num-''; //得到偏移后的值（ASCII字库是从空格开始取模，所以-''就是对应字符的字库）

for(t=0;t<csize;t++){if(size==12)temp=asc2_1206[num][t]; //调用1206字体

elseif(size==16)temp=asc2_1608[num][t]; //调用1608字体

elseif(size==24)temp=asc2_2412[num][t]; //调用2412字体

elsereturn; //没有的字库

for(t1=0;t1<8;t1++){

if(temp&0x80)LCD_Fast_DrawPoint(x,y,POINT_COLOR);

elseif(mode==0)LCD_Fast_DrawPoint(x,y,BACK_COLOR);temp<<=1;y++;

if(y>=lcddev.height)return; //超区域了

if((y-y0)==size){

y=y0;

x++; if(x>=lcddev.width)return; //超区域了

break;}}

}

}8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD源码3、源码讲解-LCD字符显示函数constunsignedcharoled_asc2_1206[95][12]={{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"",0*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"!",1*/……{0x40,0x00,0x80,0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x40,0x00},/*"~",94*/};字符码表constunsignedcharoled_asc2_1608[95][16]={{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"",0*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0xCC,0x00,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"!",1*/……{0x00,0x00,0x60,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00},/*"~",94*/}constunsignedcharoled_asc2_2412[95][36]={{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*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x80,0x38,0x0F,0xFE,0x38,0x0F,0x80,0x38,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"!",1*/……{0x00,0x00,0x00,0x18,0x00,0x00,0x60,0x00,0x00,0x40,0x00,0x00,0x40,0x00,0x00,0x20,0x00,0x00,0x10,0x00,0x00,0x08,0x00,0x00,0x04,0x00,0x00,0x04,0x00,0x00,0x0C,0x00,0x00,0x10,0x00,0x00},/*"~",94*/}8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD源码3、源码讲解-LCD字符显示函数淘宝店铺：

技术论坛:8.1任务14TFT-LCD显示TFTLCD源码8.1任务14TFT-LCD显示OLEDOLED，即有机发光二极管（OrganicLight-EmittingDiode），又称为有机电激光显示（OrganicElectroluminesenceDisplay，OELD）。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且能够节省电能，从2003年开始这种显示设备在MP3播放器上得到了应用。LCD都需要背光，而OLED不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示，OLED效果要来得好一些。以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。8.2任务15OLED显示ALINETEK0.96寸OLED模块1）模块有单色和双色两种可选，单色为纯蓝色，而双色则为黄蓝双色。

单色模块每个像素点只有亮与不亮两种情况，没有颜色区分。2）尺寸小，显示尺寸为0.96寸，而模块的尺寸仅为27mm*26mm大小。3）高分辨率，该模块的分辨率为128*64。4）多种接口方式，该模块提供了总共4种接口包括：6800、8080两种并行接口方式、4线的穿行SPI接口方式，、IIC接口方式（只需要2根线就可以控制OLED了！）。5）不需要高压，直接接3.3V就可以工作了。这里要提醒大家的是，该模块不和5.0V接口兼容，所以请大家在使用的时候一定要小心，别直接接到5V的系统上去，否则可能烧坏模块8.2任务15OLED显示OLED模块工作模式选择4种模式通过模块的BS1/BS2设置，BS1/BS2的设置与模块接口模式的关系如表所示：8.2任务15OLED显示OLED模块原理图8.2任务15OLED显示OLED8080并行接口信号线说明CS：OLED片选信号。WR：向OLED写入数据。RD：从OLED读取数据。D[7：0]：8位双向数据线。RST(RES)：硬复位OLED。DC：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。OLED控制器为SSD13068.2任务15OLED显示OLED8080并口读写过程模块的8080并口读/写的过程为：先根据要写入/读取的数据的类型，设置DC为高（数据）/低（命令），然后拉低片选，选中SSD1306，接着我们根据是读数据，还是要写数据置RD/WR为低，然后：1.读数据：在RD的上升沿，使数据锁存到数据线（D[7：0]）上；2.写数据：在WR的上升沿，使数据写入到SSD1306里面；并口写时序图并口读时序图8.2任务15OLED显示OLED模块显存SSD1306的显存总共为128*64bit大小，SSD1306将这些显存分为了8页。每页包含了128个字节，总共8页，这样刚好是128*64的点阵大小。8.2任务15OLED显示程序显示原理在STM32的内部建立一个

