使用恩智浦FRDM-MCXN947开发板驱动TFT LCD模组

安富利 2025-05-16 2966
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安富利

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描述

前言

恩智浦“FRDM-MCXN947”评测活动由安富利和与非网协同举办。本篇内容由与非网用户发布，已获转载许可。原文可在与非网(eefocus)工程师社区查看。

TFT LCD模组介绍

模组名字为SPI_Module_MSP3323，驱动芯片为ILI9341，屏幕尺寸为240x320像素，自带GRAM。通过4线SPI驱动，可以发送数据和命令也可以读取屏幕的IC参数甚至像素点颜色。

模组背面

恩智浦

模组管脚

恩智浦

MCXN947的接口

当前只移植显示接口，只需要关注显示屏相关的引脚。

MCXN947驱动TFT LCD的方式为4线SPI，选择FLEXIO_SPI_EDMA方式驱动。FLEXIO_SPI相关的管脚为如下的FLEXIO_Dxx。

恩智浦

FLEXIO介绍

MCXN947只有一个FLEXIO模块，即FLEXIO0。FLEXIO是一个高度可配置的模块，它提供了：

模拟各种串行或者并行通信协议；

灵活的16位定时器，支持各种触发、复位、使能和禁用条件；

可编程逻辑块，允许实现片上的数字逻辑功能，并且可配置内部和外部模块的交互；

可编程状态机，用于从CPU中卸载基本的系统控制功能；

FLEXIO框图

下图提供了FLEXIO计时器和移位寄存器配置的高层次总览。

FLEXIO使用移位器、计时器和外部触发器来讲数据移入或移除FLEXIO。如方框图所示，计时器控制这个数据移位的时间，您可以将计时器配置为使用通用计时器功能，外部触发器或各种其他条件来决定控制逻辑。

恩智浦

FLEXIO特性

1.具有传输、接收、数据匹配、逻辑和状态模式的32位移位寄存器阵列：

支持连续数据传输的双缓冲移位操作；

支持大块数据传输的移位连接；

支持自动启动和停止位生成；

1,2,4,8,16或者32为多移位宽度的并行接口支持；

中断，DMA或者轮询传输和接收操作；

2.高度灵活的16位定时器，支持各种内部或者外部触发，重置，启用和禁用条件：

可编程波特率独立于总线时钟频率，并支持在停止模式器件的异步操作；

可编程逻辑模式，用于集成外部数字逻辑功能，或组合引脚，移位器，或定时器功能，以产生复杂的输出；

可编程状态机，用于从CPU卸载基本的系统控制功能，支持最多8个状态，8个输出，每个状态和3个可选输入；

3.集成的通用I/O寄存器和引脚上升或下降的边缘中断，以简化软件支持；

4.支持广泛的协议，包括但不限于：I2C,SPI,I2S,Camera IF,Motorola 68K或Intel 8080 bus,PWM波形发生器，输入捕获（脉冲边缘间隔测量），如SENT

管脚配置

当前只需要点亮LCD，只需要配置显示相关的管脚，如下图所示：

在MCUXpress Config Tools中新建一个功能组，命名为TFT_LCD_Init，

设置管脚路由信息，并修改各个管脚的标志符；

恩智浦

其中LCD_RST,LCD_RS,LCD_LED都是GPIO Output，分别对应J3.1,J3.3,J3.5。

FLEXIO模拟的SPI管脚分别是J8.27,J8.28,J8.26,J8.25。

移植

01移植思路

SPI接口驱动TFT LCD主要设计到3个控制管脚的输出，SPI发送、读取8比特数据。

023个GPIO控制管脚

都初始化为GPIO OUTPUT。

其中LCD_LED是背光管脚，拉高即点亮屏幕，拉低熄屏。当前只需要初始化时输出高电平即可；

其中LCD_RS是数据、命令选择功能，需要提供管脚的电平设置功能，提供两个宏定义即可；

其中LCD_RST是LCD复位管脚，输出低电平表示复位，提供两个宏定义即可；

03SPI管脚

初始化FLEXIO0的4个管脚，然后初始化FLEXIO_SPI，并关联这4个管脚。

关键代码

01GPIO控制管脚

下面的port_LCD_CtrlPin_Init()函数是我新增的，仅仅设置LCD_LED输出高电平，因为这3个管脚的初始化已经由MCUXpresso Config Tools配置好并生成了初始化代码，见下方的TFT_LCD_Init()函数。

（滑动查看）

 

