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7.2.1. 采用OpenWindow函数，设置绘制矩形的起始坐标，宽度，高度；
完成了STM32基础三板斧，用这个三板斧完成一些项目，我们接下来需要开始面子工程，点亮LCD屏幕。
我们把LCD屏幕的教程提前，主要是使得教程更加有趣味性。
1. 游戏的秘密
我们每个人都会有一段时间，沉迷于某一个游戏之中，不能自拔，连续七八个小时玩游戏，熬夜到两三点，这个可能都是常态。
为何游戏有这么大的魔力？游戏的吸引力来自于哪里？我们是否可以学习，让编程也有同等吸引力呢？
游戏的魔力主要来自于这样几点：
1.及时反馈：游戏总是每隔一段时间，会有一个正反馈，比如刷到某个装备，或者得到某个奖励。玩游戏的人不需要耗费太多的精力，就能够得到一个正反馈，这种机制吸引游戏者不断玩下去。
2. 任务简化分解：每隔任务都会简化分解为多个小任务，完成一个小任务就会有明确反馈。相信玩过游戏的人，都会有这样一个体会，如果一关实在太难过了，大家就会放弃这个游戏了。
3. 难度适中：游戏一般都会设置适中的难度，过难或者过于简单，都会使得游戏变得乏味。过难很容易让人放弃，这个容易理解。过于简单也会使得游戏让人乏味。比如某些游戏，如果充值过多，或者用外挂破解之后，大大降低了游戏难度，反而使得这个游戏缺少了吸引力。
4. 结果明确：每个游戏都会有明确的结果，比如消灭一个大BOSS，或者得到某一件宝物。明确的结果使得游戏进度容易衡量，结果容易体现。明确的结果也是游戏的魅力之一。
分析了游戏的魅力，我们就可以推到出来，如何使得编程也变得非常有魅力，非常迷人。
1. 编程教程需要及时反馈：每一个教程能够及时看到结果，而且结果需要有一定吸引力；
2. 编程任务需要简化分解：编程的复杂任务需要分解为多个简单的小任务，方便学习过程中，不断检查进度，了解进度；
3. 编程难度适中：如果编程代码量较大，就需要将他分解为多个小任务，这样可以简化每一个任务的难度；
4. 编程结果明确：每个编程项目的结果是非常明确的，达到什么样的状态，实现什么样的功能，是非常清楚的，这样在学习过程中，减少很多犹疑和走弯路的过程。
2. LCD的魅力
如果把板上的LED灯看作一个像素，那么LCD就是具备了320X240=76800个LED的表达能力。因此熟练掌握LCD，对于增强设计的表现力和表达力，都是非常有帮助的。
LCD的常用接口一般包含下面这样几种：
1. SPI接口：采用SPI方式和屏幕进行通信， 其中SPI接口时Motorola 公司推出的一 种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的 通信总线。
2. INTEL 8080接口：使用这种接口的屏幕一般是屏幕自带了驱动芯片，比如ILI9488、ILI9341、SSD1963等 。驱动芯片里面自带了显存，MCU只需要把显示数据传给驱动芯片，驱动芯片会把数据保存到显存中，最后再把显存中的数据显示到屏幕上。
3. RGB接口：大屏采用较多的接口， 屏幕不带显存，需要MCU准备充足的显存空间（因为RGB565，480*272分辨率的屏幕就需要显存480*272*2 = 255K，一般的MCU都没有这么大的RAM，所以要加外置的SRAM或SDRAM）
我们这里重点介绍的是8080接口：
液晶屏的内部结构如上图所示，其中MCU通过8080接口，控制ILI9341或SSD1963或者同类芯片。此类芯片一般内置显存GRAM。MCU将需要显示的内容，通过8080接口，写入ILI9341。ILI9341将需要显示的内容写入GRAM，并且通过RGB接口，控制液晶显示电路。
