TFTLCD液晶显示器的驱动原理与驱动流程是怎样的

STM32学习——TFTLCD原理

一.TFTLCD 简介

TFT-LCD 即薄膜晶体管液晶显示器(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。
TFTLCD特点：亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳，是目前最主流的LCD显示器。广泛应用于电视、手机、电脑、平板等各种电子产品。
ALIENTEK提供丰富的TFTLCD模块型号，供大家选择，目前有以下型号可选：
1，ATK-2.8寸 TFTLCD模块
分辨率：240320，驱动IC：ILI9341，电阻触摸屏，16位并口驱动
2，ATK-3.5寸 TFTLCD模块
分辨率：320480，驱动IC：NT35310，电阻触摸屏，16位并口驱动
3，ATK-4.3寸 TFTLCD模块
分辨率：480800，驱动IC：NT35510，电容触摸屏，16位并口驱动
4，ATK-7寸 TFTLCD模块(V1版本)
分辨率：480800，驱动IC：CPLD+SDRAM，电容触摸屏，16位并口驱动
5，ATK-7寸 TFTLCD模块(V2版本)
分辨率：480*800，驱动IC：SSD1963，电容触摸屏，8/9/12/16位并口驱动
这里我们介绍的是ALINETEK 2.8寸 TFTLCD。
  二.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD模块原理图介绍

1.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD实物图

240*320分辨率
16位真彩显示（65536色）
自带电阻触摸屏
自带背光威廉希尔官方网站

注意：模块是3.3V供电的，不支持5V电压的MCU，如果是5V MCU，必须在信号线串接120R电阻使用。  
2.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD原理图：






（对应上图序号1，2，3）：





  3.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD接口说明（16位80并口）：











注意：DB1~DB8，DB10~DB17，总是按顺序连接MCU的D0~D15  
三.ALINETEK 2.8寸 TFTLCD 16位80并口驱动简介

首先我们介绍一下模块的 8080 并行接口，8080 并行接口的发明者是 INTEL，该总线也被 广泛应用于各类液晶显示器，ALIENTEK OLED 模块也提供了这种接口，使得 MCU 可以快速 的访问 OLED。
模块的8080并口读/写的过程为：
先根据要写入/读取的数据的类型，设置RS为高（数据）/低（命令），然后拉低片选，选中ILI9341，接着我们根据是读数据，还是要写数据置RD/WR为低，然后：
1.读数据：在RD的上升沿， 读取数据线上的数据（D[15:0]）;
2.写数据：在WR的上升沿，使数据写入到ILI9341里面















另外，在 8080 方式下读数据操作的时候，我们有时候（例如读显存的时候）需要一个假读命 （Dummy Read），以使得微控制器的操作频率和显存的操作频率相匹配。在读取真正的数据之 前，由一个的假读的过程。这里的假读，其实就是第一个读到的字节丢弃不要，从第二个开始， 才是我们真正要读的数据。
一个典型的读显存的时序图，





可以看到，在发送了列地址之后，开始读数据，第一个是 Dummy Read，也就是假读，我 们从第二个开始，才算是真正有效的数据。
  四.TFTLCD驱动流程






任何 LCD，使用流程都可以简单的用以上流程图表示。
硬复位：方法一，将 TFTLCD 的 RST 同 STM32F1 的 RESET 连接在一起，只要按下开发板的 RESET 键， 就会对 LCD 进行硬复位。
方法二，将 TFTLCD 的 RST 同 STM32F1 的 GPIO连接在一起,先拉低，延迟100us，然后
再释放RST（拉高），完成复位。
初始化序列：由厂商直接提供。
画点流程：设置坐标—>写 GRAM 指令—>写入颜色数据，然后在 LCD 上 面，我们就可以看到对应的点显示我们写入的颜色。
读点流程：设置坐标—>读 GRAM 指令 —>读取颜色数据，这样就可以获取到对应点的颜色数据。
五.TFTLCD驱动原理-指令简介

1.RGB565格式说明

模块对外接口采用16位并口，颜色深度为16位，格式为RGB565，关系如下图：





从图中可以看出，ILI9341 在 16 位模式下面，数据线有用的是：D17~ D13 和 D11~ D1，D0 和 D12 没有用到，实际上在我们 LCD 模块里面，ILI9341 的 D0 和 D12 压根就没有引出来，这 样，ILI9341 的 D17~ D13 和 D11~ D1 对应 MCU 的 D15~D0。
这样 MCU 的 16 位数据，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.
2.ILI9341指令格式说明——0XD3






