【.Net Micro Framework PortingKit – 13】LCD驱动开发

LCD驱动其实对TinyCLR并无必要，特别是在EM-STM3210E开发板上，因为该开发板上的内存太小了，片内64K，片外扩展了128K，加起来也不过172K，而我们知道针对320*240的显示大小，16bit的位图所占的大小就是150K，很显然.Net Micro Framework所提供的图形库如不加修改是很难正常运行的，不过对我们来说在LCD屏幕上显示文字信息也是值得期待的，如果修改一下图形库，在LCD上画个线、画个圆和显示个位图也绝不成问题。

和我们以前开发的驱动相比，LCD的驱动开发还是比较繁琐一些的，因为LCD的驱动代码分散在三个目录中（题外话，我觉得针对.Net Micro Framework来说，最难的驱动是网卡驱动（特别是wifi驱动）、其次是USB驱动，和它们相比，LCD驱动就是小菜了）。

和其它驱动类似，在具体写LCD驱动之前，我们先在CortexM3.h头文件里，写一个和LCD寄存器相关的结构体，以便以于操作LCD寄存器，这种做法其实也是.Net Micro Framework驱动代码的一种风格。

struct CortexM3_LCD

{

//LCD /CS is CE4 - Bank 4 of NOR/SRAM Bank 1~4

static const UINT32 c_Base = 0x6C000000;

/****/ volatile UINT16 REG;

/****/ volatile UINT16 RAM;

void WriteReg(UINT8 Reg,UINT16 Value)

{

REG = Reg;

RAM = Value;

}

UINT16 ReadReg(UINT8 Reg)

{

REG = Reg;

return RAM;

}

void SetCursor(UINT16 x,UINT16 y)

{

WriteReg(32,x);

WriteReg(33,y);

}

void SetPixel(UINT16 x,UINT16 y,UINT16 c)

{

WriteReg(32,x);

WriteReg(33,y);

WriteReg(34,c);

}

void WriteRAM_Prepare()

{

REG = 34;

}

};

首先我们在/DeviceCode/Targets/Native/CortexM3/DeviceCode目录创建LCD子目录，该驱动文件其实实现的功能很简单，归结起来就如下四个函数。

LCD_Controller_Initialize LCD初始化

LCD_Controller_Uninitialize

LCD_Controller_Enable LCD使能

LCD_GetFrameBuffer 获得LCD显示缓冲区首地址

但是对我们的ILI9320 LCD来说，LCD_Controller_Enable和LCD_GetFrameBuffer都不是必要的，从我们开发板附送的LCD示例上看，LCD显示缓冲区首地址的概念似乎是不存在的，我们直接写RAM即可，至于写入坐标是通过代码 WriteReg(32,x)和WriteReg(33,y)来控制（其实LCD驱动并不像我想象的那么简单，有很多功能需要仔细研究技术手册才能发现，不过为了简单起见，我们先按示例提供的方式来显示）。

在LCD_Controller_Initialize初始化代码中需要几个延时（我在写SysTick驱动的文章中提到了这一点），如下代码所示：

CortexM3_LCD &LCD = CortexM3::LCD();

HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000);

LCD.WriteReg(227, 0x3008); // Set internal timing

LCD.WriteReg(231, 0x0012); // Set internal timing

LCD.WriteReg(239, 0x1231); // Set internal timing

LCD.WriteReg(1 , 0x0100); // set SS=1:0x0100 and SM=0:0x0400 bit

LCD.WriteReg(2 , 0x0700); // set 1 line inversion

LCD.WriteReg(3 , 0x1030); // set GRAM write direction and BGR=1.