所以ILI9341这类芯片，相当于电脑中的显卡。一方面连接CPU，另一方面连接液晶屏，实现显示控制功能。
对于STM32F4系列，也和电脑类似，会内置显卡功能。对于这类内置显卡的MCU，一般需要外挂SRAM，用来存储大量的图片。
3. 8080接口
接下来我们重点了解一下8080接口，并且通过理解这个接口，进一步深入理解MCU是如何通过接口，和外部芯片进行通信的。
8080接口分成两类：数据接口和控制接口。
数据接口包含DB0~DB15，共计16位数据；
控制接口包括：CS片选，RD读信号，WR写信号，RES复位信号，D/C数据命令信号共计5根信号线；
MCU通过8080接口写入ILI9341时，会先写入地址，再写入数据。
上图为ILI9341手册，其中明确说明了，当我们需要写入ILI9341数据时，我们先将D/C设置为0，写入对应的地址信息，告诉驱动芯片，接下来的数据需要写入哪一个位置。然后再把D/C设置为1，把数据写入对应地址中。
3.1写入命令
当MCU向ILI9341写入数据时，会控制这些管脚，达到下面状态：
1. CS片选拉低，通知ILI9341，“你被选中了，马上MCU要写入数据了”
2. D/C拉低，通知ILI9341,现在写入的是命令，而不是数据。
3. WR拉低，通知ILI9341，MCU马上要写入? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 数据；
4. 然后数据接口DB0~DB15会执行写入动作，先写入地址信息，再写入数据信息；
具体操作如上图所示。
3.2写入数据
写入数据和写入命令唯一区别是：写入数据时，D/C为高电平；而写入命令时，D/C为低电平。
完成了上面两个操作后，就可以把数据从MCU写入ILI9341驱动中。
例如，我们常常会写入2A这个地址，这时，MCU会通知ILI9341，具体在哪一列进行显示。
?我们也常常写入2B这个地址，这里就是通知ILI9341，具体在哪一行进行显示。
4. RGB接口
MCU将数据写入ILI9341之后，LCD并不会直接更新显示。ILI9341还需要通过RGB接口，更新ILI9341对应的数据信息。ILI9341和LCD之间的接口，就是对应的RGB接口。
比如我们在淘宝上搜索RGB 4.3，就可以看到很多屏幕数据。
点击进去，就可以看到更加详细的信息，其中就会介绍对应的接口是RGB40PIN。
?
RGB40PIN对应的管脚如上图，包含了R,G,B和水平同步，垂直同步等信息。
液晶屏有一个显示指针， 它指向将要显示的像素。显示指针的扫描方向方向从左到右、从上到下，一个像素点一个 像素点地描绘图形。这些像素点的数据通过 RGB 数据线传输至液晶屏，它们在同步时钟 CLK 的驱动下一个一个地传输到液晶屏中，交给显示指针，传输完成一行时，水平同步信 号 HSYNC 电平跳变一次，而传输完一帧时 VSYNC 电平跳变一次。所以HSYNC的频率明显高于VSYNC。
液晶屏中的每个像素点都是数据，在实际应用中需要把每个像素点的数据缓存起来， 再传输给液晶屏，一般会使用 SRAM 或 SDRAM 性质的存储器，而这些专门用于存储显示 数据的存储器，则被称为显存。显存一般至少要能存储液晶屏的一帧显示数据，如分辨率 为 800x480 的 液 晶 屏 ， 使 用 RGB888 格 式 显 示 ， 它 的 一 帧 显 示 数 据 大 小 为 ： 3x800x480=1152000 字 节 ； 若 使 用 RGB565 格 式 显 示 ， 一 帧 显 示 数 据 大 小 为 ： 2x800x480=768000 字节。其中RGB565把红色和蓝色的显示位数减少了，这样减少了整体显存的消耗。
