[嵌入式]【STM32】SPI通讯控制ILI9341显示屏

简介

ILI9341是一款分辨率为240x320 分辨率的a- tft液晶显示单片SOC驱动，由720通道源驱动、320通道门驱动、172800字节GRAM (240RGBx320点位图形显示数据)和电源电路组成。

ILI9341支持并行8-/9-/16-/18位数据总线MCU接口，6-/16-/18位数据总线RGB接口和3 /4线串行外围接口SPI通讯。通过窗口地址函数可以在内部GRAM中指定运动图像的区域。指定的窗口区域可以有选择地更新，使移动的图片

系统框图

显示接口

ILI9341提供了四种单片机系统接口，
其中8080- /8080Ⅰ-Ⅱ系列并行接口和3 - 4线串行接口。
给定接口的选择由外部IM[3:0]引脚完成，如下所示:

注意：
在8080-Ⅰ/8080-Ⅱ串并联接口中，寄存器由D[17:0]数据引脚访问。

本次驱动ILI9341显示器使用的是 SPI通讯协议

ILI9341提供3线/ 9位和4线/8位双向串行接口，用于主机与ILI9341通信。

3线串行模式由芯片使能输入(CSX)，串行时钟输入(SCL)和串行数据输入/输出(SDA或SDI/SDO)组成。

4线串行模式包括数据/命令选择输入(D/CX)，芯片使能输入(CSX)，串行时钟输入(SCL)和串行数据输入/输出(SDA或SDI/SDO)进行数据传输。

未使用的数据总线(D[17:0])必须连接到GND。串行时钟(SCL)仅用于与MCU的接口

写入数据/命令

接口的写模式是指主机向ILI9341写入命令或数据。3线/3 PIN 串行数据包包含一个数据/命令选择位(D/CX)和一个传输字节。如果D/CX位为“low”，则传输字节被解释为命令字节。如果D/CX位为“高”，则传输字节存储为显示数据RAM(内存写命令)，或命令寄存器作为参数。

3线串行通讯

4线串行通讯

时序分析：
三线SPI通讯协议时序

四线SPI通讯协议时序

Rgb 接口

ILI9341有两种RGB接口，这两种接口可以通过RCM[1:0]位进行选择。当RCM[1:0]位设置为“10”时，DE模式被选择，使用VSYNC, HSYNC, DOTCLK, DE, D[17:0]引脚;当RCM[1:0]位设置为“11”，选择同步模式，使用垂直同步，高度同步，DOTCLK, D [17:0] pin。使用RGB接口时必须选择串行接口。

Rgb位数与编码表之间的关系

像素时钟(DOTCLK)一直不停地运行，用于输入垂直同步、HSYNC、DE和D[17:0]说明DOTCLK何时有上升边缘，垂直同步(VSYNC)用于告知何时收到了显示的新帧。这是低使能，它的状态是通过DOTCLK信号的上升边缘读取到显示模块。

水平同步(HSYNC)用于告知何时接收到帧的新行。这是低使能，它的状态是通过DOTCLK信号的上升边缘读取到显示模块。

在DE模式下，数据启用(DE)用来告诉何时有接收到的RGB信息应该在显示器上传输。这是一个高使能，它的状态通过DOTCLK信号的上升边缘读取到显示模块。D[17:0]是用来告诉在显示器上传输的图像的信息是什么(当DE= ’ 0 ‘(低)，DOTCLK有上升边)。D[17:0]可以是’ 0 ‘(低)或’ 1 '(高)。这些行由DOTCLK信号的上升边读取。

在SYNC模式下，根据HSYNC信号的HFP/HBP设置和VSYNC的VFP/VBP设置，通过D[17:0]以像素单位输入的有效显示数据。在两种RGB接口模式下，输入显示数据先写入GRAM，然后根据GRAM的灰色数据输出相应的源电压。

指令表内容

1.一级指令说明：

Description of Level 1 Command

1. 空指令(00h)

此命令为空命令;对显示模块没有任何影响。但是它可以用来终止帧内存写或读在RAMWR(内存写)和RAMRD(内存读)命令中描述。

2. 软件复位（01h）

当软件复位命令被写入时，它会导致软件复位。它将命令和参数重置为它们的
S/W重置默认值。(参见每个命令描述中的默认表。)
注意:帧内存内容不受此命令影响；X =不在乎。

3.读取显示标识信息（04h）

这个读字节返回24位显示标识信息。
第1个参数是虚拟数据。
第2个参数(ID1 [7:0]): LCD模块的制造商ID。
第3个参数(ID2 [7:0]): LCD模块/驱动版本ID。
第4个参数(ID3 [7:0]): LCD模块/驱动ID。

4.读取显示状态(09h)

5. 读取显示功率模式(0Ah)

6.读取显示的内存寻址模式(0Bh)

7.读取显示像素格式(0Ch)

8. 读取显示图像格式(0Dh)

9.读取显示信号模式(0Eh）

10.读取显示自诊断结果(0Fh)

