第二十五章 TFTLCD（MCU屏）实验

       前面我们介绍了OLED模块及其显示，但是该模块只能显示单色/双色，不能显示彩色，而且尺寸也较小。本章我们将介绍正点原子的TFT LCD模块（MCU屏），该模块采用TFTLCD面板，可以显示16位色的真彩图片。在本章中，我们将使用开发板底板上的TFTLCD接口（仅支持MCU屏，本章仅介绍MCU屏的使用），来点亮TFTLCD，并实现ASCII字符和彩色的显示等功能，并在串口打印LCD控制器ID，同时在LCD上面显示。

       本章分为如下几个小节：

       25.1 TFTLCD和FMC简介

       25.2 硬件设计

       25.3 程序设计

       25.4 下载验证

        25.1 TFTLCD和FMC简介

       本章我们将通过STM32H7R7的FMC接口来控制TFTLCD的显示，所以本节分为两个部分，分别介绍TFTLCD和FMC。

       25.1.1 TFTLCD简介

       液晶显示器，即Liquid Crystal Display，利用了液晶导电后透光性可变的特性，配合显示器光源、彩色滤光片和电压控制等工艺，最终可以在液晶阵列上显示彩色的图像。目前液晶显示技术以TN、STN、TFT三种技术为主，TFT-LCD即采用了TFT（Thin Film Transistor）技术的液晶显示器，也叫薄膜晶体管液晶显示器。

       TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同的是，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式显示器具有很多优点：高响应度，高亮度，高对比度等等。TFT式屏幕的显示效果非常出色，广泛应用于手机屏幕、笔记本电脑和台式机显示器上。

       由于液晶本身不会发光，加上液晶本身的特性等原因，使得液晶屏的成像角受限，我们从屏幕的的一侧可能无法看清液晶的显示内容。液晶显示器的成像角的大小也是评估一个液晶显示器优劣的指标，目前，规格较好的液晶显示器成像角一般在120°~160°之间。

       正点原子TFT-LCD模块(MCU屏)有如下特点：

       1，2.8’/3.5’/4.3’/7’等4种大小的屏幕可选。

       2，320×240的分辨率（3.5’分辨率为:320*480，4.3’和7’分辨率为：800*480）。

       3，16位真彩显示。

       4，自带触摸屏，可以用来作为控制输入。

       本章，我们以正点原子2.8寸（此处的寸是代表英寸，下同）的TFT-LCD模块为例介绍，（其他尺寸的LCD可参考具体的LCD型号的资料，也比较类似），该模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的8080并口，自带触摸功能。

       该模块的外观图如图25.1.1.1所示：

图25.1.1.1 正点原子2.8寸TFTLCD外观图

       模块原理图如图25.1.1.2所示：

图25.1.1.2 正点原子TFTLCD模块原理图

       TFTLCD模块采用2*17的2.54公排针与外部连接，接口定义如图25.1.1.3所示：

图25.1.1.3 正点原子TFTLCD模块接口图

       从图25.1.1.3可以看出，正点原子TFTLCD模块采用16位的并方式与外部连接。图25.1.1.2还列出了触摸控制的接口，但触摸控制是在显示的基础上叠加的一个控制功能，不配置也不会对显示造成影响，我们放到以后的章节再介绍触摸的用法。该模块与显示功能有关的信号线如表25.1.1.1：

表25.1.1.1 TFT-LCD接口信号线

       上述的接口线实际是对应到液晶显示控制器上的，这个芯片位于液晶屏的下方，所以我们从外观图上看不到。控制LCD显示的过程，就是按其显示驱动芯片的时序，把色彩和位置信息正确地写入对应的寄存器。

       25.1.2 液晶显示控制器

       正点原子提供2.8/3.5/4.3/7寸等4种不同尺寸和分辨率的TFTLCD模块，其驱动芯片为：ILI9341/ST7789/NT35310/NT35510/SSD1963等(具体的型号，大家可以通过下载本章实验代码，通过串口或者LCD显示查看)，这里我们仅以ILI9341控制器为例进行介绍，其他不详细阐述。

       ILI9341液晶控制器自带显存，可配置支持8/9/16/18位的总线中的一种，可以通过3/4线串行协议或8080并口驱动。正点原子的TFTLCD模块上的电路配置为8080并口方式，其显存总大小为172800（240*320*18/8），即18位模式（26万色）下的显存量。在16位模式下，ILI9341采用RGB565格式存储颜色数据，此时ILI9341的18位显存与MCU的16位数据线以及RGB565的对应关系如图25.1.2.1所示：