/**
 * @brief LCD 控制管脚初始化
 * LCD_RST --> J3.1 P2_0  复位管脚：低电平复位
 * LCD_RS  --> J3.3 P1_22 命令数据选择管脚：高电平--数据；低电平--命令
 * LCD_LED --> J3.5 P2_3  背光管脚：高电平点亮，也可以 PWM 调节亮度
 *
 * @param
 */
void port_LCD_CtrlPin_Init(void)
{
// 这3个管脚已经在 BOARD_InitBootPins() 中初始化了


LCD_LED(1);
}

 

（滑动查看）

 

/* FUNCTION ************************************************************************************************************
 *
 * Function Name : TFT_LCD_Init
 * Description   : Configures pin routing and optionally pin electrical features.
 *
 * END ****************************************************************************************************************/
void TFT_LCD_Init(void)
{
    /* Enables the clock for GPIO1: Enables clock */
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Gpio1);
    /* Enables the clock for GPIO2: Enables clock */
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Gpio2);
    /* Enables the clock for PORT1: Enables clock */
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port1);
    /* Enables the clock for PORT2: Enables clock */
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port2);
    /* Enables the clock for PORT4: Enables clock */
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port4);
    gpio_pin_config_t LCD_RS_config= {
        .pinDirection = kGPIO_DigitalOutput,
        .outputLogic = 0U
    };
    /* Initialize GPIO functionality on pin PIO1_22 (pin L4)  */
    GPIO_PinInit(TFT_LCD_LCD_RS_GPIO, TFT_LCD_LCD_RS_PIN, &LCD_RS_config);
    gpio_pin_config_t LCD_RST_config= {
        .pinDirection = kGPIO_DigitalOutput,
        .outputLogic = 0U
    };
    /* Initialize GPIO functionality on pin PIO2_0 (pin H2)  */
    GPIO_PinInit(TFT_LCD_LCD_RST_GPIO, TFT_LCD_LCD_RST_PIN, &LCD_RST_config);
    gpio_pin_config_t LCD_LED_config= {
        .pinDirection = kGPIO_DigitalOutput,
        .outputLogic = 0U
    };
    /* Initialize GPIO functionality on pin PIO2_3 (pin J3)  */
    GPIO_PinInit(TFT_LCD_LCD_LED_GPIO, TFT_LCD_LCD_LED_PIN, &LCD_LED_config);
    /* PORT1_22 (pin L4) is configured as PIO1_22 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_RS_PORT, TFT_LCD_LCD_RS_PIN, kPORT_MuxAlt0);
    PORT1->PCR[22] = ((PORT1->PCR[22] &
                       /* Mask bits to zero which are setting */
                       (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                      /* Drive Strength Enable: High. */
                      |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                      /* Input Buffer Enable: Enables. */
                      |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
    /* PORT2_0 (pin H2) is configured as PIO2_0 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_RST_PORT, TFT_LCD_LCD_RST_PIN, kPORT_MuxAlt0);
    PORT2->PCR[0] = ((PORT2->PCR[0] &
                      /* Mask bits to zero which are setting */
                      (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                     /* Drive Strength Enable: High. */
                     |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                     /* Input Buffer Enable: Enables. */
                     |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
    /* PORT2_3 (pin J3) is configured as PIO2_3 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_LED_PORT, TFT_LCD_LCD_LED_PIN, kPORT_MuxAlt0);
    PORT2->PCR[3] = ((PORT2->PCR[3] &
                      /* Mask bits to zero which are setting */
                      (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                     /* Drive Strength Enable: High. */
                     |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                     /* Input Buffer Enable: Enables. */
                     |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
    /* PORT4_20 (pin T10) is configured as FLEXIO0_D28 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_MOSI_PORT, TFT_LCD_LCD_MOSI_PIN, kPORT_MuxAlt6);
    PORT4->PCR[20] = ((PORT4->PCR[20] &
                       /* Mask bits to zero which are setting */
                       (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                      /* Drive Strength Enable: High. */
                      |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                      /* Input Buffer Enable: Enables. */
                      |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
    /* PORT4_21 (pin T11) is configured as FLEXIO0_D29 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_MISO_PORT, TFT_LCD_LCD_MISO_PIN, kPORT_MuxAlt6);
    PORT4->PCR[21] = ((PORT4->PCR[21] &
                       /* Mask bits to zero which are setting */
                       (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                      /* Drive Strength Enable: High. */
                      |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                      /* Input Buffer Enable: Enables. */
                      |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
    /* PORT4_22 (pin T12) is configured as FLEXIO0_D30 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_SCK_PORT, TFT_LCD_LCD_SCK_PIN, kPORT_MuxAlt6);
    PORT4->PCR[22] = ((PORT4->PCR[22] &
                       /* Mask bits to zero which are setting */
                       (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                      /* Drive Strength Enable: High. */
                      |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                      /* Input Buffer Enable: Enables. */
                      |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
    /* PORT4_23 (pin U12) is configured as FLEXIO0_D31 */
    PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_CS_PORT, TFT_LCD_LCD_CS_PIN, kPORT_MuxAlt6);
    PORT4->PCR[23] = ((PORT4->PCR[23] &
                       /* Mask bits to zero which are setting */
                       (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
                      /* Drive Strength Enable: High. */
                      |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
                      /* Input Buffer Enable: Enables. */
                      |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
}

