STM32 ILI9341驱动TFTLCD屏（一）

冬至子 2023-07-27 9109

接口/总线/驱动

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描述

TFTLCD是薄膜晶体管液晶显示器。TFTLCD具有亮度好,对比度高,层次感强,颜色鲜艳等优点,是目前最主流的LCD显示器，广泛用于电视,手机,电脑,平板等各种的电子产品。

LCD原理图

TFTLCD

LCD_CS为芯片选择输入引脚(“低”启用)。

RS用于在并行接口中选择“数据或命令”,当RS为1时，数据被选中；当RS为0时，命令被选中。

WR作为写信号,上升沿写入数据。

RD作为读取信号,上升沿读取数据。

RST为硬复位LCD信号。

D0-D15为16位双向数据线。

BL为背光灯控制信号。

MISO/MOSI/T_PEN/T_CS/CLK为触摸屏接口信号，本节暂不做介绍。

引脚分配为：

LCD_CS:PG12、RS:PF12、WR:PD5、RD:PD4、RESET:PG15、BL:PB15、D0:PD14、D1:PD15、D2:PD0、D3:PD1、D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10。

由于开漏模式下电压达不到LCD的要求，所以所有引脚配置为推挽模式，数据输出时切换为输出模式，接收数据时切换为输入模式。

构造时序时经常要对片选信号CS、数据/命令选择RS、写信号WR、读信号RD、背光灯控制BL进行操作，为了更方便编写程序，可以对这几个信号进行宏定义。

#define LCD_CS_H()   do{GPIOG- >BSRRL = 0x1< < 12;}while(0)  //片选失效
#define LCD_CS_L()   do{GPIOG- >BSRRH = 0x1< < 12;}while(0)  //片选有效


#define RS_H()       do{GPIOF- >BSRRL = 0x1< < 12;}while(0)  //选择为参数状态
#define RS_L()       do{GPIOF- >BSRRH = 0x1< < 12;}while(0)  //选择为命令状态


#define WR_H()        do{GPIOD- >BSRRL = 0x1< < 5;}while(0)    //写失效
#define WR_L()         do{GPIOD- >BSRRH = 0x1< < 5;}while(0)    //写有效


#define RD_H()        do{GPIOD- >BSRRL = 0x1< < 4;}while(0)    //读失效
#define RD_L()        do{GPIOD- >BSRRH = 0x1< < 4;}while(0)    //读有效


#define BL_H()        do{GPIOB- >BSRRL = 0x1< < 15;}while(0)  //关背光灯
#define BL_L()        do{GPIOB- >BSRRH = 0x1< < 15;}while(0)  //开背光灯

接着编写ILI9341GPIO口的初始化函数

static void ILI9341_GpioInit()
{
  //1. 开时钟PB/D/E/F/G
  RCC- >AHB1ENR  |= 1< < 1 | 0XF< < 3;

  //2. 设置模式(输出)
  //  BL:PB15
  GPIOB- >MODER &=~ (0x3< < 30);
  GPIOB- >MODER |=  (0x1< < 30);
  //  D2:PD0、D3:PD1、RD:PD4、WR:PD5、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10、D0:PD14、D1:PD15
  GPIOD- >MODER &=~ (0xf03f0f0f< < 0);
  GPIOD- >MODER |=  (0x50150505< < 0);
  //  D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15
  GPIOE- >MODER &=~ (0xffffc000< < 0);
  GPIOE- >MODER |=  (0x55554000< < 0);
  //  RS:PF12
  GPIOF- >MODER &=~ (0x3< < 24);
  GPIOF- >MODER |=  (0x1< < 24);
  //  LCD_CS:PG12、RESET:PG15
  GPIOG- >MODER &=~ (0xc3000000< < 0);
  GPIOG- >MODER |=  (0x41000000< < 0);

