LTDC/DMA2D——液晶显示

1.显示器介绍

常用的显示器有液晶LCD显示器、LED点阵显示器、OLED显示器、CRT显示器。
LED显示器是由LED点阵彩色显示器的点个像素点整合起来，显示整个面板图形，每一个像素点都是由一个LED灯实现RGB显示，所以一般来说，LED显示器体积比较大；
新一代的OLED单个的像素点是由发光二极管显示的，所以它的像素密度比较高；
显示器参数：
分辨率：行像素值×列像素值
色彩深度：每个像素点能表示多少种颜色，一般有位bit表示，单色显示屏只能表示亮、灭两种状态，所以为2bit，一般常见的是16bit、24bit
显示器尺寸：5寸、7寸
点距：两个相邻像素点之间的距离

2.液晶控制原理

（1）显示器由液晶显示面板、电容触摸面板、PCB底板组成。
（2）液晶面板的控制信号

信号名称	说明
R[7:0]	红色数据
G[7:0]	绿色数据
B[7:0]	蓝色数据
CLK	像素同步时钟信号
HSYNC	水平同步信号
VSYNC	水平同步信号
DE	数据使能信号
DISP	液晶屏使能信号
BL	液晶屏背光信号

（3）液晶数据传输时序图

（4）显存
在液晶显示中的每个像素点都是数据，实际应用中需要先将大量的数据缓存起来，然后一帧一帧的传输给液晶显示屏，这种存储显示数据的存储器就称为显存。一般最少要存储一帧数据。
例如分辨率为800×480的液晶屏，使用RGB888格式显示（24位），它存储一帧数据的大小为800*480×3=115200字节。

3.LTDC液晶控制器

（1）液晶显示屏支持2层数据的显示，前景层和背景层，在输出时LTDC控制器将两层数据叠加混合为一层数据进行输出。
（2）LTDC结构框图
主要包括信号线、图像处理单元、寄存器、时钟信号，具体设置可以根据需要进行配置

4.DMA2D图形加速器介绍

在使用LTDC控制器控制液晶面板时，LTDC控制器将显存里面缓存的数据搬运到液晶面板时，数据非常大，就想用DMA进行操作，可以提高速度，DMA2D可以快速绘制矩形、直线、分层数据混合、数据复制等，图形绘制的专用的DMA

5.LTDC初始化结构体

如何配置LTDC结构体

/**
  * @brief  初始化控制LCD的IO
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void LCD_GPIO_Config(void)
{		
	
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  /* 使能LCD相关的GPIO时钟 */

                         /*RGB信号线*/
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(LCD_R0_GPIO_CLK | LCD_R1_GPIO_CLK | LCD_R2_GPIO_CLK | 
                         LCD_R3_GPIO_CLK | LCD_R4_GPIO_CLK | LCD_R5_GPIO_CLK |
                         LCD_R6_GPIO_CLK | LCD_R7_GPIO_CLK | LCD_G0_GPIO_CLK |
                         LCD_G1_GPIO_CLK | LCD_G2_GPIO_CLK | LCD_G3_GPIO_CLK | 
												 LCD_G4_GPIO_CLK | LCD_G5_GPIO_CLK | LCD_G6_GPIO_CLK |
												 LCD_G7_GPIO_CLK | LCD_B0_GPIO_CLK | LCD_B1_GPIO_CLK |
												 LCD_B2_GPIO_CLK | LCD_B3_GPIO_CLK | LCD_B4_GPIO_CLK |
												 LCD_B5_GPIO_CLK | LCD_B6_GPIO_CLK | LCD_B7_GPIO_CLK |
                         /*控制信号线*/
                         LCD_CLK_GPIO_CLK | LCD_HSYNC_GPIO_CLK | LCD_VSYNC_GPIO_CLK | 
                         LCD_DE_GPIO_CLK  | LCD_DISP_GPIO_CLK  | LCD_BL_GPIO_CLK,ENABLE);
                         
  
  /*-- GPIO 配置 --------------------------------------*/

  /* 通用 GPIO 配置 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;       //配置为复用功能
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL;   
  
