论坛 › DIY制作交流 › 【单片机】用stm32f103驱动ili9341

0xAA55 发表于 2018-11-6 07:20:17

【单片机】用stm32f103驱动ili9341

    上次写的代码用了DMA，做了个异步架构。但其实对于传输的数据很小，等待的数量却很多的情况下，这么做犹如大炮打蚊子——设置DMA通道那会儿花费的时间足够SPI传输完所需要的数据了。ili9341屏幕对于传输“命令”的时候DC线必须为低电平，而传输“数据”的时候DC必须为高电平，命令通常只有1字节，传输完了后就要立即传输数据作为“参数”。这个时候如果你要使用那个异步DMA方式来完成命令和数据的自动传输的话，你不能一次性就把命令和数据都打包好让DMA自动传递数据给SPI控制器，必须在发送完命令后等SPI控制器真的完成了数据传输，再设置GPIO的状态（DC线的电平），然后再进行下一轮的DMA传输。在绘制大量“随机坐标”的像素点，比如使用“中点画圆算法”画圆的时候，或者绘制斜线的时候，由于一条由像素块组成的“斜线”通常由无数条不同长度的由像素块组成的“直线段”组成，这些“直线段”很多时候都很短，使用异步DMA的话，你会把大量的时间浪费在读取异步操作队列、设置DMA通道等各种初始化的操作上。

    事实上，stm32f103它也并不适合这种方式。它既不能产生足够多的、值得去使用异步方式进行输出的数据，速度也不够快——ili9341支持很高的SPI波特率，至少你可以每秒传输60帧以上的每像素18bit的全屏画面（320x240x18，共1382400bit，也就是172800字节。每秒钟60帧意味着波特率约为82 MHz）而stm32f103的SPI波特率一般只能到36 MHz（SPI1运行于APB2，假设主频72 MHz，APB2也是72 MHz）。直接使用写外设寄存器来通讯的方式已经足够。#include<inttypes.h>
#include<stm32f10x.h>
#include<system_stm32f10x.h>
#include<stddef.h>

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

#define ILI9341_RCC_APB2Periph_SPIx                        RCC_APB2Periph_SPI1
#define ILI9341_RCC_APB2Periph_GPIOx                RCC_APB2Periph_GPIOA
#define ILI9341_GPIOx                                                GPIOA
#define ILI9341_SPIx                                                SPI1
#define ILI9341_RESET_PIN                                        GPIO_Pin_2
#define ILI9341_DC_PIN                                                GPIO_Pin_3
#define ILI9341_CS_PIN                                                GPIO_Pin_4
#define ILI9341_SCK_PIN                                                GPIO_Pin_5
#define ILI9341_MISO_PIN                                        GPIO_Pin_6
#define ILI9341_MOSI_PIN                                        GPIO_Pin_7
#define ILI9341_LED_PIN                                                GPIO_Pin_8

int ILI9341_XRes;
int ILI9341_YRes;
int ILI9341_bpp;

// 配置外设时钟
static void ILI9341_RCC_Configuration()
{
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
        RCC_APB2PeriphClockCmd(ILI9341_RCC_APB2Periph_SPIx | ILI9341_RCC_APB2Periph_GPIOx | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
}

// 配置GPIO
static void ILI9341_GPIO_Configuration()
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ILI9341_SCK_PIN | ILI9341_MOSI_PIN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_Init(ILI9341_GPIOx, &GPIO_InitStructure);
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ILI9341_MISO_PIN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init(ILI9341_GPIOx, &GPIO_InitStructure);
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ILI9341_RESET_PIN | ILI9341_DC_PIN | ILI9341_CS_PIN | ILI9341_LED_PIN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
        GPIO_Init(ILI9341_GPIOx, &GPIO_InitStructure);
}

// 配置SPI
static void ILI9341_SPI_Configuration()
{
        SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
       
        SPI_StructInit(&SPI_InitStructure);
        SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
        SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
        SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
        SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
        SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
        SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
        SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;
        SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
        SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
        SPI_Init(ILI9341_SPIx, &SPI_InitStructure);
        SPI_Cmd(ILI9341_SPIx, ENABLE);
}