 

并提供宏定义实现GPIO管脚的输出高低电平功能：

（滑动查看）

 

// 硬件 CS，此处忽略
#define LCD_CS_SET
#define LCD_CS_CLR


// 数据、命令选择
#define LCD_RS_SETGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RS_GPIO, TFT_LCD_LCD_RS_GPIO_PIN, 1)
#define LCD_RS_CLRGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RS_GPIO, TFT_LCD_LCD_RS_GPIO_PIN, 0)


#define LCD_RST_SETGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RST_GPIO, TFT_LCD_LCD_RST_GPIO_PIN, 1)
#define LCD_RST_CLRGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RST_GPIO, TFT_LCD_LCD_RST_GPIO_PIN, 0)

 

02FLEXIO_SPI初始化

对应的管脚路由已经在TFT_LCD_Init()中配置好了，此处仅需要初始化FLEXIO_SPI并关联对应的4个管脚。

03全局宏定义和变量

（滑动查看）

 

/*******************************************************************************
 * Definitions
 ******************************************************************************/
#define BOARD_FLEXIO_BASE      (FLEXIO0)
#define FLEXIO_SPI_MOSI_PIN    28U
#define FLEXIO_SPI_MISO_PIN    29U
#define FLEXIO_SPI_SCK_PIN     30U
#define FLEXIO_SPI_CSn_PIN     31U
#define FLEXIO_CLOCK_FREQUENCYCLOCK_GetFlexioClkFreq()


#define EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDRDMA0
#define FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL       (0U)
#define FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL       (1U)
#define FLEXIO_TX_SHIFTER_INDEX         0U
#define FLEXIO_RX_SHIFTER_INDEX         2U
#define EXAMPLE_TX_DMA_SOURCE           kDma0RequestMuxFlexIO0ShiftRegister0Request
#define EXAMPLE_RX_DMA_SOURCE           kDma0RequestMuxFlexIO0ShiftRegister2Request


#define FLEXIO_SPI_BAUD_HIGH            (1000000*25)
#define FLEXIO_SPI_BAUD_LOW             (1000000*1)


/*******************************************************************************
 * Variables
 ******************************************************************************/


static flexio_spi_master_edma_handle_t g_spiHandle;
static edma_handle_t txHandle;
static edma_handle_t rxHandle;
FLEXIO_SPI_Type spiDev;
flexio_spi_master_config_t userConfig;
volatile bool completeFlag =false;




static void spi_master_completionCallback(FLEXIO_SPI_Type*base,
                                          flexio_spi_master_edma_handle_t *handle,
                                          status_t status,
                                          void *userData)
{
if (status == kStatus_Success)
    {
        completeFlag =true;
    }
}

 

04FLEXIO_SPI初始化函数

初始化FLEXIO_SPI并初始化EDMA。

（滑动查看）

 

/**
 * @brief SPI 初始化
 *
 */
void port_LCD_SPI_Init(void)
{
  uint8_t i                  =0;
  uint8_t err                =0;


  dma_request_source_t dma_request_source_tx;
  dma_request_source_t dma_request_source_rx;
  edma_config_t config;


/* attach PLL0 to FLEXIO */
CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivFlexioClk, 1u);
CLOCK_AttachClk(kPLL0_to_FLEXIO);


/* Init FlexIO SPI. */
/*
    * userConfig.enableMaster = true;
    * userConfig.enableInDoze = false;
    * userConfig.enableInDebug = true;
    * userConfig.enableFastAccess = false;
    * userConfig.baudRate_Bps = 500000U;
    * userConfig.phase = kFLEXIO_SPI_ClockPhaseFirstEdge;
    * userConfig.dataMode = kFLEXIO_SPI_8BitMode;
    */
FLEXIO_SPI_MasterGetDefaultConfig(&userConfig);