在本期教程中，ILI9341将自动完成RGB接口通信，因此，我们只需要大致了解RGB接口的概念即可。
5. FMSC接口
5.1 FMSC接口介绍
第四节提到了8080接口的访问方式，然而，在现实中，我们使用的MCU并不具备8080接口，它具备的是FMSC接口。FMSC接口全称为：Flexible Static Memory Controller 的缩写，意思为：灵活的静态存储控制器，它可以用于驱动包括 SRAM、 NOR FLASH 以及 NAND FLSAH 类型的存储器。不能驱动SDRAM这类动态存储器。（备注：静态存储和动态存储的区别是：静态存储不需要刷新，而动态存储需要不断刷新内容，因此动态存储往往需要一些专用的带有自动刷新的接口）
FMSC接口时灵活通用接口，它支持多种不同外部存储的访问操作，其中就包括了8080接口。
FMSC分为多组信号，当把FMSC用作8080接口时，信号对应关系如下：
FMSC接口读操作时序图
FMSC接口写操作时序图
8080接口操作时序图
把上面3个图放在一起，就可以看出：FMSC和8080基本上一一对应。
| 信号名 | FMSC | 8080 |
| 片选 | NE | CS |
| 写信号 | WE | WR |
| 读信号 | NOE | RD |
| 数据 | DATA | DATA |
| 数据/命令 | D/C | ? |
比如我们像FMSC的地址，写入一个数据，就会产生类似8080接口的时序。我们通过这个方式，将数据按照写入FMSC的方式写入8080接口。按照从FMSC读取数据的方式，从8080接口读取数据。
但是这里还有一个问题：ILI9341的8080接口中，有一个D/C信号，如何通过FMSC来产生呢？
5.2 如何产生D/C信号？
FSMC对应NOR/SRAM访问地址为6000 0000 ~6FFFF FFFF这个范围。
下面捋一下地址线和访问地址之间关系：
| 地址 | 地址二进制 | 高电平地址线 |
| 0x6000 0001 | 0001 | A0 |
| 0x6000 0010 | 0001 0000 | A4 |
| 0x6000 0100 | 0001 0000 0000 | A8 |
| 0x6000 1000 | 0001 0000 0000 0000 | A12 |
| 0x6001 0000 | 0001 0000 0000 0000 0000 | A16 |
?当我们访问地址0x6000 0001时，对应的A0地址线为高位；
当我们访问地址0x6000 0010时，对应的A4地址线为高位；
以此类推；
当我们访问地址0X6001 0000时，对应的A16地址线为高位。
通过上面规律，就可以找到实现D/C命令访问的方式：
我们把D（数据）对应的地址和C(命令)对应的地址分开，这样写入D的时候，对应的地址线为高电平，写入C的时候，对应地址线为低电平，这样可以用地址线来模拟D/C线的控制。
当 FSMC 外设被配置成正常工作，并且外部接了 NOR FLASH 时，若向 0x60000000 地 址写入数据如 0xABCD，FSMC 会自动在各信号线上产生相应的电平信号，写入数据。 FSMC 会控制片选信号 NE1 选择相应的 NOR 芯片，然后使用地址线 A[25:0]输出 0x60000000，在 NWE 写使能信号线上发出低电平的写使能信号，而要写入的数据信号 0xABCD 则从数据线 D[15:0]输出，然后数据就被保存到 NOR FLASH 中了。