  
  /*红色数据线GPIO配置*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LCD_R0_GPIO_PIN; 
  GPIO_Init(LCD_R0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_PinAFConfig(LCD_R0_GPIO_PORT, LCD_R0_PINSOURCE , LCD_R0_AF);
/*中间的数据线省略*/

 //绿色数据线
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_G0_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(LTDC_G0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_PinAFConfig(LTDC_G0_GPIO_PORT, LTDC_G0_PINSOURCE, LTDC_G0_AF);
  /*中间的数据线省略*/
  
  //蓝色数据线
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_B0_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(LTDC_B0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_PinAFConfig(LTDC_B0_GPIO_PORT, LTDC_B0_PINSOURCE, LTDC_B0_AF);
   //控制信号线
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_CLK_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(LTDC_CLK_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_PinAFConfig(LTDC_CLK_GPIO_PORT, LTDC_CLK_PINSOURCE, LTDC_CLK_AF);
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_HSYNC_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(LTDC_HSYNC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_PinAFConfig(LTDC_HSYNC_GPIO_PORT, LTDC_HSYNC_PINSOURCE, LTDC_HSYNC_AF);
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_VSYNC_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(LTDC_VSYNC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_PinAFConfig(LTDC_VSYNC_GPIO_PORT, LTDC_VSYNC_PINSOURCE, LTDC_VSYNC_AF);
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_DE_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(LTDC_DE_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_PinAFConfig(LTDC_DE_GPIO_PORT, LTDC_DE_PINSOURCE, LTDC_DE_AF);

	  //背光BL及液晶使能信号DISP
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_DISP_GPIO_PIN;                             
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
  GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  
  GPIO_Init(LTDC_DISP_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LTDC_BL_GPIO_PIN; 
  GPIO_Init(LTDC_BL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  
  //拉高使能lcd
  GPIO_SetBits(LTDC_DISP_GPIO_PORT,LTDC_DISP_GPIO_PIN);
  GPIO_SetBits(LTDC_BL_GPIO_PORT,LTDC_BL_GPIO_PIN);	
}

注意其中的背光BL及液晶使能信号DISP/拉高使能lcd 也需要进行初始化配置

6.LTDC层级初始化结构体

可以配合固件库手册对层级结构体进行配置（stm324x9i_eval_lcd.c.）
在这里插入图片描述

 void LCD_Init(void)
 { 
   
   LTDC_InitTypeDef       LTDC_InitStruct;
   LTDC_Layer_TypeDef     LTDC_Layerx;
   
   /* Enable the LTDC Clock */
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_LTDC, ENABLE);
   
   /* Enable the DMA2D Clock */
   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2D, ENABLE); 
   
   /* Configure the LCD Control pins */
   LCD_AF_GPIOConfig();  
   
   /* Configure the FMC Parallel interface : SDRAM is used as Frame Buffer for LCD */
   SDRAM_Init();
   
   /* Check if the LCD is AMPIRE480272 or AMPIRE640480 */
   LCD_CheckDevice();
   
   /* Polarity configuration */
   /* Initialize the horizontal synchronization polarity as active low */
   LTDC_InitStruct.LTDC_HSPolarity = LTDC_HSPolarity_AL;     
   /* Initialize the vertical synchronization polarity as active low */  
   LTDC_InitStruct.LTDC_VSPolarity = LTDC_VSPolarity_AL;     
   /* Initialize the data enable polarity as active low */
   LTDC_InitStruct.LTDC_DEPolarity = LTDC_DEPolarity_AL;     
   /* Initialize the pixel clock polarity as input pixel clock */ 
   LTDC_InitStruct.LTDC_PCPolarity = LTDC_PCPolarity_IPC;
   
   /* Configure R,G,B component values for LCD background color */                   
   LTDC_InitStruct.LTDC_BackgroundRedValue = 0;            
   LTDC_InitStruct.LTDC_BackgroundGreenValue = 0;          
   LTDC_InitStruct.LTDC_BackgroundBlueValue = 0;  
   
