4.2LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)

本章主要講述LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)方法。通過學(xué)習(xí)本節(jié)將能夠了解LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)方法。通過本節(jié)學(xué)習(xí)可以熟悉：SPI的通信原理鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)LCD屏工作原理LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)SPI的通信原理鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)LCD屏工作原理LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)SPI的通信原理(1/3)SPI（SerialPeripheralInterface）同I2C一樣，既是一種通信協(xié)議，也是一種通信接口。與I2C接口相比，SPI接口以同步傳輸和更高的數(shù)據(jù)傳輸速率而著稱，其傳輸速度最高可達(dá)40MHz。同時(shí)SPI可全雙工傳輸，接口中有兩根數(shù)據(jù)線，一根用于數(shù)據(jù)輸入，一根用于數(shù)據(jù)輸出。MOSI:masteroutputslaveinput(主機(jī)輸出從機(jī)輸入功能的數(shù)據(jù)線)MISO:masterinputslaveoutput(主機(jī)輸入從機(jī)輸出功能的數(shù)據(jù)線)SPICLK:提供時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘線，每個(gè)周期信號(hào)收發(fā)一位數(shù)據(jù)SPICS：使能設(shè)備的片選線，通常低電平時(shí)表示所連接的SPI設(shè)備就處于工作狀態(tài)，當(dāng)處于高電平狀態(tài)時(shí)，則連接的SPI設(shè)備停止工作SPI的通信原理(2/3)SPI在通信過程中可選擇使用4種不同的時(shí)序，如圖所示：SPI是在SPICLK邊沿時(shí)(上升沿／下降沿)進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)或者輸出數(shù)據(jù)的，其中CPOL是表示空閑時(shí)SPICLK引腳的電平狀態(tài)，0表示空閑時(shí)SPICLK為低電平，1表示空閑時(shí)SPICLK為高電平。CPHA是表示在SPICLK的第幾個(gè)邊沿時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，

0表示第0個(gè)邊沿時(shí)進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)，1表示在第1個(gè)邊沿時(shí)進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)。SPI的通信原理(3/3)

與I2C設(shè)備不同，SPI設(shè)備并沒有設(shè)備地址，

多個(gè)設(shè)備連接時(shí)同一個(gè)SPI接口時(shí)，需要使用不同的片選線(也就是使用不同的IO口)來區(qū)別要訪問的設(shè)備。SPI的通信原理鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)LCD屏工作原理LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)(1/4)鴻蒙系統(tǒng)在hi_spi.h頭文件中提供了SPI控制器操作函數(shù)，關(guān)鍵的函數(shù)有:hi_u32hi_spi_init(hi_spi_idxspi_id,hi_spi_cfg_init_paraminit_param,consthi_spi_cfg_basic_info*param);//配置指定的SPI控制器//參數(shù)spi_id指定操作第幾個(gè)SPI控制器//參數(shù)init_param變量用于指定SPI控制器是作為主機(jī)還是從機(jī)。//

作主機(jī)時(shí)變量清零：hi_spi_cfg_init_paramspi_init_param={0};//參數(shù)param指定SPI配置信息結(jié)構(gòu)體變量的地址

hi_u32hi_spi_host_write(hi_spi_idxspi_id,hi_pvoidwrite_data,hi_u32byte_len);//SPI控制器發(fā)出數(shù)據(jù)//參數(shù)spi_id指定操作的SPI控制器//參數(shù)write_data指定存放要發(fā)出的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址//參數(shù)byte_len指定要發(fā)出的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)(2/4)hi_u32hi_spi_host_read(hi_spi_idxspi_id,hi_pvoidread_data,hi_u32byte_len);//SPI控制器接收數(shù)據(jù)//參數(shù)spi_id指定操作的SPI控制器//參數(shù)read_data指定存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)地址//參數(shù)byte_len指定要接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度hi_u32hi_spi_host_writeread(hi_spi_idxspi_id,hi_pvoidwrite_data,hi_pvoidread_data,hi_u32byte_len);//SPI控制器同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)