从上表可以看出，0XD3 指令后面跟了 4 个参数，最后 2 个参数，读出来是 0X93 和 0X41， 刚好是我们控制器 ILI9341 的数字部分，从而，通过该指令，即可判别所用的 LCD 驱动器是什 么型号，这样，我们的代码，就可以根据控制器的型号去执行对应驱动 IC 的初始化代码，从而 兼容不同驱动 IC 的屏，使得一个代码支持多款 LCD。
3.ILI9341指令格式说明——0X36






0X36（存储访问控制指令），可以控制 ILI9341 存储器的读写方向，简 单的说，就是在连续写 GRAM 的时候，可以控制 GRAM 指针的增长方向，从而控制显示方式 （读 GRAM 也是一样）。
从上表可以看出，0X36 指令后面，紧跟一个参数，这里我们主要关注：MY、MX、MV 这三个位，通过这三个位的设置，我们可以控制整个 ILI9341 的全部扫描方向。见下图：





4.ILI9341指令格式说明——0X2A






0X2A(列地址设置指令)，在从左到右，从上到下的扫描方式（默认） 下面，该指令用于设置横坐标（x 坐标）.
在默认扫描方式时，该指令用于设置 x 坐标，该指令带有 4 个参数，实际上是 2 个坐标值： SC 和 EC，即列地址的起始值和结束值，SC 必须小于等于 EC，且 0≤SC/EC≤239(LCD分辨率240*320)。一般在设 置 x 坐标的时候，我们只需要带 2 个参数即可，也就是设置 SC 即可，因为如果 EC 没有变化， 我们只需要设置一次即可（EC在初始化 ILI9341 的时候设置好了），从而提高速度。
5.ILI9341指令格式说明——0X2B






0X2B(页地址设置指令)，在从左到右，从上到下的扫描方式 （默认）下面，该指令用于设置纵坐标（y 坐标）。
在默认扫描方式时，该指令用于设置 y 坐标，该指令带有 4 个参数，实际上是 2 个坐标值：SP 和 EP，即页地址的起始值和结束值，SP 必须小于等于 EP，且 0≤SP/EP≤319(LCD分辨率240*320)。一般在设置 y 坐标的时候，我们只需要带 2 个参数即可，也就是设置 SP 即可，因为如果 EP 没有变化，我 们只需要设置一次即可（EP在初始化 ILI9341 的时候设置好了），从而提高速度。
当要在LCD屏内开窗时，则需要使用到 SC,EC,SP , EP。





  6.ILI9341指令格式说明——0X2C






0X2C(写 GRAM 指令)，在发送该指令之后，我们便可以往 LCD 的 GRAM 里面写入颜色数据，该指令支持连续写。
从上表可知，在收到指令 0X2C 之后，数据有效位宽变为 16 位，我们可以连续写入 LCD GRAM 值，而 GRAM 的地址将根据 MY/MX/MV 设置的扫描方向进行自增。
例如：假设设置 的是从左到右，从上到下的扫描方式，那么设置好起始坐标（通过 SC，SP 设置）后，每写入 一个颜色值，GRAM 地址将会自动自增 1（SC++），如果碰到 EC，则回到 SC，同时 SP++，一 直到坐标：EC，EP 结束，其间无需再次设置的坐标，从而大大提高写入速度。
特别注意： ILI9341 所有的指令都是 8 位的（高 8 位无效），且参数 除了读写 GRAM 的时候是 16 位，其他操作参数，都是 8 位的。  
7.ILI9341指令格式说明——0X2E






0X2E(读 GRAM 指令)，用于读取 ILI9341 的显存（GRAM），注意该指令在 ILI9341 的数据手册上面的描述是有误的。
该指令用于读取 GRAM，如表 ，ILI9341 在收到该指令后，第一次输出的是 dummy 数据，也就是无效的数据，第二次开始，读取到的才是有效的 GRAM 数据（从坐标： SC，SP 开始），输出规律为：每个颜色分量占 8 个位，一次输出 2 个颜色分量。
比如：第一次输出是 R1G1，随后的规律为：B1R2—>G2B2—>R3G3—>B3R4—>G4B4—>R5G5… 以此类推。
如果 我们只需要读取一个点的颜色值，那么只需要接收到参数 3 即可，如果要连续读取（利用 GRAM地址自增，方法同上），那么就按照上述规律去接收颜色数据。