//放缩 0x0000 无 0x0001 1/2 0x0003 1/4

LCD.WriteReg(4 , 0x0000); // Resize register

LCD.WriteReg(8 , 0x0207); // set the back porch and front porch

LCD.WriteReg(9 , 0x0000); // set non-display area refresh cycle ISC[3:0]

LCD.WriteReg(10 , 0x0000); // FMARK function

//0x0000 18bit RGB接口 0x0001 16bit RGB接口 0x0002 6bit RGB接口

LCD.WriteReg(12 , 0x0000); // RGB interface setting

LCD.WriteReg(13 , 0x0000); // Frame marker Position

LCD.WriteReg(15 , 0x0000); // RGB interface polarity

/**************Power On sequence ****************/

LCD.WriteReg(16 , 0x0000); // SAP, BT[3:0], AP, DSTB, SLP, STB

LCD.WriteReg(17 , 0x0007); // DC1[2:0], DC0[2:0], VC[2:0]

LCD.WriteReg(18 , 0x0000); // VREG1OUT voltage

LCD.WriteReg(19 , 0x0000); // VDV[4:0] for VCOM amplitude

HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(200000); // Delay 200 MS , Dis-charge capacitor power voltage

LCD.WriteReg(16 , 0x1690); // SAP, BT[3:0], AP, DSTB, SLP, STB

LCD.WriteReg(17 , 0x0227); // R11H=0x0221 at VCI=3.3V, DC1[2:0], DC0[2:0], VC[2:0]

HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000); // Delay 50ms

LCD.WriteReg(18 , 0x001D); // External reference voltage= Vci;

HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000); // Delay 50ms

LCD.WriteReg(19 , 0x0800); // R13H=1D00 when R12H=009D;VDV[4:0] for VCOM amplitude

LCD.WriteReg(41 , 0x0014); // R29H=0013 when R12H=009D;VCM[5:0] for VCOMH

LCD.WriteReg(43 , 0x000B); // Frame Rate = 96Hz

HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000); // Delay 50ms

LCD.WriteReg(32 , 0x0000); // GRAM horizontal Address

LCD.WriteReg(33 , 0x0000); // GRAM Vertical Address

对NativeSample项目来说，在debug版本直接使用HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled是没有问题的，但是在Release版本上面的函数前面要加一句GLOBAL_LOCK(irq)代码，也就是循环期间要关闭中断，才能正常运行。不过无论加不加这句代码，在TinyCLR项目中，Release版本也是无法正常运行的，甚至是直接用for循环也不行，不知道MDK的编译优化到底改变了些什么，有时间需要深入研究一下（当然上班之后，我也可以在RVDS上调试看看，有时候就是这样，同样的代码用MDK调试通不过，但是用RVDS就没有问题）。

接下来我们要在/DeviceCode/Drivers/Display目录下新建ILI9320子目录，在该目录的代码中我们实现文字显示（当然指西文字符，要显示汉字，在如此小的内存中我们得需要特别的技巧）。

详细的代码这里我就不贴了，不过要特别说明的是，EM-STM3210E的开发板有些问题，LCD其实是倒着装的，按开发板的测试示例来移植我们的代码，最终的显示是倒的，如下图所示：

所以我们一是要重设LCD相应的寄存器，把显存翻转过来，代码如下：

/* 数据颜色序(BGR): 0x1000 BGR 0x0000 RGB */

/* 扫描方向(AM): 0x0008 从右到左 0x0000 从上到下 */

/* 数据填充方向(I/D):0x0000 0x0010 0x0020 0x0030 */

LCD.WriteReg(3 , 0x1000 | 0x0000 ); //0x0030 正常模式

其次是修改WriteChar函数里的代码，让它适应这个变化，修改后的代码如下，注意要用LCD的宽度和高度值减去x，y的坐标。

const UINT8* font = Font_GetGlyph( c );

CortexM3_LCD &LCD = CortexM3::LCD();

int cx=0,ry=0;

for(int y = 0; y < Font_Height(); y++)

{

for(int x = 0; x < Font_Width(); x+=2)

{

cx=g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Width-(col+x)-1;

ry=g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Height-(row+y)-1;