  //3. 输出类型:推挽输出
  //  BL:PB15
  GPIOB- >OTYPER &=~ (0x1< < 15);
  //  D2:PD0、D3:PD1、RD:PD4、WR:PD5、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10、D0:PD14、D1:PD15
  GPIOD- >OTYPER &=~ (0xc733< < 0);
  //  D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15
  GPIOE- >OTYPER &=~ (0xff80< < 0);
  //  RS:PF12
  GPIOF- >OTYPER &=~ (0x1< < 24);
  //  LCD_CS:PG12、RESET:PG15
  GPIOG- >OTYPER &=~ (0x9000< < 0);


  //4. 速度（100Mhz）    
  //  BL:PB15
  GPIOB- >OSPEEDR |=  (0x3< < 30);
  //  D2:PD0、D3:PD1、RD:PD4、WR:PD5、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10、D0:PD14、D1:PD15
  GPIOD- >OSPEEDR |=  (0xf03f0f0f< < 0);
  //  D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15
  GPIOE- >OSPEEDR |=  (0xffffc000< < 0);
  //  RS:PF12
  GPIOF- >OSPEEDR |=  (0x3< < 24);
  //  LCD_CS:PG12、RESET:PG15
  GPIOG- >OSPEEDR |=  (0xc3000000< < 0);

  //5. 上下拉（上拉）
  //  BL:PB15
  GPIOB- >PUPDR &=~ (0x3< < 30);
  //  D2:PD0、D3:PD1、RD:PD4、WR:PD5、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10、D0:PD14、D1:PD15
  GPIOD- >PUPDR &=~ (0xf03f0f0f< < 0);
  //  D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15
  GPIOE- >PUPDR &=~ (0xffffc000< < 0);
  //  RS:PF12
  GPIOF- >PUPDR &=~ (0x3< < 24);
  //  LCD_CS:PG12、RESET:PG15
  GPIOG- >PUPDR &=~ (0xc3000000< < 0);

  //6. 引脚初始电平
  LCD_CS_H();    //片选失效
  RS_H();        //选择为参数状态
  WR_H();        //写失效
  RD_H();        //读失效
  BL_H();        //关背光灯
}

引脚初始化中，由于LCD模块涉及的引脚相对比较多，最好在配置时先写好每个寄存器的注释，方便进行配置，也方便后面进行排错。为方便数据的读写，添加数据引脚的输入输出模式切换函数。

//模式切换为输入
void ILI9341_MODE_IN()
{
  //  D2:PD0、D3:PD1、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10、D0:PD14、D1:PD15
  GPIOD- >MODER &=~ (0xf03f000f< < 0);
  //  D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15
  GPIOE- >MODER &=~ (0xffffc000< < 0);
}


//模式切换为输出
void ILI9341_MODE_OUT()
{
  //  D2:PD0、D3:PD1、D13:PD8、D14:PD9、D15:PD10、D0:PD14、D1:PD15
  GPIOD- >MODER &=~ (0xf03f000f< < 0);
  GPIOD- >MODER |=  (0x50150005< < 0);
  //  D4:PE7、D5:PE8、D6:PE9、D7:PE10、D8:PE11、D9:PE12、D10:PE13、D11:PE14、D12:PE15
  GPIOE- >MODER &=~ (0xffffc000< < 0);
  GPIOE- >MODER |=  (0x55554000< < 0);
}

写数据到ILI9341时要通过判断16位数据来确定输出数据线的高低电平。

void ILI9341_Write(u16 dat)
{
  //D0-D1:PD14/PD15
  GPIOD- >ODR  &= 0x3fff;
  GPIOD- >ODR  |= ((dat)&0x0003)< < 14;

  //D2-D3:PD0/PD1
  GPIOD- >ODR  &= 0xfffc;
  GPIOD- >ODR  |= ((dat > >2)&0x0003)< < 0;

  //D4-D12:PE7-PE15
  GPIOE- >ODR  &= 0X007F;
  GPIOE- >ODR  |= ((dat > >4)&0x01ff)< < 7;
  
  //D13-D15:PD8-PD10
  GPIOD- >ODR  &= ~(0X7< < 8);
  GPIOD- >ODR  |= (dat > >13)< < 8;
}

读数据则通过判断数据线输入电平来确定输入的16位数据。

u16 ILI9341_Read()
{
  u16 temp = 0;

