STM32之TFT-LCD液晶学习

TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器。

TFT液晶原理:


*背光模组：提供光源
*上下偏光片，TFT Glass Substrate,液晶：形成偏振光，控制光线的通过与否
*彩色滤光片：提供TFT LCD R/G/B(三原色）的来源
*ITO透明导电层：提供透明的导电通路
*Photo Spacer：提供一个固定高度给彩色滤光片和TFT Glass Substrate，作为灌入液晶的空间，以及做为上下两层Glass的支撑

液晶特性:

TFT-LCD使用的液晶为TN（Twist Nematic）型液晶，分子成椭圆状。TN型液晶一般是顺着长轴方向串接，长轴间彼此平行方式排列；当接触到槽状表面时，液晶分子就会顺着槽的方向排列与槽中


当液晶被包含在两个槽状表面中间，且槽的方向相互垂直，则液晶分子的排列为：
a）上表面分子：沿着a方向；
b)下表面分子：沿着b方向；
c）介于上下表面中间的分子：产生旋转的效应。
因此液晶分子在两槽状表面间产生90°的旋转

当线性偏极光射入上层槽状表面时，此光线随着液晶分子的旋转也产生旋转。
当线性偏极光射出下层槽状表面时，此光线已经产生了90度的旋转


当在上下表面之间加电压时，液晶分子会顺着电场方向排列，此时入射光线不再会旋转，因而光线直线射出下表面

偏光片特性：
将非偏极光（一般光线）过滤成偏振光。
当非偏极光通过a方向的偏光片时，光线被过滤成与a方向平行的线性偏极光
上图：偏振方向相同，线性偏极光继续前进，通过第二片偏光片时，光线通过。
下图：偏振方向不同，通过第二片时，光线被完全阻挡

偏振光透过液晶分子，偏振方向发生旋转，光线可通过偏光片


当液晶分子呈如图方向排列时，光线偏振方向将不再发生旋转，最终无法通过偏光片

TFT上下各有一片偏振方向垂直的偏光片，背光板发出的光经背光模组散射后，先通过下层偏光片形成偏振光
之后通过液晶分子，并由液晶分子的旋转角度决定通过液晶分子后的偏振方向
在经过彩色滤光片产生红、绿、蓝三色光，最后通过上偏光片，并由偏振光偏振方向与偏光片偏振方向夹角决定最终输出的光强，以形成不同的色彩。



发光强弱由MOS管控制液晶偏转角度，从而控制光线出口强弱达到控制色彩目的.
假设240*320分辨率液晶则由于 基本色彩是3原色 所以总共有240*320*3个 MOS管


“像素”（Pixel） 是由 Picture(图像) 和 Element（元素）这两个单词的字母所组成的，是用来计算数码影像的一种单位，如同摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”（Pixel）。这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。越高位的像素，其拥有的色板也就越丰富，越能表达颜色的真实感。

每个点显示的颜色如何由确定？
由于TFT 液晶我使用的是2.8寸的240*320分辨率（像素)，16位真彩显示（接近自然色)
该模块采用的是显尚光电的DST2001PH TFTLCD，DST2001PH的控制器为ILI9320(可能为其他)，采用16位的80并口。
驱动芯片显存GRAM与色彩关系:

由于是16为数据，所以最低5位代表蓝色，中间6位为绿色，最高5位为红色。数值越大，表示该颜色越深。
就是向显存里面写入不同数据，产生不同的颜色.
常见颜色确定:

利用画图工具里面3原色可能确定需要的显存数据。


本人使用ALIENTEK MiniSTM32开发板自配2.8寸液晶
液晶驱动芯片硬件接口:


采用16位数据线（低了速度太慢，用彩色就没什么效果了）。该模块的80并口有如下一些信号线：
CS：TFTLCD片选信号。
WR：向TFTLCD写入数据。
RD：从TFTLCD读取数据。
D[15:0]：16位双向数据线。
RST：硬复位TFTLCD。
RS：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。

ILI9320常用寄存器指令:


R0，这个命令，有两个功能，如果对它写，则最低位为OSC，用于开启或关闭振荡器。而如果对它读操作，则返回的是控制器的型号。这个命令最大的功能就是通过读它可以得到控制器的型号，而我们代码在知道了控制器的型号之后，可以针对不同型号的控制器，进行不同的初始化。因为93xx系列的初始化，其实都比较类似，我们完全可以用一个代码兼容好几个控制器。
R3，入口模式命令。我们重点关注的是I/D0、I/D1、AM这3个位，因为这3个位控制了屏幕的显示方向。
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AM：控制GRAM更新方向。当AM=0的时候，地址以行方向更新。当AM=1的时候，地址以列方向更新。
I/D[1:0]：当更新了一个数据之后，根据这两个位的设置来控制地址计数器自动增加/减少1，
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R7:显示控制命令。该命令CL位用来控制是8位彩色，还是26万色。为0时26万色，为1时八位色。D1、D0、BASEE这三个位用来控制显示开关与否的。当全部设置为1的时候开启显示，全0是关闭。我们一般通过该命令的设置来开启或关闭显示器，以降低功耗。