2.配置一些LCD的配置和模式：

1.进入睡眠模式(10h)

2.退出睡眠模式（11h）

3.部分模式开启(12h)

4. 正常显示模式ON（13h）

5.显示反转关闭(20h)

6.显示反转ON (21h)

7.Gamma 设定(26h)

8.显示 关闭(28 h)

9.显示开启（29h）

10. 列地址设定（2Ah）

11.页地址集设定

12. 内存写 （2Ch）

13.颜色设置(2dh)

14. 内存读（2Eh）

其他

…其余的值列表参照芯片手册。

代码部分

1. 配置GPIO引脚模式
2. 初始化控制引脚
3. 创建SPI模拟时序
4. 发送SPI数据
5. 关联LCD 写数据、写命令
6. 拓展16bit数据发送
7. 初始化LCD
8. 设置点
9. 设置GUI

具体代码如下：

#include "ili9341.h"
#include "delay.h"

/****************************************************************************
* 名  称  ：void Lcd_Init(void)
* 功  能  ：初始化液晶屏幕
* 入口参数：void
* 出口参数：void
* 说  明  ：液晶初始化_ILI9225_176X220
* 作  者  ：koko
****************************************************************************/
void Lcd_Init(void)
{
	LCD_SPI_GPIO_Init();
	Lcd_Reset();
	
	Lcd_WriteIndex(0x11);	//休眠指令
	LCD_WriteData(0x00);	//0x0000 0000

	Lcd_WriteIndex(0xCF);	//电源控制 
	LCD_WriteData(0X00); 	//0x0000 0000 
	LCD_WriteData(0XC1); 	//0x1100 0001	开启节电操作
	LCD_WriteData(0X30);	//0x0011 0000	防静电保护

	Lcd_WriteIndex(0xED);	//开机顺序控制
	LCD_WriteData(0X54);	//0x0101 0100	 软启动保持两帧 。内置帧缓存器是否可用 /启用内置帧缓存
	LCD_WriteData(0X03); 	//
	LCD_WriteData(0X12);	//
	LCD_WriteData(0X81);	//使能DDVDH_ENH

	Lcd_WriteIndex(0xE8);  	//驱动器定时控制A
	LCD_WriteData(0X85); 	//NOW 
	LCD_WriteData(0X11); 	//门驱动不重叠定时控制 ,CR振荡器定时控制
	LCD_WriteData(0X78);	//不使用pre-charge定时控制

	Lcd_WriteIndex(0xF6); 	//显示接口设定	
	LCD_WriteData(0X01); 	//记忆写控制
	LCD_WriteData(0X30); 	//EPR设定 11 模式
	LCD_WriteData(0X00);	//选择显示数据的传输方式

	Lcd_WriteIndex(0xCB);  	//电压控制设定
	LCD_WriteData(0X39); 	//默认
	LCD_WriteData(0X2C); 	//默认
	LCD_WriteData(0X00);	//默认
	LCD_WriteData(0X34);	//默认
	LCD_WriteData(0X05);	//DDVDH 设定为5.3
	
	Lcd_WriteIndex(0xF7);  	//泵比控制
	LCD_WriteData(0X20); 	//DDVDH=3xVCI 

	Lcd_WriteIndex(0xEA);	//驱动器定时控制B  
	LCD_WriteData(0X00); 	//门驱动时序控制 0UNIT
	LCD_WriteData(0X00); 	//默认

	Lcd_WriteIndex(0xC0);  	//功率控制1
	LCD_WriteData(0X20); 	//设置GVDD电平，该电平是VCOM电平和灰度电压电平的参考电平 设置禁止

	Lcd_WriteIndex(0xC1);	//功率控制2	
	LCD_WriteData(0X11); 	//设置在升压电路中使用的因子。 为工作电压选择最佳的升压系数。为了降低功耗，请设置较小的因数。
	
	Lcd_WriteIndex(0xC5);  	//Vcom 控制1
	LCD_WriteData(0X31); 	//默认值
	LCD_WriteData(0X3C); 	//默认值

	Lcd_WriteIndex(0xC7);  	//Vcom 控制2
	LCD_WriteData(0XA9); 	//开机复位后，nVM等于“0”，VCOM偏移等于程序MTP值。当nVM设置为“1”时，VMF[6:0]的设置生效，VCOMH/VCOML可以调整。 

	Lcd_WriteIndex(0x3A);  	//像素格式集
	LCD_WriteData(0X55); 	//16bit色
	
  Lcd_WriteIndex(0x36);  	//存储器存取控制
	#if USE_HORIZONTAL
		 LCD_WriteData(0xE8);//横屏参数
	#else
		 LCD_WriteData(0x48);//竖屏参数 
	#endif

	Lcd_WriteIndex(0xB1);	//帧比率控制 /控制 /帧率控制 /帧速率控制
	LCD_WriteData(0X00); 	//默认值
	LCD_WriteData(0X18); 	//RTNA[4:0]用于在MCU接口上设置Normal模式1H(线)周期。 设定为禁止

