STM32入门学习笔记之TFTLCD显示实验1

10.1 概述

之前在51为核心的系统里面，常用的显示器件有LED，数码管，LCD1602和LCD12864，这些器件都有一个共同的特点，那就是只有一个颜色，没有办法显示彩色图片，为了显示彩色图片，我们引入了TFT显示模组。TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：ThinFilmTransistor-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。

目前常用的TFT显示模组按照接口类型可以分为MCU屏幕与RGB屏幕，其中MCU在STM32F1系列中比较常用，原因是MCU屏幕内部集成了显示控制器，只需要按照手册指定的协议将输入发送过去即可，但是MCU屏幕受限于屏幕尺寸，一般不会超过4.3英寸，RGB屏幕内部没有控制器，需要单片机或者CPU自带控制器，但是RGB屏幕尺寸较大，且刷新速度快，通用性强，在生活中使用的更广泛，由于STM32F1单片机中没有RGB控制器（LTDC模块），所以采用核心为5510的TFT屏幕来进行TFT显示实验。

注 ：我们在网上看到的大尺寸MCU屏幕一般都是以屏幕+PCB的形式，这是因为板子上携带了8080并口转RGB芯片，所以这种情况下，也可以使用MCU屏幕的驱动方式来进行驱动。

10.2 TFTLCD模块原理图

10.2.1 原理图

RST：复位端口，高电平有效

CS：片选，低电平有效

RS：数据命令选择，低电平代表命令，高电平代表数据

WR：写控制，高电平有效

RD：读控制，高电平有效

DB0~DB15：16位并行数据口

VCC：电源正极

GND：电源负极

LEDK：背光LED负极

LEDA：背光LED正极

Y-：触摸屏Y轴数据

X-：触摸屏X轴数据

Y+：触摸屏Y轴数据

X+：触摸屏X轴数据

10.3 FSMC

10.3.1 FSMC简介

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，STM32F1的FSMC接口支持包括SRAM、NANDFLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器。一般大容量，且引脚数目在100脚及以上的 STM32F103芯片都带有FSMC接口，FSMC的框图如图所示。

从上图可知，STM32的FSMC将设备分为3种：NOR/PSRAM设备，NAND设备和PC设备，共用地址数据总线等信号，通过CS端口来区分不同的设备，比如我们这个实验中LCD的片选就是接在FSMC_NE4端口上，其实本质上就是把TFTLCD作为SRAM来控制。

   外部SRAM设备的连接一般有地址线（A0~A18），数据线（D0~D15），写信号（WR），读信号（RD）和片选，TFTLCD显然除了不具备地址线，其他的信号都是具备的，所以我们可以采用SRAM的方式来进行TFT的控制，这种控制方式的好处就是对比传统的GPIO翻转可以更快的将数据送入TFT。

   STM32F1的FSMC支持8/16/32位数据宽度，我们的TFT模块采用的是16位数据宽度，所以只需要将FSMC配置为外置16位宽度即可。FSMC的外部存储器划分为了固定的4个256 M的存储块，如下图所示。

我们在驱动TFTLCD的时候，用到的存储块是块1，STM32将FSMC的存储块1分为4个区，每个区管理64M的空间，每个区都有独立的寄存器对连接的存储器进行配置，BANK1的256M空间由28根地址线寻址，这28根地址线如下表所示，其中低26个位来自外部存储器的地址，我们可以将TFTLCD的片选接在低26位上，通过发送地址来选中片选，只有高2位才是内部可以控制的。

BANK1区域	片选	地址范围	地址线
[27:26]	[25:0]
区域1	NE1	0x60000000 ~ 0x63FFFFFF	00
区域2	NE2	0x64000000 ~ 0x67FFFFFF	01
区域3	NE3	0x68000000 ~ 0x6BFFFFFF	10
区域4	NE4	0x6C000000 ~ 0x6FFFFFFF	11

注：

当Bank1接的是16位宽度存储器的时候：地址线的[25:1]对应FSMC_A[24:0]

当Bank1接的是8位宽度存储器的时候：地址线的[25:0]对应FSMC_A[25:0]

对于NOR FLASH控制器，主要通过3个寄存器来设置FSMC的时序参数，NORFLASH控制器支持同步和异步突发两种访问方式。

   选用同步突发访问方式时，FSMC将系统时钟分频后，发送给外部存储器作为同步时钟信号 FSMC_CLK。此时需要的设置的时间参数有2个，即系统时钟HCLK与FSMC_CLK的分频系数（可以2~16分频），同步突发访问中获取第一个数据所需要的等待延迟。

   选用异步突发访问方式时，则需要设置3个时间参数：地址建立时间、数据建立时间和地址保持时间。FSMC综合了SRAM/ROM、PSRAM和NOR Flash产品的信号特点，定义了4种不同的异步时序模型。选用不同的时序模型时，需要设置不同的时序参数。

   在实际扩展时，根据选用存储器的特征确定时序模型，从而确定各时间参数与存储器读/写周期参数指标之间的计算关系，利用该计算关系和存储芯片数据手册中给定的参数指标，可计算出FSMC所需要的各时间参数，从而对时间参数寄存器进行合理的配置。

   我们现在使用异步模式A方式来控制LCD，模式A的读操作时序如下图所示。

模式A支持独立的读写时序控制，这个对驱动TFTLCD来说非常有用，因为TFTLCD在读的时候，一般比较慢，而在写的时候可以比较快，如果读写用一样的时序，那么只能以读的时序为基准，从而导致写的速度变慢，或者在读数据的时候，重新配置FSMC的延时，在读操作完成的时候，再配置回写的时序，这样虽然也不会降低写的速度，但是频繁配置，比较麻烦。而如果有独立的读写时序控制，那么我们只要初始化的时候配置好，之后就不用再配置，既可以满足速度要求，又不需要频繁改配置。

   模式A的写操作如下图所示。

10.3.2 相关寄存器

（1）SRAM/NOR 闪存片选控制寄存器：FSMC_BCRx（x=1~4）

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-	CBURSTRW	-
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
-	EXTMOD	WAITEN	WREN	WAITCFG	WRAPMOD	WAITPOL	BURSTEN	-	FACCEN	MWID	MTYP	MUXEN	MBKEN