STM32直接驅(qū)動RGB接口的TFT數(shù)字彩屏設(shè)計

李鋼,王飛

(1.西安工程大學(xué)電信學(xué)院,西安710048;2.中國礦業(yè)大學(xué))

李鋼(碩士研究生),主要研究方向為過程控制以及人機界面。

引 言

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,人機界面的開發(fā)及應(yīng)用空前火熱,為了具有比較友好的人機界面,TFT數(shù)字彩屏被廣泛的應(yīng)用,但是TFT彩屏通常都不帶有控制器,所以現(xiàn)在驅(qū)動彩屏的方案大致有2種:

①采用ARM9或者更高級別的平臺,芯片上帶有TFT控制器,可以直接掛接TFT數(shù)字屏。

②采用低端CPU處理器平臺,外加TFT控制器模塊,再掛接TFT數(shù)字屏。

對于方案①來說,系統(tǒng)的復(fù)雜度會莫名地增加,再加上該類的平臺中主MCU多為BGA封裝,對于需求很多小量多樣化產(chǎn)品的客戶來說,較難以接受這樣的方案;而②方案平白無故添加了一個LCD控制器。這兩種方案無論哪一種都增加了硬件成本,本文提出了一種由STM32的FSMC總線直接掛載RGB接口屏的方案,直接由一片CPU(STM32F103VC)來完成TFT屏的顯示而且不會占用全部的CPU時間,從而節(jié)約了產(chǎn)品的成本。

1 總體方案與硬件整體架構(gòu)

現(xiàn)在,TFT屏的價格與傳統(tǒng)的單色液晶模塊的價格幾乎相當(dāng),甚至比一些尺寸差不多的單色屏還要便宜;而從客戶和廠商的角度來看,很多設(shè)備/儀器/小型工業(yè)裝備的制造商也紛紛尋求彩色 TFT的設(shè)計方案,以提升產(chǎn)品的競爭力和顯示效果?；谝陨显?筆者以STM32處理器的FSMC接口掛載RGB接口數(shù)字屏并結(jié)合DMA傳輸?shù)姆绞皆O(shè)計出了一種驅(qū)動RGB數(shù)字屏的方法。DMA即直接存儲器,存取用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無須CPU干預(yù),數(shù)據(jù)可以通過DMA快速地移動,這就節(jié)省了CPU的資源來做其他操作。本文采用STM32F103VCT6外部掛接ISSI的25616 SRAM 512 KB的靜態(tài)RAM 用作顯存,再使用DMA的Memory to Memory模式從外部顯存往FSMC的數(shù)據(jù)線不停地送數(shù)據(jù)來刷新彩屏,無需CPU的干預(yù)。其整體硬件方案如圖1所示。

圖1 STM32F103VCT6整體硬件架構(gòu)框圖

2 軟件部分設(shè)計及實現(xiàn)

本方案的所有功能都是在STM32內(nèi)部實現(xiàn),軟件部分主要是對系統(tǒng)、FSMC、DMA、定時器部分的初始化以及參數(shù)的設(shè)置,同時為了滿足 RGB數(shù)字屏對接口時序的嚴(yán)格要求,本方案采用STM32自帶的定時器來產(chǎn)生精確的定時,滿足屏接口對時序的嚴(yán)格要求。由DMA的MEMORY TO M EMORY模式完成從SRAM到屏數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)傳輸以完成對屏的刷新。

2.1 系統(tǒng)初始化

2.2 FSMC模塊介紹以及初始化程序

FSMC即靈活的靜態(tài)存儲控制器,是內(nèi)置有大容量STM32F10XXX的外部存儲控制器。使用這個控制器,STM32F10XXX微控制器可以與許多存儲器連接,包括SRAM、NOR閃存和NAND閃存等。FSMC模塊如圖2所示。

圖2 FSMC模塊

本文FSMC同時掛載SRAM和RGB接口屏,并且數(shù)據(jù)接口復(fù)用,因此對程序中數(shù)據(jù)總線的時間配置提出了嚴(yán)格的要求,以防止數(shù)據(jù)總線使用沖突。

FSMC初始化部分代碼如下:

2.3 DMA模塊介紹及初始化代碼

本文采用存儲器到存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸模式,由外部顯存SRAM傳輸數(shù)據(jù)到FSMC接口來完成數(shù)據(jù)更新。DMA部分初始化代碼如下所示:

2.4 屏接口時序的實現(xiàn)

由于RGB接口數(shù)字屏對時序要求相對來說比較苛刻,所以采用STM32103VCT6的高級定時器來產(chǎn)生精確的時間單位,并以此為最小的時間單位來產(chǎn)生相應(yīng)的接口時序,STM32由定時器來控制對TFT的掃描,以保證足夠的刷新率。掃描時,STM32的CPU僅僅參與對DMA的設(shè)置和顯存的操作,由DMA控制器來直接從顯存中讀取顯示數(shù)據(jù)并送至連接RGB數(shù)字總線上,不停地讀寫。這都是由DMA控制器來完成的,占用CPU的時間是有限的,從而有足夠的時間來實現(xiàn)用戶程序代碼。

結(jié) 語

經(jīng)實際證明,本方案是可行的,能保證320×240點陣的TFT的刷新率,且留有足夠CPU時間給用戶程序。但是對于分辨率較高的彩屏,由于STM32主頻的限制,刷屏速度會很慢,達不到應(yīng)用要求,但是對于一些分辨率適當(dāng)?shù)牟势吝€是能勝任的。

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