缓存（共128*8个字节），在每次修改的时候，只是修改STM32上的缓存（实际上就是SRAM），在修改完了之后，一次性把STM32上的缓存数据写入到OLED的GRAM。当然这个方法也有坏处，就是对于那些SRAM很小的单片机（比如51系列）就比较麻烦了。8.2任务15OLED显示SSD1306的命令命令0X81：设置对比度。包含两个字节，第一个0X81为命令，随后发送的一个字节为要设置的对比度的值。这个值设置得越大屏幕就越亮。命令0XAE/0XAF：0XAE为关闭显示命令；0XAF为开启显示命令。命令0X8D：包含2个字节，第一个为命令字，第二个为设置值，第二个字节的BIT2表示电荷泵的开关状态，该位为1，则开启电荷泵，为0则关闭。在模块初始化的时候，这个必须要开启，否则是看不到屏幕显示的。命令0XB0~B7：用于设置页地址，其低三位的值对应着GRAM的页地址。命令0X00~0X0F：用于设置显示时的起始列地址低四位。命令0X10~0X1F：用于设置显示时的起始列地址高四位。8.2任务15OLED显示OLED初始化过程8.2任务15OLED显示OLED初始化//初始化SSD1306 voidOLED_Init(void){…//设置IO口模式，所有用到的io口设置为推挽模式。GPIO_Init();…//初始化代码，写相关寄存器OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//关闭显示OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//设置时钟分频因子,震荡频率OLED_WR_Byte(80,OLED_CMD);//[3:0],分频因子;[7:4],震荡频率OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//设置驱动路数OLED_WR_Byte(0X3F,OLED_CMD);//默认0X3F(1/64)OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//设置显示偏移OLED_WR_Byte(0X00,OLED_CMD);//默认为0……OLED_Clear();}8.2任务15OLED显示OLED写一个字节//向SSD1306写入一个字节。//dat:要写入的数据/命令//cmd:数据/命令标志0,表示命令;1,表示数据;voidOLED_WR_Byte(u8dat,u8cmd){DATAOUT(dat); if(cmd)

OLED_RS_Set();else

OLED_RS_Clr();

OLED_CS_Clr();

OLED_WR_Clr();

OLED_WR_Set();

OLED_CS_Set();

OLED_RS_Set(); } 8.2任务15OLED显示OLED更新缓存，显示内容。u8OLED_GRAM[128][8]; voidOLED_Refresh_Gram(void){u8i,n; for(i=0;i<8;i++){

OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD);//设置页地址（0~7）

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//设置显示位置—列低地址

OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//设置显示位置—列高地址

for(n=0;n<128;n++)

OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);}}8.2任务15OLED显示OLED画点函数voidOLED_DrawPoint(u8x,u8y,u8t){u8pos,bx,temp=0;if(x>127||y>63)return;//超出范围了.pos=7-y/8;bx=y%8;temp=1<<(7-bx);if(t)OLED_GRAM[x][pos]|=temp;elseOLED_GRAM[x][pos]&=~temp; }8.2任务15OLED显示OLED字符显示函数//在指定位置显示一个字符,包括部分字符//x:0~127y:0~63//mode:0,反白显示;1,

size:选择字体12/16/24voidOLED_ShowChar(u8x,u8y,u8chr,u8size,u8mode){ u8temp,t,t1;u8y0=y;u8csize=(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2); //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数

chr=chr-'';//得到偏移后的值

for(t=0;t<csize;t++){if(size==12)temp=asc2_1206[chr][t]; //调用1206字体elseif(size==16)temp=asc2_1608[chr][t]; //调用1608字体elseif(size==24)temp=asc2_2412[chr][t]; //调用2412字体elsereturn; //没有的字库

for(t1=0;t1<8;t1++){

if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y,mode);

elseOLED_DrawPoint(x,y,!mode);

temp<<=1;

y++;

if((y-y0)==size)

{

y=y0;

x++;break;

}}

}}8.2任务15OLED显示cons