// 使用SPI进行传输
static uint32_t ILI9341_SPIx_Transfer(uint32_t data)
{
        while (SPI_I2S_GetFlagStatus(ILI9341_SPIx, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
        SPI_I2S_SendData(ILI9341_SPIx, data);
        while (SPI_I2S_GetFlagStatus(ILI9341_SPIx, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
        return SPI_I2S_ReceiveData(ILI9341_SPIx);
}

// 等待SPI忙状态
static void ILI9341_SPIx_Flush()
{
        while(SPI_I2S_GetFlagStatus(ILI9341_SPIx, SPI_I2S_FLAG_BSY) == SET);
}

// SPI控制器切到8bit模式
static void ILI9341_SPIx_8bit()
{
        ILI9341_SPIx_Flush();
        SPI_Cmd(ILI9341_SPIx, DISABLE);
        SPI_DataSizeConfig(ILI9341_SPIx, SPI_DataSize_8b);
        SPI_Cmd(ILI9341_SPIx, ENABLE);
}

// SPI控制器切到16bit模式
static void ILI9341_SPIx_16bit()
{
        ILI9341_SPIx_Flush();
        SPI_Cmd(ILI9341_SPIx, DISABLE);
        SPI_DataSizeConfig(ILI9341_SPIx, SPI_DataSize_16b);
        SPI_Cmd(ILI9341_SPIx, ENABLE);
}

//设置屏幕方向
void ILI9341_SetOrientation(int orient)
{
        uint8_t o;
        switch(orient)
        {
        case 0: // 水平
                o = 0x28;
                ILI9341_XRes = 320;
                ILI9341_YRes = 240;
                break;
        case 1: // 垂直（默认）
                o = 0x48;
                ILI9341_XRes = 240;
                ILI9341_YRes = 320;
                break;
        case 2: // 垂直反向
                o = 0x88;
                ILI9341_XRes = 240;
                ILI9341_YRes = 320;
                break;
        case 3: // 水平反向
                o = 0xE8;
                ILI9341_XRes = 320;
                ILI9341_YRes = 240;
                break;
        default:
                return;
        }
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x36);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(o);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 设置传输的像素格式为RGB565
void ILI9341_Set16bpp()
{
        ILI9341_bpp = 16;
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x3A);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x55);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 设置传输的像素格式为RGB666（实际传输是RGB888，每通道低位会被ILI9341丢弃）
void ILI9341_Set18bpp()
{
        ILI9341_bpp = 18;
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x3A);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x66);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 初始化ILI9341
void ILI9341_Init()
{
        ILI9341_RCC_Configuration();
        ILI9341_GPIO_Configuration();
        ILI9341_SPI_Configuration();
       
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_LED_PIN | ILI9341_RESET_PIN; // 熄灯，重置
        delay_ms(10);
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_RESET_PIN; // 结束重置，等待初始化
        delay_ms(50);
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN; // 传输命令
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x11); // 退出睡眠
        delay_ms(150);
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x29); // 开启显示
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
       
        ILI9341_SetOrientation(1); // 设置朝向
        ILI9341_Set16bpp(); // 设置像素格式（默认18bpp）
       
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_LED_PIN; // 屏幕亮灯
}

// 垂直滚动
void ILI9341_VScroll(int top, int lines, int dest_y)
{
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x33);
        ILI9341_SPIx_16bit();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(top);
        ILI9341_SPIx_Transfer(lines);
        ILI9341_SPIx_Transfer(ILI9341_YRes - top - lines);
        ILI9341_SPIx_8bit();
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x37);
        ILI9341_SPIx_16bit();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(dest_y);
        ILI9341_SPIx_8bit();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 设置地址窗口
void ILI9341_SetAddress(int x1, int y1, int x2, int y2)
{
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x2A);
        ILI9341_SPIx_16bit();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(x1);
        ILI9341_SPIx_Transfer(x2);
        ILI9341_SPIx_8bit();
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x2B);
        ILI9341_SPIx_16bit();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(y1);
        ILI9341_SPIx_Transfer(y2);
        ILI9341_SPIx_8bit();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 设置亮度
void ILI9341_SetBrightness(uint8_t brightness)
{
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x51);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(brightness);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 取得亮度
uint8_t ILI9341_GetBrightness()
{
        uint8_t brightness;
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x52);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0);
        brightness = ILI9341_SPIx_Transfer(0);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
        return brightness;
}