图25.1.2.1 16位数据与显存对应关系图

       从图中可以看出，ILI9341在16位模式下面，18位显存的B0和B12并没有用到，对外的数据线使用DB0-DB15连接MCU的D0-D15实现16位颜色的传输（使用8080 MCU 16bit I型接口，详见9341数据手册7.1.1节）。

       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。另外，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。

       知道了屏幕的显色信息后，我们如何驱动它呢？OLED的章节我们已经描述过8080方式操作的时序，我们通过《ILI9341_DS.pdf》来加深一下在8080并口方式下如何操作这个芯片。

       以写周期为例，8080方式下的操作时序如图25.1.2.2所示：

图25.1.2.2 8080方式下对液晶控制器的写操作

       上图中的各个控制线与我们在表25.1.1.1提到的命名有些许差异，因为我们在原理图时往往为了方便自己记忆会对命名进行微调，为了方便读者对照，我们把图25.1.2.2中列出的引脚引脚与我们的TFTLCD模块的的对应关系再列出，如表25.1.2.1所示：

表25.1.2.1 TFT-LCD引脚与液晶控制器的对应关系

       这下我们再来分析一下图25.1.2.2所示的写操作的时序，控制液晶的主机，在整个写周期内需要控制片选CSX拉低（标注为①），之后对其它的控制线的电平才有效。在标号②表示的这个写命令周期中，D/CX被位低（参考ILI9341的引脚定义），同时把命令码通过数据线D[17:0]（我们实际只用了16个引脚）按位编码。注意到③处，需要数据线在入电平拉高后再操持一段时间以便数据被正确采样。

       图25.1.2.2中⑤表示写数据操作，与前面描述的写命令操作只有D/CX的操作不同，读者们可以尝试自己分析一下。更多的关于ILI9341的读写操作时序则参考《ILI9341_DS.pdf》。

       通过前述的时序分析，我们知道了对于ILI9341来说，控制命令有命令码、数据码之分，接下来，我们介绍一下ILI9341的几个重要命令。因为ILI9341的命令很多，我们这里就不全部介绍了，有兴趣的大家可以找到ILI9341的datasheet看看。里面对这些命令有详细的介绍。我们将介绍：0xD3，0x36，0x2A，0x2B，0x2C，0x2E等6条指令。

       指令0xD3，是读ID4指令，用于读取LCD控制器的ID，该指令如表25.1.2.2所示：

表25.1.2.2 0xD3指令描述

       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。

       接下来看指令：0x36，这是存储访问控制指令，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）。该指令如表25.1.2.3所示：

表25.1.2.3 0x36指令描述

       从上表可以看出，0x36指令后面，紧跟一个参数，这里主要关注：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，如表25.1.2.4所示：

表25.1.2.4 MY、MX、MV设置与LCD扫描方向关系表

       这样，我们在利用ILI9341显示内容的时候，就有很大灵活性了，比如显示BMP图片，BMP解码数据，就是从图片的左下角开始，慢慢显示到右上角，如果设置LCD扫描方向为从左到右，从下到上，那么我们只需要设置一次坐标，然后就不停的往LCD填充颜色数据即可，这样可以大大提高显示速度。

       实验中，我们默认使用从左到右，从上到下的扫描方式。

       接下来看指令：0x2A，这是列地址设置指令，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），该指令如表25.1.2.5所示：

表25.1.2.5 0x2A指令描述

       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。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（在初始化ILI9341的时候设置），从而提高速度。

       与0X2A指令类似，指令：0X2B，是页地址设置指令，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）。该指令如表25.1.2.6所示：

表25.1.2.6 0X2B指令描述

       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。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（在初始化ILI9341的时候设置），从而提高速度。

       接下来看指令：0X2C，该指令是写GRAM指令，在发送该指令之后，我们便可以往LCD的GRAM里面写入颜色数据了，该指令支持连续写，指令描述如表25.1.2.7所示：

表25.1.2.7 0X2C指令描述

       由表25.1.2.6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。

       最后，来看看指令：0X2E，该指令是读GRAM指令，用于读取ILI9341的显存（GRAM），该指令在ILI9341的数据手册上面的描述是有误的，真实的输出情况如表25.1.2.8所示：