  //D0-D1:PD14/PD15
  temp |= (GPIOD- >IDR & 0X3)< < 0;

  //D2-D3:PD0/PD1
  temp |= (GPIOD- >IDR & 0X3)< < 2;

  //D4-D12:PE7-PE15
  temp |= (GPIOE- >IDR  > >7)< < 4;
  //D13-D15:PD8-PD10
  temp |= ((GPIOD- >IDR > >8)&0X7)< < 13;

  return temp;
}

TFTLCD

由于使用的数据线是16条，所以采用8080时序的16位总线操作进行写命令、读状态、写参数、读参数。由表可以看出片选信号CS低电平时为使能。

根据表格8080时序写出写命令、读状态、写参数、读参数的函数。

//写命令
void ILI9341_WriteCmd(u16 cmd)
{
  LCD_CS_L();              //片选有效

  RS_L();                  //选择为命令状态
  ILI9341_Write(cmd);
  WR_L();    //写失效
  WR_H();    //写有效

  LCD_CS_L();    //片选失效        
}


//读状态
u16 ILI9341_ReadStatus()
{
  u16 temp = 0;

  //模式切换为读
  ILI9341_MODE_IN();

  LCD_CS_L();              //片选有效
  RS_H();                  //选择为参数状态
  //rd:PD4
  RD_H();          //读失效
  RD_L();           //读有效
  temp = ILI9341_Read();
  LCD_CS_L();    //片选失效                  

  //模式切换为读
  ILI9341_MODE_OUT();
  return temp;
}


//写参数
void ILI9341_WriteParam(u16 param)
{
  LCD_CS_L();              //片选有效
  RS_H();                  //选择为参数状态
  ILI9341_Write(param);
  //WR:PD5
  WR_L();    //写失效
  WR_H();    //写有效

  LCD_CS_L();    //片选失效                    
}


//读参数
u16 ILI9341_ReadParam()
{
  u16 temp = 0;

  //模式切换为读
  ILI9341_MODE_IN();

  LCD_CS_L();              //片选有效
  RS_H();                  //选择为参数状态
  //rd:PD4
  RD_H();          //读失效
  RD_L();           //读有效
  temp = ILI9341_Read();
  LCD_CS_L();    //片选失效                  

  //模式切换为读
  ILI9341_MODE_OUT();
  return temp;
}

最后，完成ILI9341初始化函数。先初始化GPIO引脚，软件复位，再添加屏幕厂家提供的初始化序列。

void ILI9341_Init()
{  
  u32 i = 0;