   /* LCD AMPIRE640480 is used */
   if(CurrentLcd == USE_LCD_AM640480)
   {  
     /* Initialise I2C for touch panel usage */
     LCD_I2C_Config();
     
     /* Initialize the LCD pixel width and pixel height */
     LCD_PIXEL_WIDTH  = 640;
     LCD_PIXEL_HEIGHT = 480;
     
     /* Configure PLLSAI prescalers for LCD */
     /* Enable Pixel Clock */
     /* PLLSAI_VCO Input = HSE_VALUE/PLL_M = 1 Mhz */
     /* PLLSAI_VCO Output = PLLSAI_VCO Input * PLLSAI_N = 192 Mhz */
     /* PLLLCDCLK = PLLSAI_VCO Output/PLLSAI_R = 192/2 = 96 Mhz */
     /* LTDC clock frequency = PLLLCDCLK / RCC_PLLSAIDivR = 96/4 = 24 Mhz */
     RCC_PLLSAIConfig(192, 7, 2);
     RCC_LTDCCLKDivConfig(RCC_PLLSAIDivR_Div4);
     
     /* Enable PLLSAI Clock */
     RCC_PLLSAICmd(ENABLE);
     /* Wait for PLLSAI activation */
     while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLSAIRDY) == RESET)
     {
     }
     
     /* Timing configuration */  
     /* Configure horizontal synchronization width */     
     LTDC_InitStruct.LTDC_HorizontalSync = 29;
     /* Configure vertical synchronization height */
     LTDC_InitStruct.LTDC_VerticalSync = 2;
     /* Configure accumulated horizontal back porch */
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedHBP = 143; 
     /* Configure accumulated vertical back porch */
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedVBP = 34;  
     /* Configure accumulated active width */  
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedActiveW = 783;
     /* Configure accumulated active height */
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedActiveH = 514;
     /* Configure total width */
     LTDC_InitStruct.LTDC_TotalWidth = 799; 
     /* Configure total height */
     LTDC_InitStruct.LTDC_TotalHeigh = 524;
     
     LTDC_Init(&LTDC_InitStruct);
   }
   /* LCD AMPIRE480272 is used */
   else if(CurrentLcd == USE_LCD_AM480272)
   {
     /* Initialize the LCD pixel width and pixel height */
     LCD_PIXEL_WIDTH  = 480;
     LCD_PIXEL_HEIGHT = 272;
     
     /* Configure PLLSAI prescalers for LCD */
     /* Enable Pixel Clock */
     /* PLLSAI_VCO Input = HSE_VALUE/PLL_M = 1 Mhz */
     /* PLLSAI_VCO Output = PLLSAI_VCO Input * PLLSAI_N = 192 Mhz */
     /* PLLLCDCLK = PLLSAI_VCO Output/PLLSAI_R = 192/3 = 64 Mhz */
     /* LTDC clock frequency = PLLLCDCLK / RCC_PLLSAIDivR = 64/8 = 8 Mhz */
     RCC_PLLSAIConfig(192, 7, 3);
     RCC_LTDCCLKDivConfig(RCC_PLLSAIDivR_Div8);
     
     /* Enable PLLSAI Clock */
     RCC_PLLSAICmd(ENABLE);
     /* Wait for PLLSAI activation */
     while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLSAIRDY) == RESET)
     {
     }
     
     /* Timing configuration */  
     /* Configure horizontal synchronization width */     
     LTDC_InitStruct.LTDC_HorizontalSync = 40;
     /* Configure vertical synchronization height */
     LTDC_InitStruct.LTDC_VerticalSync = 9;
     /* Configure accumulated horizontal back porch */
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedHBP = 42; 
     /* Configure accumulated vertical back porch */
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedVBP = 11;  
     /* Configure accumulated active width */  
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedActiveW = 522;
     /* Configure accumulated active height */
     LTDC_InitStruct.LTDC_AccumulatedActiveH = 283;
     /* Configure total width */
     LTDC_InitStruct.LTDC_TotalWidth = 524; 
     /* Configure total height */
     LTDC_InitStruct.LTDC_TotalHeigh = 285;
     
     LTDC_Init(&LTDC_InitStruct); 
   }
 }