//參數(shù)spi_id指定操作的SPI控制器//參數(shù)write_data指定存放要發(fā)出的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址//參數(shù)read_data指定存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)地址//參數(shù)byte_len指定收發(fā)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)(3/4)

在當(dāng)前工程源碼中已提供Hi3861SPI控制器的驅(qū)動(dòng)源代碼，但工程中并沒有將控制器驅(qū)動(dòng)源文件加入編譯配置，導(dǎo)致無法調(diào)用鴻蒙系統(tǒng)的SPI操作函數(shù)。為此在IoTTouchSwitch目錄下創(chuàng)建IoTSpi文件夾，將工程源碼目錄src\device\hisilicon\hispark_pegasus\sdk_liteos\platform\drivers\spi下的hi_spi.c、spi.c、spi.h源文件復(fù)制到IoTSpi目錄里，然后創(chuàng)建BUILD.gn文件，并輸入編譯配置語(yǔ)句如下：static_library("IoTSpi"){

sources=[

"hi_spi.c",

"spi.c",

]

include_dirs=[

"./",

"http://utils/native/lite/include",

"http://kernel/liteos_m/kal/cmsis",

"http://base/iot_hardware/peripheral/interfaces/kits",

"http://device/hisilicon/hispark_pegasus/sdk_liteos/platform/os/Huawei_LiteOS/components/lib/libc/musl/include",

]}鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)(4/4)

接著修改IoTTouchSwitch目錄下的BUILD.gn文件，加入IoTSpi模塊的編譯。增加語(yǔ)句如下：lite_component("app"){features=[..."IoTSpi:IoTSpi",]...}SPI的通信原理鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)LCD屏工作原理LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)LCD屏工作原理(1/2)LCD顯示屏（LiquidCrystalDisplay，液晶顯示屏）的工作原理主要基于液晶分子在電場(chǎng)作用下的排列變化，這種變化影響通過液晶層的光線折射狀態(tài)，從而控制光線的傳輸或阻斷，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。LCD屏內(nèi)部主要分層結(jié)構(gòu)如圖所示。首先，液晶本身不能發(fā)光，所以LCD屏需要一個(gè)背光層提供光源。在液晶層沒有電壓施加時(shí)，液晶分子排列比較混亂，光線無法通過，此時(shí)屏幕像素點(diǎn)呈現(xiàn)黑色；

當(dāng)不同的電壓施加到液晶分子上時(shí)，液晶分子會(huì)沿電場(chǎng)方向排列組合，允許光線經(jīng)過偏光片調(diào)整光線方向，通過紅、綠、藍(lán)三基色濾光片后分解成三種顏色的光線，屏幕就會(huì)顯示相應(yīng)顏色的像素點(diǎn)。LCD屏工作原理(2/2)

如何控制LCD屏每個(gè)像素點(diǎn)液晶分子的電場(chǎng)與刷出每個(gè)像素點(diǎn)顏色是一件要求極高的精細(xì)工作，所以每個(gè)LCD屏基本會(huì)集成一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC。驅(qū)動(dòng)IC初始化后，我們只需向它提供每個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)，它就會(huì)自動(dòng)控制相應(yīng)像素點(diǎn)液晶分子的電場(chǎng)，在屏幕像素點(diǎn)相應(yīng)位置顯示相應(yīng)的顏色。SPI的通信原理鴻蒙系統(tǒng)SPI操作函數(shù)LCD屏工作原理LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)(1/6)通過杜邦線將轉(zhuǎn)接板LCD屏接口與開發(fā)板的引腳連接如下：