5.3 具体代码中的地址转换
在FSMC驱动中，我们定义了两个地址：0x60000000 和0x60020000；这样，按照前面讨论内容，当FMSC往60020000中写入数据时，对应A17将变为高电平，因此，可以用A17来替代D/C信号，控制DATA写入。
不对啊，根据原理图来看，明明原理图上连接的时A16而不是A17啊？
?是的，其中还有一个核心秘密：
在本工程中使用的是 16位的数据访问方式，所以 HADDR与 FSMC_A的地址线连接关 系会左移一位，如 HADDR1 与 FSMC_A0 对应、HADDR2 与 FSMC_A1 对应。因此， 当 FSMC_A0地址线为 1时，实际上内部地址的第 1位为 1，FSMC_A1地址线为 1时， 实际上内部地址的第 2 位为 1。同样地，当希望 FSMC_A16 地址输出高电平或低电平 时，实质是访问内部 HADDR 地址的第(16+1)位为 1 即可。
因此，我们通过访问0X6002 0000这个地址，使得A16被设置为高电平，从而用A16来控制8080接口的D/C管脚，实现数据访问。
我们经过上面完整的分析，主要是让你掌握地址线和地址之间计算的逻辑：
当我们需要访问特定地址时，是通过特定地址线的高低电平来实现的。
6. 屏幕驱动初始化
下面重点讲解一下ILI9341的初始化过程。其他屏幕驱动芯片的初始化过程也非常类似。
6.1 GPIO配置
GPIO配置中，需要完成8080接口的16根数据线和6根控制线的初始化，把他们都初始化为输出。
这里需要注意，其中CS, DC, RD, WR设置为GPIO_Mode_AF_PP，而不是我们通常使用的GPIO_Mode_Out_PP，这是什么原因呢？
这时因为这几个IO是带有内部功能的IO，当我们采用这些带有内部功能的IO作为输出时，需要配置为AF_PP，也就是推挽复用输出。
6.2 FSMC配置
?FSMC初始化步骤比较复杂，这里进行简单说明，但不会详细讲解。对于大部分嵌入式软件工程师而言，是很难得去修改这里的代码的。对于驱动工程师而言，才有机会真正修改这里的代码。
6.2.1 理解SetupTime
其中AddressSetupTime和DataSetupTime是设置地址线和数据线的建立时间。所谓建立时间，就是为了确保信号能够被准确采集到，需要在采集点之前的x 纳秒，就需要把信号准备好，这样当读写操作开始时，能够把信号稳定在0或者1的数值，避免读写失误。
上图中，tdst就是写入数据的建立时间。WRX的上升沿（上图红色箭头处），MCU完成数据写入。但是在这个上升沿之前至少tdst这个时间，就需要把数据准备好，这样在上升沿写数据的时候，才能够稳定写入数据。
类似的参数时tdht，也就是数据保持时间，在WRX的上升沿之后，数据还需要保持至少tdht这个时间，这样才能够确保上升沿能够稳定的写入数据。?
这里设置AddressSetupTime和DataSetupTime就是根据ILI9341芯片的数据手册里面描述的setuptime，设置FMSC的参数，使得FSMC模拟出来的8080接口，能够稳定可靠的写入ILI9341。
我们理解这里的原理即可，不需要在这里扣的太细。
但是当我们实际需要在这里深挖的时候，我们应该具有这样的能力，能够深度挖掘这里的技术细节，并且完成相应的开发工作。
6.2.2 理解AccessMode_B
FSMC能够模拟不同类型的接口，而AccessMode_B则是模拟NOR FLASH 接口。 8080接口原本就是用在NOR FLASH上面，因此我们这里把他设置成为NOR FLASH 接口，是非常匹配的。
6.3 BackLed_Control
?