// 取像素
uint32_t ILI9341_GetPixel(int x, int y)
{
        uint32_t ret = 0;
        if(x < 0 || y < 0 || x >= ILI9341_XRes || y >= ILI9341_YRes) return 0;
       
        ILI9341_SetAddress(x, y, ILI9341_XRes - 1, ILI9341_YRes - 1); // 把x,y当作“起点”
        ILI9341_ReadGRAM(&ret, 1);
        return ret;
}

// 绘制单个像素。慢。
void ILI9341_SetPixel(int x, int y, int r, int g, int b)
{
        if(x < 0 || y < 0 || x >= ILI9341_XRes || y >= ILI9341_YRes) return;
       
        ILI9341_SetAddress(x, y, ILI9341_XRes - 1, ILI9341_YRes - 1); // 把x,y当作“起点”
        ILI9341_WriteGRAMColor(r, g, b, 1);
}

// 读显存
void ILI9341_ReadGRAM(void *ptr, size_t count)
{
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x2E);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0); // dummy read
        if(ILI9341_bpp == 16)
        {
                uint16_t *ptr_16 = ptr;
                ILI9341_SPIx_16bit();
                while(count --) *ptr_16 ++ = ILI9341_SPIx_Transfer(0);
                ILI9341_SPIx_8bit();
        }
        else
        {
                uint8_t *ptr_8 = ptr;
                while(count --)
                {
                        *ptr_8 ++ = ILI9341_SPIx_Transfer(0);
                        *ptr_8 ++ = ILI9341_SPIx_Transfer(0);
                        *ptr_8 ++ = ILI9341_SPIx_Transfer(0);
                }
                ILI9341_SPIx_Flush();
        }
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 写显存
void ILI9341_WriteGRAM(void *ptr, size_t count)
{
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x2C);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        if(ILI9341_bpp == 16)
        {
                uint16_t *ptr_16 = ptr;
                ILI9341_SPIx_16bit();
                while(count --) ILI9341_SPIx_Transfer(*ptr_16 ++);
                ILI9341_SPIx_8bit();
        }
        else
        {
                uint16_t *ptr_8 = ptr;
                while(count --)
                {
                        ILI9341_SPIx_Transfer(*ptr_8 ++);
                        ILI9341_SPIx_Transfer(*ptr_8 ++);
                        ILI9341_SPIx_Transfer(*ptr_8 ++);
                }
                ILI9341_SPIx_Flush();
        }
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 向显存里重复写入纯色
void ILI9341_WriteGRAMColor(int r, int g, int b, size_t count)
{
        ILI9341_GPIOx->BRR = ILI9341_CS_PIN | ILI9341_DC_PIN;
        ILI9341_SPIx_Transfer(0x2C);
        ILI9341_SPIx_Flush();
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_DC_PIN;
        if(ILI9341_bpp == 16)
        {
                uint16_t color_value =
                        ((r << 8) & 0xF800) |
                        ((g << 3) & 0x07E0) |
                        ((b >> 3) & 0x001F) |
                        0;
                ILI9341_SPIx_16bit();
                while(count --) ILI9341_SPIx_Transfer(color_value);
                ILI9341_SPIx_8bit();
        }
        else
        {
                while(count --)
                {
                        ILI9341_SPIx_Transfer(r);
                        ILI9341_SPIx_Transfer(g);
                        ILI9341_SPIx_Transfer(b);
                }
                ILI9341_SPIx_Flush();
        }
        ILI9341_GPIOx->BSRR = ILI9341_CS_PIN;
}

// 读取像素，注意SPI频率必须不能高于24 MHz
size_t ILI9341_ReadPixels(int x, int y, int w, int h, void *ptr)
{
        size_t count;
        size_t cb;
        if(x < 0)
        {
                w += x;
                if(w < 1) return 0;
                x = 0;
        }
        else if(x >= ILI9341_XRes) return 0;
        if(y < 0)
        {
                h += y;
                if(h < 1) return 0;
                y = 0;
        }
        else if(y >= ILI9341_YRes) return 0;
        if(x + w > ILI9341_XRes) w = ILI9341_XRes - x;
        if(y + h > ILI9341_YRes) h = ILI9341_YRes - y;
       
        count = w * h;
        cb = count * (ILI9341_bpp == 16 ? 2 : 3);
        if(!ptr) return cb;
       