  //引脚初始化
  ILI9341_GpioInit();
  ILI9341_WriteCmd(0x01);  
  //初始化9341
  Delay_ms(120); // Delay 120 ms
//****Start Initial Sequence(以下代码厂家提供) ****
    ILI9341_WriteCmd(0xCF);            //电源设置
    ILI9341_WriteParam(0x00);              //默认值
    ILI9341_WriteParam(0x81);              //默认值
    ILI9341_WriteParam(0X30);            //默认值
    ILI9341_WriteCmd(0xED);            //上电序列控制
    ILI9341_WriteParam(0x64);
    ILI9341_WriteParam(0x03);
    ILI9341_WriteParam(0X12);
    ILI9341_WriteParam(0X81);
    ILI9341_WriteCmd(0xE8);            //驱动时序控制
    ILI9341_WriteParam(0x85);
    ILI9341_WriteParam(0x01);
    ILI9341_WriteParam(0x79);
    ILI9341_WriteCmd(0xCB);            //电源控制A
    ILI9341_WriteParam(0x39);
    ILI9341_WriteParam(0x2C);
    ILI9341_WriteParam(0x00);
    ILI9341_WriteParam(0x34);
    ILI9341_WriteParam(0x02);  
    ILI9341_WriteCmd(0xF7);            //Pump ratio control 
    ILI9341_WriteParam(0x20);
    ILI9341_WriteCmd(0xEA);            //Driver timing control B
    ILI9341_WriteParam(0x00);
    ILI9341_WriteParam(0x00);
    ILI9341_WriteCmd(0xC0);             //Power control
    ILI9341_WriteParam(0x1D);             //VRH[5:0]
    ILI9341_WriteCmd(0xC1);             //Power control
    ILI9341_WriteParam(0x11);             //SAP[2:0];BT[3:0]
    ILI9341_WriteCmd(0xC5);             //VCM control
    ILI9341_WriteParam(0x33);
    ILI9341_WriteParam(0x34);
    ILI9341_WriteCmd(0xC7);             //VCM control2
    ILI9341_WriteParam(0Xbe);
//    ILI9341_MemoryAccessCtrl(SCAN_MODE,1);      //扫描模式，默认为L2R_U2D,颜色顺序：RGB
    ILI9341_WriteCmd(0X36);
    ILI9341_WriteParam(0);  
    ILI9341_WriteCmd(0xB1);
    ILI9341_WriteParam(0x00);
    ILI9341_WriteParam(0x1B);
    ILI9341_WriteCmd(0xB6);             // Display Function Control
    ILI9341_WriteParam(0x0A);
    ILI9341_WriteParam(0xA2);
    ILI9341_WriteCmd(0xF2);             // 3Gamma Function Disable
    ILI9341_WriteParam(0x00);
    ILI9341_WriteCmd(0x26);             //Gamma curve selected
    ILI9341_WriteParam(0x01);
    ILI9341_WriteCmd(0xE0);             //Set Gamma
    ILI9341_WriteParam(0x0F);
    ILI9341_WriteParam(0x23);
    ILI9341_WriteParam(0x1F);
    ILI9341_WriteParam(0x09);
    ILI9341_WriteParam(0x0f);
    ILI9341_WriteParam(0x08);
    ILI9341_WriteParam(0x4B);
    ILI9341_WriteParam(0Xf2);
    ILI9341_WriteParam(0x38);
    ILI9341_WriteParam(0x09);
    ILI9341_WriteParam(0x13);
    ILI9341_WriteParam(0x03);
    ILI9341_WriteParam(0x12);
    ILI9341_WriteParam(0x07);
    ILI9341_WriteParam(0x04);
    ILI9341_WriteCmd(0XE1);             //Set Gamma
    ILI9341_WriteParam(0x00);
    ILI9341_WriteParam(0x1d);
    ILI9341_WriteParam(0x20);
    ILI9341_WriteParam(0x02);
    ILI9341_WriteParam(0x11);
    ILI9341_WriteParam(0x07);
    ILI9341_WriteParam(0x34);
    ILI9341_WriteParam(0x81);
    ILI9341_WriteParam(0x46);
    ILI9341_WriteParam(0x06);
    ILI9341_WriteParam(0x0e);
    ILI9341_WriteParam(0x0c);
    ILI9341_WriteParam(0x32);
    ILI9341_WriteParam(0x38);
    ILI9341_WriteParam(0x0F);
    //数据格式16bit设置
    ILI9341_WriteCmd(0x3a);
    ILI9341_WriteParam(0x55);              //RGB接口格式16bits/pixel，MCU接口格式16bits/pixel
//    ILI9341_ExitSleepMode();              //退出睡眠模式
    ILI9341_WriteCmd(0x11);
    Delay_ms(120);

    ILI9341_WriteCmd(0X2C);      //2CH
    for(i=0;i< 240*320;i++)
    {
      ILI9341_WriteParam(0xffff);          //显示绿屏
    }
    ILI9341_WriteCmd(0X29);

    GPIOB- >BSRRL = 1< < 15;                  //开背光  
}

最后在主文件调用ILI9341的初始化函数，进行测试。

#include "stm32f4xx.h"
#include "core_cm4.h"
#include "delay.h"
#include "ili9341.h"


int main()
{
  ILI9341_Init();
  while(1);
}

编译程序并烧入开发板，LCD亮并显示绿色，ILI9341初始化成功。

ILI9341驱动LCD涉及的引脚比较多，所以在配置时一定要细心，一旦出错也会很难排查，所以尽量一次写成。

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