表25.1.2.8 0X2E指令描述

       该指令用于读取GRAM，如表25.1.2.7所示，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：B1R2àG2B2àR3G3àB3R4àG4B4àR5G5...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。

       以上，就是操作ILI9341常用的几个指令，通过这几个指令，我们便可以很好的控制ILI9341显示我们所要显示的内容了。

       25.1.3 FMC简介

       STM32H7R7xx系列芯片都带有FMC接口，即可变存储存储控制器，能够与同步或异步存储器、SDRAM存储器和NAND FLASH等连接，STM32H7R7的FMC接口支持包括SRAM、SDRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器。FMC的框图如图25.1.3.1所示：

图25.1.3.1 FMC框图

       从上图我们可以看出，STM32H7R7的FMC将外部设备分为3类：NOR/PSRAM设备、NAND设备和SDRAM设备。他们共用地址数据总线等信号，他们具有不同的CS以区分不同的设备，比如本章我们用到的TFTLCD就是用的FMC_NE1做片选，其实就是将TFTLCD当成SRAM来控制。

       这里我们介绍下为什么可以把TFTLCD当成SRAM设备用：首先我们了解下外部SRAM的连接，外部SRAM的控制一般有：地址线（如A0~A18）、数据线（如D0~D15）、写信号（WE）、读信号（OE）、片选信号（CS），如果SRAM支持字节控制，那么还有UB/LB信号。而TFTLCD的信号我们在25.1.1节有介绍，包括：RS、D0~D15、WR、RD、CS、RST和BL等，其中真正在操作LCD的时候需要用到的就只有：RS、D0~D15、WR、RD和CS。其操作时序和SRAM的控制完全类似，唯一不同就是TFTLCD有RS信号，但是没有地址信号。

       TFTLCD通过RS信号来决定传送的数据是数据还是命令，本质上可以理解为一个地址信号，比如我们把RS接在A0上面，那么当FMC控制器写地址0的时候，会使得A0变为0，对TFTLCD来说，就是写命令。而FMC写地址1的时候，A0将会变为1，对TFTLCD来说，就是写数据了。这样，就把数据和命令区分开了，他们其实就是对应SRAM操作的两个连续地址。当然RS也可以接在其他地址线上，我们的开发板把RS连接在A15上面的。

       STM32H7R7的FMC支持8/16/32位数据宽度，我们这里用到的LCD是16位宽度的，所以在设置的时候，选择16位宽就OK了。我们再来看看FMC的外部设备地址映像，STM32H7R7的FMC将外部存储器划分为6个固定大小为256M字节的存储区域，如图25.1.3.2所示：

图25.1.3.2 FMC存储块地址映像

       从上图可以看出，FMC总共管理1.5GB空间，拥有6个存储块（Bank），每个存储块256MB空间。本章，我们把TFTLCD当成SRAM设备来使用，所以用到的是存储块1。下面我们仅讨论存储块1的相关配置，其他块的配置，请参考《STM32H7Rx参考手册_V6（英文版）.pdf》第23章（918页）的相关介绍。

       STM32H7R7的FMC存储块1（Bank1）被分为4个区，每个区管理64M字节空间，每个区都有独立的寄存器对所连接的存储器进行配置。Bank1的256M字节空间由28根地址线（HADDR[27:0]）寻址。

       这里ADDR是内部AXI地址总线，其中ADDR[25:0]来自外部存储器地址FMC_A[25:0]，而HADDR[26:27]对4个区进行寻址。如表25.1.3.1所示：

表25.1.3.1 Bank1存储区选择表

       ADDR[25:0]位包含外部存储器的地址，由于ADDR为字节地址，而存储器按字寻址，所以，根据存储器数据宽度的不同，实际上向存储器发送的地址也有所不同，如表25.1.3.2所示：

表25.1.3.2 NOR/PSRAM外部存储器地址  

       因此，FMC内部ADDR与存储器寻址地址的实际对应关系就是：

       当接的是32位宽度存储器的时候：ADDR[25:2]→FMC_A [23:0]。

       当接的是16位宽度存储器的时候：ADDR[25:1] →FMC_A [24:0]。

       当接的是8位宽度存储器的时候：ADDR[25:0] →FMC_A [25:0]。

       不论外部接8位/16位/32位宽设备，FMC_A[0]永远接在外部设备地址A[0]。 这里，TFTLCD使用的是16位数据宽度，所以ADDR[0]并没有用到，只有ADDR[25:1]是有效的，对应关系变为：ADDR[25:1]à FMC_A[24:0]，相当于右移了一位，这里请大家特别留意。另外，ADDR[27:26]的设置，是不需要我们干预的，比如：当你选择使用Bank1的第一个区，即使用FMC_NE1来连接外部设备的时候，即对应了ADDR[27:26]=00，我们要做的就是配置对应第1区的寄存器组，来适应外部设备。STM32H7R7的FMC各Bank配置寄存器如表25.1.3.3所示：