	Lcd_WriteIndex(0xB4);  	//显示反转控制
	LCD_WriteData(0X00); 	
	LCD_WriteData(0X00); 

	Lcd_WriteIndex(0xF2);  	//使能3G
	LCD_WriteData(0X02); 	//不使用3G控制

	Lcd_WriteIndex(0x26);  	//伽马设定
	LCD_WriteData(0X01);	//默认值

	Lcd_WriteIndex(0xE0);  	//积极的伽马校正
	LCD_WriteData(0X0F); 	
	LCD_WriteData(0X17); 
	LCD_WriteData(0X14); 
	LCD_WriteData(0X09); 
	LCD_WriteData(0X0C); 
	LCD_WriteData(0X06); 
	LCD_WriteData(0X43); 
	LCD_WriteData(0X75); 
	LCD_WriteData(0X36); 
	LCD_WriteData(0X08); 
	LCD_WriteData(0X13); 
	LCD_WriteData(0X05); 
	LCD_WriteData(0X10); 
	LCD_WriteData(0X0B); 
	LCD_WriteData(0X08); 


	Lcd_WriteIndex(0xE1);  //负面的伽马矫正
	LCD_WriteData(0X00); 
	LCD_WriteData(0X1F); 
	LCD_WriteData(0X23); 
	LCD_WriteData(0X03); 
	LCD_WriteData(0X0E); 
	LCD_WriteData(0X04); 
	LCD_WriteData(0X39); 
	LCD_WriteData(0X25); 
	LCD_WriteData(0X4D); 
	LCD_WriteData(0X06); 
	LCD_WriteData(0X0D); 
	LCD_WriteData(0X0B); 
	LCD_WriteData(0X33); 
	LCD_WriteData(0X37); 
	LCD_WriteData(0X0F); 

	Lcd_WriteIndex(0x29);  //开显示
}

/*************************************************
函数名：LCD_Set_XY
功能：设置lcd显示起始点
入口参数：xy坐标
返回值：无
*************************************************/
void Lcd_SetXY(u16 Xpos, u16 Ypos)
{	
	Lcd_WriteIndex(0x2A);					//列地址设定
	LCD_WriteData_16Bit(Xpos);				//列地址内容
	Lcd_WriteIndex(0x2B);					//页地址设定			
	LCD_WriteData_16Bit(Ypos);				//页地址内容
	Lcd_WriteIndex(0x2c);					//内存写入
} 
/*************************************************
函数名：LCD_Set_Region
功能：设置lcd显示区域，在此区域写点数据自动换行
入口参数：xy起点和终点
返回值：无
*************************************************/
//设置显示窗口
void Lcd_SetRegion(u16 xStar, u16 yStar,u16 xEnd,u16 yEnd)
{
	Lcd_WriteIndex(0x2A);					//列地址设定
	LCD_WriteData_16Bit(xStar);				//x起点
	LCD_WriteData_16Bit(xEnd);				//x重点
	Lcd_WriteIndex(0x2B);					//页地址设定
	LCD_WriteData_16Bit(yStar);				//页的起点
	LCD_WriteData_16Bit(yEnd);				//页的终点
	Lcd_WriteIndex(0x2c);					//内存写入
}

/****************************************************************************
* 名  称  ：void LCD_Color_Fill(u16 xStar, u16 yStar,u16 xEnd,u16 yEnd,u16 color)
* 功  能  ：填充一个模块使用一个颜色
* 入口参数：u16 xStar, u16 yStar,u16 xEnd,u16 yEnd,u16 color
* 出口参数：void
* 说  明  ：void
* 作  者  ：koko
****************************************************************************/
void LCD_Color_Fill(u16 xStar, u16 yStar,u16 xEnd,u16 yEnd,u16 color)
{
	int i,j;
	Lcd_SetRegion(xStar,yStar,xEnd,yEnd);
	for(i = 0; i<=(xEnd-xStar); i ++)
	{
		for(j =0 ;j<=(yEnd-yStar);j ++)
		{
			LCD_WriteData_16Bit(color);
		}
	}
	
}


	
/*************************************************
函数名：LCD_DrawPoint
功能：画一个点
入口参数：xy坐标和颜色数据
返回值：无
*************************************************/
void Gui_DrawPoint(u16 x,u16 y,u16 Data)
{
	Lcd_SetXY(x,y);						//描点
	LCD_WriteData_16Bit(Data);			//画点内容

}    

/*************************************************
函数名：Lcd_Clear
功能：全屏清屏函数
入口参数：填充颜色COLOR
返回值：无
*************************************************/
void Lcd_Clear(u16 Color)               
{	
   unsigned int i;
   Lcd_SetRegion(0,0,X_MAX_PIXEL-1,Y_MAX_PIXEL-1);
	
		LCD_CS_CLR;
		LCD_RST_SET;	
   for(i=0;i<X_MAX_PIXEL*Y_MAX_PIXEL;i++)
   {	
	  	LCD_WriteData_16Bit(Color);
   }   
		LCD_CS_SET;
}

显示效果如下：