STM32学习——TFTLCD原理

一.TFTLCD 简介

TFT-LCD 即薄膜晶体管液晶显示器(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。TFT-LCD 也被叫做真彩液晶显示器。

TFTLCD特点：亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳，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。

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：240320，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：320480，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：480800，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：480800，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

这里我们介绍的是ALINETEK 2.8寸 TFTLCD。

二.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD模块原理图介绍

1.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD实物图

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5V MCU，必须在信号线串接120R电阻使用。

2.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD原理图：

（对应上图序号1，2，3）：

3.ALINETEK 2.8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~D15

三.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD 16位80并口驱动简介

首先我们介绍一下模块的 8080 并行接口，8080 并行接口的发明者是 INTEL，该总线也被广泛应用于各类液晶显示器，ALIENTEK OLED 模块也提供了这种接口，使得 MCU 可以快速的访问 OLED。

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

另外，在 8080 方式下读数据操作的时候，我们有时候（例如读显存的时候）需要一个假读命（Dummy Read），以使得微控制器的操作频率和显存的操作频率相匹配。在读取真正的数据之前，由一个的假读的过程。这里的假读，其实就是第一个读到的字节丢弃不要，从第二个开始，才是我们真正要读的数据。
一个典型的读显存的时序图，

可以看到，在发送了列地址之后，开始读数据，第一个是 Dummy Read，也就是假读，我们从第二个开始，才算是真正有效的数据。

四.TFTLCD驱动流程

任何 LCD，使用流程都可以简单的用以上流程图表示。
硬复位：方法一，将 TFTLCD 的 RST 同 STM32F1 的 RESET 连接在一起，只要按下开发板的 RESET 键，就会对 LCD 进行硬复位。
方法二，将 TFTLCD 的 RST 同 STM32F1 的 GPIO连接在一起,先拉低，延迟100us，然后
再释放RST（拉高），完成复位。
初始化序列：由厂商直接提供。
画点流程：设置坐标—>写 GRAM 指令—>写入颜色数据，然后在 LCD 上面，我们就可以看到对应的点显示我们写入的颜色。
读点流程：设置坐标—>读 GRAM 指令 —>读取颜色数据，这样就可以获取到对应点的颜色数据。

五.TFTLCD驱动原理-指令简介

1.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：

从图中可以看出，ILI9341 在 16 位模式下面，数据线有用的是：D17~ D13 和 D11~ D1，D0 和 D12 没有用到，实际上在我们 LCD 模块里面，ILI9341 的 D0 和 D12 压根就没有引出来，这样，ILI9341 的 D17~ D13 和 D11~ D1 对应 MCU 的 D15~D0。
这样 MCU 的 16 位数据，最低 5 位代表蓝色，中间 6 位为绿色，最高 5 位为红色。数值越大，表示该颜色越深.

2.ILI9341指令格式说明——0XD3

从上表可以看出，0XD3 指令后面跟了 4 个参数，最后 2 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，这样，我们的代码，就可以根据控制器的型号去执行对应驱动 IC 的初始化代码，从而兼容不同驱动 IC 的屏，使得一个代码支持多款 LCD。

3.ILI9341指令格式说明——0X36

0X36（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）。

从上表可以看出，0X36 指令后面，紧跟一个参数，这里我们主要关注：MY、MX、MV 这三个位，通过这三个位的设置，我们可以控制整个 ILI9341 的全部扫描方向。见下图：

4.ILI9341指令格式说明——0X2A

0X2A(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(LCD分辨率240*320)。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（EC在初始化 ILI9341 的时候设置好了），从而提高速度。

5.ILI9341指令格式说明——0X2B

0X2B(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）。
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(LCD分辨率240*320)。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（EP在初始化 ILI9341 的时候设置好了），从而提高速度。

当要在LCD屏内开窗时，则需要使用到 SC,EC,SP , EP。

6.ILI9341指令格式说明——0X2C

0X2C(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，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。

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。

7.ILI9341指令格式说明——0X2E

0X2E(读 GRAM 指令)，用于读取 ILI9341 的显存（GRAM），注意该指令在 ILI9341 的数据手册上面的描述是有误的。
该指令用于读取 GRAM，如表，ILI9341 在收到该指令后，第一次输出的是 dummy 数据，也就是无效的数据，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。
如果我们只需要读取一个点的颜色值，那么只需要接收到参数 3 即可，如果要连续读取（利用 GRAM地址自增，方法同上），那么就按照上述规律去接收颜色数据。