表25.1.3.3 FMC各Bank配置寄存器表

       对于NOR FLASH控制器，主要是通过FMC_BCRx、FMC_BTRx和FMC_BWTRx寄存器设置（其中x=1~4，对应4个区）。通过这3个寄存器，可以设置FMC访问外部存储器的时序参数，拓宽了可选用的外部存储器的速度范围。FMC的NOR FLASH控制器支持同步和异步突发两种访问方式。选用同步突发访问方式时，FMC将fmc_ker_ck(FMC内核时钟)分频后，发送给外部存储器作为同步时钟信号FMC_CLK。此时需要的设置的时间参数有2个：

       1，fmc_ker_ck与FMC_CLK的分频系数(CLKDIV)，可以为2～16分频；

       2，同步突发访问中获得第1个数据所需要的等待延迟(DATLAT)。

       对于异步突发访问方式，FMC主要设置3个时间参数：地址建立时间(ADDSET)、数据建立时间(DATAST)和地址保持时间(ADDHLD)。FMC综合了SRAM、PSRAM和NOR Flash产品的信号特点，定义了4种不同的异步时序模型。选用不同的时序模型时，需要设置不同的时序参数，如表25.1.3.4所列：

表25.1.3.4 NOR FLASH/PSRAM控制器支持的时序模型

       在实际扩展时，根据选用存储器的特征确定时序模型，从而确定各时间参数与存储器读/写周期参数指标之间的计算关系；利用该计算关系和存储芯片数据手册中给定的参数指标，可计算出FMC所需要的各时间参数，从而对时间参数寄存器进行合理的配置。

       本章，我们使用异步模式A（ModeA）方式来控制TFTLCD，模式A的读操作时序如图25.1.3.3所示：

图25.1.3.3 模式A读操作时序图

       模式A支持独立的读写时序控制，这个对我们驱动TFTLCD来说非常有用，因为TFTLCD在读的时候，一般比较慢，而在写的时候可以比较快，如果读写用一样的时序，那么只能以读的时序为基准，从而导致写的速度变慢，或者在读数据的时候，重新配置FMC的延时，在读操作完成的时候，再配置回写的时序，这样虽然也不会降低写的速度，但是频繁配置，比较麻烦。而如果有独立的读写时序控制，那么我们只要初始化的时候配置好，之后就不用再配置，既可以满足速度要求，又不需要频繁改配置。

       模式A的写操作时序如图25.1.3.4所示：

图25.1.3.4 模式A写操作时序

       图25.1.3.3和图25.1.3.4中的ADDSET与DATAST，是通过不同的寄存器设置的，接下来我们讲解一下Bank1的几个控制寄存器。

       25.1.4 FMC寄存器

       l NOR/PSRAM控制寄存器1/2/3/4（FMC_BCR1/2/3/4）

       SRAM/NOR闪存片选控制寄存器：FMC_BCRx（x=1~4），该寄存器描述如图25.1.4.1所示：

图25.1.4.1 FMC_BCRx寄存器各位描述（部分）

       该寄存器我们在本章用到的设置有：FMCEN、EXTMOD、WREN、MWID[1:0]、MTYP[1:0]和MBKEN这几个设置，我们将逐个介绍。

       FMCEN：FMC使能位。我们要使用FMC驱动TFTLCD就必须设置该位为1，不过只有FMC_BCR1的FMCEN位有效，FMC_BCR2~4的FMCEN位无效，统一由FMC_BCR1的FMCEN位控制。

       EXTMOD：扩展模式使能位，也就是是否允许读写不同的时序，很明显，我们本章需要读写不同的时序，故该位需要设置为1。

       WREN：写使能位。我们需要向TFTLCD写数据，故该位必须设置为1。

       MWID[1:0]：存储器数据总线宽度。00，表示8位数据模式；01表示16位数据模式；10表示32位数据模式；11保留。我们的TFTLCD是16位数据线，所以设置WMID[1:0]=01。