R32，R33:设置GRAM的行地址和列地址。R32用于设置列地址（X坐标，0~239），R33用于设置行地址（Y坐标，0~319）。当我们要在某个指定点写入一个颜色的时候，先通过这两个命令设置到改点，然后写入颜色值就可以了.

R34:写数据到GRAM命令，当写入了这个命令之后，地址计数器才会自动的增加和减少。该命令是我们要介绍的这一组命令里面唯一的单个操作的命令，只需要写入该值就可以了，其他的都是要先写入命令编号，然后写入操作数.

R80~R83:行列GRAM地址位置设置。这几个命令用于设定你显示区域的大小，我们整个屏的大小为240*320，但是有时候我们只需要在其中的一部分区域写入数据，如果用先写坐标，后写数据这样的方式来实现，则速度大打折扣。此时我们就可以通过这几个命令，在其中开辟一个区域，然后不停的丢数据，地址计数器就会根据R3的设置自动增加/减少，这样就不需要频繁的写地址了，大大提高了刷新的速度。
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我们接下来看看要如何才能驱动ALIENTEK TFTLCD模块，TFTLCD显示需要的相关设置步骤如下：
1）设置STM32与TFTLCD模块相连接的IO。
这一步，先将我们与TFTLCD模块相连的IO口设置为输出，具体使用哪些IO口，这里需要根据连接电路以及TFTLCD模块的设置来确定。
2）初始化TFTLCD模块。
其实这里就是上和上面OLED模块的初始化过程差不多。通过向TFTLCD写入一系列的设置，来启动TFTLCD的显示。为后续显示字符和数字做准备。
3）通过函数将字符和数字显示到TFTLCD模块上。

MiniSTM32开发板的IO口对应关系如下：
LCD_LED对应PC10;
LCD_CS对应PC9;
LCD _RS对应PC8;
LCD _WR对应PC7;
LCD _RD对应PC6;
LCD _D[17:1]对应PB[15:0];

基本GUI接口函数简介（一）

80并口时序图:

(一) :
//------写数据函数---------这里我们采用了宏定义的方式，以提高速度(由于显示图像写入读出频繁):
#define LCD_WR_DATA(data){

LCD_RS_SET; //选择数据
LCD_CS_CLR; //选择片
DATAOUT(data); //把数据放入端口
LCD_WR_CLR; //WR写数据来个上升沿（将数据写入)
LCD_WR_SET;
LCD_CS_SET; //CS上升沿 写入数据完成
}
上面函数中的‘’是C语言中的一个转义字符，用来连接上下文，因为宏定义只能是一个串，而当你的串过长（超过一行的时候），就需要换行了，此时就必须通过反斜杠来连接上下文。这里的‘’正是起这个作用
(二):
因为该函数使用频率不是很高,不使用宏定义
//----向寄存器发送指令函数------
void LCD_WR_REG(u8 data)
{
LCD_RS_CLR; //选择指令
LCD_CS_CLR; //选中芯片
DATAOUT(data); //端口放上指令
LCD_WR_CLR; //WR写数据来个上升沿（将数据写入)
LCD_WR_SET;
LCD_CS_SET; //CS上啦完成操作
}
(三) :
由下面2个寄存器设置快速IO


//-------读取寄存器值函数---------
u16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg)
{
u16 t;
LCD_WR_REG(LCD_Reg); //写入要读的寄存器号
GPIOB->CRL=0x88888888; //将端口PORTB设置成输入模式
GPIOB->CRH=0x88888888;
GPIOB->ODR=0xffff; //端口上拉预备输入
#ifdef LCD_FAST_IO //判断快速IO口是否宏定义过
LCD_RS_SET; //运用快速IO口 （例:#define LCD_CS_SETGPIOC->BSRR=1<<9 //片选口PC9)
LCD_CS_CLR;
LCD_RD_CLR;
LCD_RD_SET; //RD脚产生上升沿
t=DATAIN;
LCD_CS_SET;
#endif
GPIOB->CRL=0x33333333; //恢复输出状态
GPIOB->CRH=0x33333333;
GPIOB->ODR=0xffff;
return t;
}