?点亮背光灯则非常简单，我们只需要通过GPIO，控制对应的GPIO为低电平即可。
6.3.1关于枚举类型
且慢，如何从代码中，看出这里的GPIO是需要设置为低电平呢？
我们之前跟着ST学写代码中，学习了typedef structure {}new_structure这种语句，这里我们学习类似的语句：
typedef enum{A=0,B=!A} new_state这样的语句。
首先我们复习一下枚举类型enum。我们在代码中常常用枚举类型，它的主要作用是：加强代码的可读性。比如Control(Enable), Control(Disable)这样的方式，总会比Control(0), Control(1)这样的方式更加友好，谁知道你的代码宇宙中，0表示Enable，还是1表示Enalbe (备注：在习惯的代码宇宙中，0表示disable, 1表示enable，但是也会有例外。)
?6.3.2关于LED背光灯
?我们的LED面板一般都内置背光灯。这个背光灯可以通过LCD_BK这个管脚控制点亮和熄灭，上面电路就包含了一个三极管，通过三极管，控制LED点亮或者熄灭。
这个三极管是PNP型三极管。关于如何区分NPN三极管和PNP型三极管，有这样一个小秘诀：箭头总是从P指向N; 所以如果箭头指向内部的，就是PNP管。如果箭头指向外部的，就是NPN管。根据箭头总是从P指向N这个规则，我们就可以清晰判断三极管的类型。
如果是NPN三极管，则是基极高电平导通，如果是PNP三极管，则是低电平导通。这里的记忆秘诀是：电压总是P大于N。因此对于NPN三极管，中间需要高电平，这样满足P大于N的条件，对于PNP三极管，中间需要低电平，这样才能满足P大于N的条件。
掌握上面两个记忆密码，我们就可以理解PNP和NPN三极管的工作原理。
在上面电路中，STM32的GPIO连接到LCD_BK。当GPIO设置为低电平时，LCD点亮，当GPIO设置为高电平时，LCD熄灭。
6.4 ILI9341复位
通过控制9341的RST管脚，进行相应的复位操作。
需要注意：复位后，需要Delay一段时间。由于这个Delay是在初始化的过程中，因此并不会对MCU代码运行产生影响，因为初始化只是上电短时间执行一次的操作而已。
6.5 ILI9341寄存器初始化
?9341寄存器初始化过程相对比较复杂，需要结合9341的数据手册进行查看。
比如代码中，写入0XCF，我们只需要在数据手册上，查找CF，就可以很快找到对应的内容。
从图片可以看出，代码中的设置和手册中的设置是一模一样的，这个就是芯片上电时候选择的默认设置。
?代码中ED寄存器，也就是上电寄存器，和默认值略有不同。我们这里结合手册，看看到底改了哪里。
手册中明确说了，第一参数CP1? 设置为10，对应了soft start keep 1 frame选项。CP23参数对应了3rd frame enable选项。
具体对应方式为：
0x64 对应二进制为0110 0100，也就是cp1为10, cp23为10。
从工程角度来说，我们只需要能够一一对应即可，并不需要详细理解其中的每一个细节，因为：
吾生也有涯而知也无涯以有涯随无涯殆已
因此，这里我们只要知道，需要再上电前，对ILI9341的各个寄存器，完成一系列配置即可。。
6.6 GRAM扫描方式设置
6.6.1设置扫描方向
GramScan函数用来设置LCD的扫描方式。ucOption为参数，数值为0~7，也就是LCD共计有8种扫描方式。
?
对于模式0 2 4 6 , X为240， Y为320；
对于模式1 3 5 7, X方向为320， Y方向为240；
我们先把ucOption写入0x36的地址：ucOption的数值分别为000~111，左移5位后，对应数值为0000 0000~1110 0000，这样写入0x36地址后，相当于设置了0x36地址中下面的几个寄存器数值：
MY, MX, MV设置关系如下
| 参数?? | 方向 |
| MY=0 | 自下向上 |
| MY=1???????????????? | 自上向下???????????????????????? |
| MX=0 | 自右向左???????? |
| MX=1????????? ? | 自左向右? ? ? ? ? ?? |
| MV=0???????????????? | X Y保持 |
| MV=1 | X Y互换 |
?因此我们就可以得出模式配置规律
| 参数?? | 方向 |
| 0 0 0 | Y自下向上，X自右向左，X,Y保持 |
| 0 0 1 | ? Y自下向上，X自右向左，X,Y互换????????? |
| 0 1 0 | Y自下向上，X自左向右，X,Y保持 |
| 0 1 1 | Y自下向上，X自左向右，X,Y互换 |
?
| 1 0 0 | Y自上向下，X自右向左，X,Y保持 |
| 1 0 1 | ? Y自上向下，X自右向左，X,Y互换????????? |
| 1 1 0 | Y自上向下，X自左向右，X,Y保持 |
| 1 1 1 | Y自上向下，X自左向右，X,Y互换 |
6.6.2 设置X Y轴方向的坐标
?