// NOTE: 此处修改 SPI 通信速率
  userConfig.baudRate_Bps =FLEXIO_SPI_BAUD_HIGH;


  spiDev.flexioBase      =BOARD_FLEXIO_BASE;
  spiDev.SDOPinIndex=FLEXIO_SPI_MOSI_PIN;
  spiDev.SDIPinIndex=FLEXIO_SPI_MISO_PIN;
  spiDev.SCKPinIndex=FLEXIO_SPI_SCK_PIN;
  spiDev.CSnPinIndex=FLEXIO_SPI_CSn_PIN;
  spiDev.shifterIndex[0] =FLEXIO_TX_SHIFTER_INDEX;
  spiDev.shifterIndex[1] =FLEXIO_RX_SHIFTER_INDEX;
  spiDev.timerIndex[0]   = 0U;
  spiDev.timerIndex[1]   = 1U;


  dma_request_source_tx = (dma_request_source_t)EXAMPLE_TX_DMA_SOURCE;
  dma_request_source_rx = (dma_request_source_t)EXAMPLE_RX_DMA_SOURCE;


#if defined(FSL_FEATURE_SOC_DMAMUX_COUNT) &&FSL_FEATURE_SOC_DMAMUX_COUNT
/*Init EDMA for example.*/
DMAMUX_Init(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR);
/* Request DMA channels for TX & RX. */
DMAMUX_SetSource(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_tx);
DMAMUX_SetSource(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_rx);
DMAMUX_EnableChannel(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL);
DMAMUX_EnableChannel(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL);
#endif
EDMA_GetDefaultConfig(&config);
EDMA_Init(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, &config);
EDMA_CreateHandle(&txHandle, EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL);
EDMA_CreateHandle(&rxHandle, EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL);


#if defined(FSL_FEATURE_EDMA_HAS_CHANNEL_MUX) &&FSL_FEATURE_EDMA_HAS_CHANNEL_MUX
EDMA_SetChannelMux(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_tx);
EDMA_SetChannelMux(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_rx);
#endif


FLEXIO_SPI_MasterInit(&spiDev, &userConfig, FLEXIO_CLOCK_FREQUENCY);
}

 

05SPI传输函数

此处仅实现了单个字节的发送和接收函数，通过eDMA中断来判断收发是否完成。

（滑动查看）

 

uint8_t port_LCD_SPI_TxByte(uint8_t data)
{
  flexio_spi_transfer_t xfer = {0};
  uint8_t readBack =0;


/* Send to slave. */
  xfer.txData   =&data;
  xfer.rxData   =&readBack;
  xfer.dataSize =1;
  xfer.flags    = kFLEXIO_SPI_8bitMsb;


FLEXIO_SPI_MasterTransferCreateHandleEDMA(&spiDev, &g_spiHandle,
    spi_master_completionCallback, NULL, &txHandle, &rxHandle);
FLEXIO_SPI_MasterTransferEDMA(&spiDev, &g_spiHandle, &xfer);
while (!completeFlag);
  completeFlag =false;


return readBack;
}

 

06LCD读写寄存器、数据函数

下面是LCD抽象层的函数，仅仅需要控制管脚输出高低电平、SPI传输单个字节即可。

（滑动查看）

 

/*****************************************************************************
 * @name       :void LCD_WR_REG(uint8_t data)
 * @date       :2018-08-09
 * @function   :Write an 8-bit command to the LCD screen
 * @parameters Command value to be written
 * @retvalue   :None
******************************************************************************/
void LCD_WR_REG(uint8_t data)
{
  LCD_CS_CLR;
  LCD_RS_CLR;
  port_LCD_SPI_TxByte(data);
  LCD_CS_SET;
}


/*****************************************************************************
 * @name       :void LCD_WR_DATA(uint8_t data)
 * @date       :2018-08-09
 * @function   :Write an 8-bit data to the LCD screen
 * @parameters data value to be written
 * @retvalue   :None
******************************************************************************/
void LCD_WR_DATA(uint8_t data)
{
  LCD_CS_CLR;
  LCD_RS_SET;
  port_LCD_SPI_TxByte(data);
  LCD_CS_SET;
}

 

运行

屏幕成功点亮，也能显示中英文字符，绘制图片出了点差错，但是刷屏速度好慢。尝试提高了SPI速度，编译器优化等级debug/release都试过，刷屏的百叶窗效果还是很明显。

恩智浦

恩智浦

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