// the font data is mirrored

if(ILI9320_GETBIT(Font_Width() - x ,y,font,1)) LCD.SetPixel(cx, ry,0x07e0);

else LCD.SetPixel(cx, ry,0);

if(ILI9320_GETBIT(Font_Width() - (x+1),y,font,1)) LCD.SetPixel(cx-1, ry,0x07e0);

else LCD.SetPixel(cx-1, ry,0);

}

}

修改代码后，我们的显示就已经翻转了，如下图所示：

最后我们还要在/Solutions/STM3210E/DeviceCode目录下新建子目录Display，在该目录下新建ILI9320_config.cpp文件，该文件主要完成LCD的一些参数配置，主要配置如下：

#define ILI9320_SCREEN_WIDTH 240

#define ILI9320_SCREEN_HEIGHT 320

#define ILI9320_ENABLE_TFT TRUE

#define ILI9320_ENABLE_COLOR TRUE

#define ILI9320_PIXEL_POLARITY FALSE

#define ILI9320_FIRST_LINE_POLARITY FALSE

#define ILI9320_LINE_PULSE_POLARITY FALSE

#define ILI9320_SHIFT_CLK_POLARITY FALSE

#define ILI9320_OUTPUT_ENABLE_POLARITY FALSE

#define ILI9320_CLK_IDLE_ENABLE TRUE

#define ILI9320_CLK_SELECT_ENABLE TRUE

#define ILI9320_PIXELCLOCKDIVIDER 9

#define ILI9320_BUS_WIDTH 16

#define ILI9320_BITS_PER_PIXEL 16

#define ILI9320_ORIENTATION 0

这时候也许有人会问，何必这么麻烦，把一个LCD驱动分解到三个目录中，都放在一个目录行不行？ 当然这是可以的，这样做的目的就是，针对不同开发板，有些代码可以方便地复用。

开发完LCD驱动，如果仅仅显示文字，不显示一个位图，总觉得缺少点什么。说干就干，我显示一个320*240的位图。

但说起来容易做起来难，一个16bit的320*240的位图要150k，先不说如何去显示它，光说它放在什么地方，就是一个头疼的地方，如果把它编写到代码中，我们的片内Flash才512k，很显然放不下，放到NandFlash中，我们没有实现文件系统，在说也没有实现UsbMassStorage功能，我们也无法把图片拷贝到NandFlash中。

幸好在开发wifi驱动过程中我实现了一个MFDeploy的插件，通过该插件可以把位图下载到NandFlash中（因为Ti提供的wifi开发板，wifi初始化时需要加载三个文件，原先是放在文件系统中的，单这样做代价高了点，不仅要实现文件系统，还要实现UsbMassStorage功能，否则文件也是没法放到NandFlash上的，所以才开发了这个插件）。至于这个插件是如何实现的，我在以后准备要写的【玩转.Net MF】系列文章中我会详细介绍的。

在下载位图之前，我们先做一张320*240的位图，保存时要做如下选择，如下图：

要选择R5G6B5，此外要勾选翻转行序（也可以不勾选，不过代码要做些调整，否则图形是倒的）。

我们的实现思路是，从NandFlash中先读一部分数据，然后再显示一部分图形，最终完成一幅图的显示，这样就避开了内容小的问题。

LCD驱动中位图显示函数LCD_BitBltEx中的代码如下：

UINT16 * StartOfLine_src = (UINT16 *)&data[0];

CortexM3_LCD &LCD = CortexM3::LCD();

if(x==0 && y==0) LCD.SetCursor(g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Width-1,g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Height-1);

LCD.WriteRAM_Prepare();

for(int i=0;i<width*height;i++)

{

LCD.RAM = *StartOfLine_src++;

}

NativeSample.cpp中的测试代码如下：

BYTE bytReadData[15360];

UINT32 index=0x00520046;

BlockStorageDevice *device= BlockStorageList::GetFirstDevice();

for(int y=0;y<320;y+=32)

{

device->Read(index,15360,bytReadData);

LCD_BitBltEx(0,y,240,32,(UINT32 *)bytReadData);

index+=15360;

}

最终的效果图如下：