        ILI9341_SetAddress(x, y, x + w - 1, y + h - 1);
        ILI9341_ReadGRAM(ptr, count);
        return cb;
}

// 写像素，SPI频率可以很高
size_t ILI9341_WritePixels(int x, int y, int w, int h, void *ptr)
{
        size_t count;
        size_t cb;
        if(x < 0)
        {
                w += x;
                if(w < 1) return 0;
                x = 0;
        }
        else if(x >= ILI9341_XRes) return 0;
        if(y < 0)
        {
                h += y;
                if(h < 1) return 0;
                y = 0;
        }
        else if(y >= ILI9341_YRes) return 0;
        if(x + w > ILI9341_XRes) w = ILI9341_XRes - x;
        if(y + h > ILI9341_YRes) h = ILI9341_YRes - y;
       
        count = w * h;
        cb = count * (ILI9341_bpp == 16 ? 2 : 3);
        if(!ptr) return cb;
       
        ILI9341_SetAddress(x, y, x + w - 1, y + h - 1);
        ILI9341_WriteGRAM(ptr, count);
        return cb;
}

// 填充矩形区域，给两个对角坐标
void ILI9341_FillRect(int x1, int y1, int x2, int y2, int r, int g, int b)
{
        if(x2 < x1) {int t = x1; x1 = x2; x2 = t;}
        if(y2 < y1) {int t = y1; y1 = y2; y2 = t;}
        if(x1 < 0) x1 = 0; else if(x1 > ILI9341_XRes - 1) x1 = ILI9341_XRes - 1;
        if(x2 < 0) x2 = 0; else if(x2 > ILI9341_XRes - 1) x2 = ILI9341_XRes - 1;
        if(y1 < 0) y1 = 0; else if(y1 > ILI9341_YRes - 1) y1 = ILI9341_YRes - 1;
        if(y2 < 0) y2 = 0; else if(y2 > ILI9341_YRes - 1) y2 = ILI9341_YRes - 1;
       
        ILI9341_SetAddress(x1, y1, x2, y2);
        ILI9341_WriteGRAMColor(r, g, b, (x2 + 1 - x1) * (y2 + 1 - y1));
}

// 填充矩形区域，给左上角坐标和矩形宽高
void ILI9341_FillRect2(int x, int y, int w, int h, int r, int g, int b)
{
        if(x < 0)
        {
                w += x;
                if(w < 1) return;
                x = 0;
        }
        else if(x >= ILI9341_XRes) return;
        if(y < 0)
        {
                h += y;
                if(h < 1) return;
                y = 0;
        }
        else if(y >= ILI9341_YRes) return;
        if(x + w > ILI9341_XRes) w = ILI9341_XRes - x;
        if(y + h > ILI9341_YRes) h = ILI9341_YRes - y;
       
        ILI9341_SetAddress(x, y, x + w - 1, y + h - 1);
        ILI9341_WriteGRAMColor(r, g, b, w * h);
}事实上，ILI9341_GetPixel()和ILI9341_ReadPixels()经过实际测试并不能正确运行。不知道是因为什么的原因。我试着将SPI的波特率降低到0.5 MHz都不行。它的表现是：当你把手指放在MISO线的金属部分的时候，读到的就全是0xFF；而当你不去触摸MISO线的时候，它的表现甚至犹如CSPRNG一样“优秀”。估计和我买的这款屏幕本身的组装设计有关，因为ILI9341本身并不是只能用SPI进行传输的，它其实支持不止一种协议。

Si515 发表于 2018-11-20 18:16:17

我发现，帖子怎么好像都是你发的？

0xAA55 发表于 2018-11-21 02:58:37

Si515 发表于 2018-11-20 18:16
我发现，帖子怎么好像都是你发的？

别人发的也有

查看完整版本: 【单片机】用stm32f103驱动ili9341