其中CoordinateX的第一个和第二个参数，对应起始坐标的高八位和第八位，这里都是0。也就是起始坐标从0开始。第三个和第四个参数，对应结束坐标的高八位和低八位，这里为前面屏幕尺寸X方向数值。
CoordinateY的参数也是类似的，第一和第二个参数为起始坐标，第三和第四个参数为结束坐标。
?
完成显示范围设置之后，就从开头，不断写入像素点，写入的方向就是按照前面ucOption设置的方向，写入的个数，就是按照前面X Y的起始点和结束点设置的个数。写入的数值，就是包含了R,G,B三元素的数值。
到这里，我们终于完成了屏幕的初始化工作。
屏幕初始化确实比较复杂，但是我们大部分时候，仅仅需要掌握如何移植这个驱动即可。而对于详细代码部分，我们需要了解，如何从Datasheet中，找到对应的数据，而不需要牢记具体的数据信息。
7. 通过工程，验证屏幕初始化
终于到了激动人心的时刻，我们来试一下屏幕的初始化功能。
7.1 在屏幕上画直线
所谓在屏幕上画直线，就是根据两个坐标，在屏幕上绘制一条连接两个点之间的直线。说起来简单，但是实际上是需要一定的算法支持的。
?因为我们的屏幕是有像素点的，所谓直线只是许多条折线的组合，只是远看起来像是一条直线而已。
假设我们起始点坐标为(0,0)，结束点坐标为（50，100）我们把这个参数带进去：
1. usX1=0, usY1=0, usX2=50, usY2=100;
2. Delta_X=50, Delta_Y=100;
3. Increase_X=1, Increase_Y=1; Distance=100;
?
for循环中,?
1. 在起始点0，0画点；
2. Err_x=50, Err_Y=100;
3. 判断Err_X和Err_Y是否大于Distance;
4. Err_X=100, Err_Y=200;
5. Err_Y>Distance, Err_Y=100, y_current=1; 在（0，1）处画一个点；
7. Err_X=150, Err_Y=200, 在（1，2）处画一个点，完成后，Err_X=50, Err_Y=100;
8.继续循环在（1，3）处画一个点；
以此类推，完成从起点到终点的划线行为。
事实上，划线是一个有一定复杂度的算法，比冒泡法排序更加复杂一些。
对于有一定复杂度的算法，我们一般采用代入法，将一些特殊数值放进去，即可循序渐进，判断出对应算法逻辑。
7.2 在屏幕上画长方形
在屏幕上画长方形更加简单一些。
7.2.1. 采用OpenWindow函数，设置绘制矩形的起始坐标，宽度，高度；
下面详细看下：
?OpenWindow设置写入位置，操作的还是最初的2A和2B寄存器。具体参见6.6.2中详细描述。
7.2.2 采用FillColor函数，将矩形填满；
?首先我们需要了解一下，9341是采用RGB565的方式，控制颜色的，红色5bit 绿色6bit 蓝色5bit。
常见的RGB888和RGB565的颜色定义，可以参考下面的连接。
https://blog.csdn.net/qq_20222919/article/details/116168044
如需查看更多颜色组合，直接查看上面链接即可。
我们以黄色为例，如果需要组成黄色，就需要红色和绿色拉满，蓝色不要，这样就是FF E0，这样就可以组成黄色；如果需要组成紫色，就需要红色和蓝色拉曼，绿色不要，这就是：F8 1F，这样就把中间绿色设置为0，其他都是1，构成了紫色。
当我们需要在一个区域设置颜色时，只需要把对应的范围，直接写入上面设置的颜色信息，即可完成颜色的填充。
7.2.3 填满长方形
?先用OpenWindow设置需填充的区域，然后再往这个区域写入需要填充的颜色，即可构成填充好的长方形。
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行！
马上下载测试代码，看看效果。
?https://download.csdn.net/download/book_drabit/86103895
代码执行效果详细见下面GIF图片内容。
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