轉(zhuǎn)接板

開發(fā)板

BLC

-------

IO09

CS

-------

IO12

DC

-------

IO11

RESET

-------

IO05

MOSI

-------

IO08

SCK

-------

IO10

VCC

-------

3.3V

GND

-------

GND其中BLC引腳用于控制LCD屏的背光亮度，引腳低電平時(shí)最亮，處于高電平時(shí)熄屏。同時(shí)轉(zhuǎn)接板已集成背光控制電路，可通過PWM調(diào)整屏的背光亮度。由于驅(qū)動(dòng)過程主要是向LCD屏單向傳輸配置參數(shù)和像素?cái)?shù)據(jù)，因此僅使用了MOSI數(shù)據(jù)引腳，而未使用MISO引腳。DC引腳的作用是區(qū)分MOSI傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型：低電平時(shí)，MOSI傳輸?shù)氖荓CD驅(qū)動(dòng)IC的寄存器地址；高電平時(shí)，則傳輸寄存器的配置值。LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)(2/6)

采用的觸摸屏模組的LCD屏驅(qū)動(dòng)IC型號(hào)為ST7789，它通過SPI接口接收配置信息與像素點(diǎn)數(shù)據(jù)，所以ST7789驅(qū)動(dòng)IC本質(zhì)上就是一個(gè)SPI設(shè)備。驅(qū)動(dòng)主體流程如圖所示：ST7789芯片內(nèi)部存在大量的寄存器，用于配置屏幕分辨率、顯示方向等設(shè)置，或接收傳輸?shù)南袼攸c(diǎn)數(shù)據(jù)。ST7789的SPI通信時(shí)序如圖所示：LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)(3/6)

在IoTTouchSwitch目錄下創(chuàng)建IoTLcd子目錄，

并在子目錄里創(chuàng)建IoTLcd.h頭文件，聲明LCD顯示屏的功能函數(shù)、IO口及自定義的顏色等。IoTLcd.h頭文件關(guān)鍵代碼：

//LCD顯示屏SPI的IO的宏定義//LCD顯示屏使用IO的宏定義

//自定義的RGB565顏色的宏定義voidIoTLcdDrawBackground(hi_u16color);//整個(gè)屏幕畫出指定顏色//LCD顯示屏背光設(shè)置,level值越大亮度就越高,值范圍：0~99voidIoTLcdSetBackLight(unsignedcharlevel);

//在LCD屏的xy坐標(biāo)開始畫出寬bmpW高bmpH的bmp圖像的像素?cái)?shù)據(jù),data為存放像素點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)地址//fontColor指定顯示的像素點(diǎn)顏色,backColor為不顯示的像素點(diǎn)顏色voidIoTLcdDrawBmp(intx,inty,intbmpW,intbmpH,hi_u8*data,

hi_u16fontColor,hi_u16backColor)LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)(4/6)

然后創(chuàng)建IoTLcd.c源文件，并在文件中根據(jù)廠家提供的參考程序源碼實(shí)現(xiàn)LCD顯示屏的基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)功能，源文件關(guān)鍵函數(shù)：staticvoidlcdIoInit();//LCD的IO口初始化staticvoidlcdSpiInit();//SPI控制器初始化staticvoidlcdWriteReg(hi_u8dat);//SPI控制器發(fā)出寄存器地址staticvoidlcdWriteData8(hi_u8dat);//SPI控制器發(fā)出8位數(shù)據(jù)staticvoidlcdWriteData16(hi_u16dat);//SPI控制器發(fā)出16位數(shù)據(jù)staticvoidlcdInit();//LCDST7789驅(qū)動(dòng)IC初始化voidIoTLcdSetBackLight(hi_u8level);//背光設(shè)置，level值越大亮度就越高staticvoidlcdSetPosition(hi_u16x,hi_u16y,hi_u16w,hi_u16h);//設(shè)置顯示屏像素點(diǎn)數(shù)據(jù)的更新區(qū)域voidIoTLcdDrawBackground(hi_u16color);//整個(gè)屏幕畫出指定顏色voidIoTLcdInit();//實(shí)現(xiàn)IO、SPI控制器、驅(qū)動(dòng)IC的初始化、背光設(shè)置、與讓屏輸出背景色APP_FEATURE_INIT(IoTLcdInit);LCD顯示屏驅(qū)動(dòng)(5/6)在IoTLcd目錄下創(chuàng)建BUILD.gn文件，并輸入語(yǔ)句如下:static