       MTYP[1:0]：存储器类型。00表示SRAM；01表示PSRAM；10表示NOR FLASH/OneNAND FLASH;11保留。前面提到，我们把TFTLCD当成SRAM用，所以需要设置MTYP[1:0]=00。

       MBKEN：存储块使能位。我们需要用到该存储块控制TFTLCD，所以要使能该存储块。

       l SRAM/NOR-Flash片选时序寄存器1/2/3/4 (FMC_BTR1/2/3/4）

       SRAM/NOR闪存片选时序寄存器：FMC_BTRx（x=1~4），该寄存器描述如图25.1.4.2所示：

图25.1.4.2 FMC_BTRx寄存器各位描述

       这个寄存器包含了每个存储器块的控制信息，可以用于SRAM和NOR闪存存储器等。如果FMC_BCRx寄存器中设置了EXTMOD位，则有两个时序寄存器分别对应读(本寄存器)和写操作(FMC_BWTRx寄存器)。因为我们要求读写分开时序控制，所以EXTMOD是使能了的，也就是本寄存器是读操作时序寄存器，控制读操作的相关时序。本章我们要用到的设置有：ACCMOD、DATAST和ADDSET这三个设置。

       ACCMOD[1:0]：访问模式。00表示访问模式A；01表示访问模式B；10表示访问模式C；11表示访问模式D，本章我们用到模式A，故设置为00。

       DATAST[7:0]：数据保持时间。0为保留设置，其他设置则代表保持时间为: DATAST个fmc_ker_clk时钟周期，最大为255个HCLK周期。对ILI9341来说，其实就是RD低电平持续时间。而一个fmc_ker_clk时钟周期为3.3ns左右（1/300Mhz），为了兼容其他屏，我们这里设置DATAST为107，也就是107个fmc_ker_clk周期，时间大约是353.1ns。

       ADDSET[3:0]：地址建立时间。其建立时间为：ADDSET个fmc_ker_clk周期，最大为15个周期。对ILI9341来说，这里相当于RD高电平持续时间，为90ns，我们设置ADDSET为最大15，即15*3.3=49.5ns。

       l SRAM/NOR-Flash写入时序寄存器1/2/3/4 (FMC_BWTR1/2/3/4）

       SRAM/NOR闪写时序寄存器：FMC_BWTRx（x=1~4），该寄存器描述如图25.1.4.3所示：

图25.1.4.3 FMC_BWTRx寄存器各位描述

       该寄存器在本章用作写操作时序控制寄存器，需要用到的设置同样是：ACCMOD、DATAST和ADDSET这三个设置。这三个设置的方法同FMC_BTRx一模一样，只是这里对应的是写操作的时序，ACCMOD设置同FMC_BTRx一模一样，同样是选择模式A，另外DATAST和ADDSET则对应WR的低电平和高电平持续时间，比读操作快得多。所以我们这里设置DATAST为20，即20个fmc_ker_clk周期，时间约为66ns。然后ADDSET设置为15，也是49.5ns。

       至此，我们对STM32H7R7的FMC介绍就差不多了，关于FMC的详细介绍，请大家参考《STM32H7Rx参考手册_V6（英文版）.pdf》第23章。通过以上两个小节的了解，我们可以开始写LCD的驱动代码了。注意：在MDK的寄存器定义里面，并没有定义FMC_BCRx、FMC_BTRx、FMC_BWTRx等这个单独的寄存器，而是将他们进行了一些组合。

       FMC_BCRx和FMC_BTRx，组合成BTCR[8]寄存器组，他们的对应关系如下：

       BTCR[0]对应FMC_BCR1，BTCR[1]对应FMC_BTR1

       BTCR[2]对应FMC_BCR2，BTCR[3]对应FMC_BTR2

       BTCR[4]对应FMC_BCR3，BTCR[5]对应FMC_BTR3

       BTCR[6]对应FMC_BCR4，BTCR[7]对应FMC_BTR4

       FMC_BWTRx则组合成BWTR[7]，他们的对应关系如下：

       BWTR[0]对应FMC_BWTR1，BWTR[2]对应FMC_BWTR2，

       BWTR[4]对应FMC_BWTR3，BWTR[6]对应FMC_BWTR4，

       BWTR[1]、BWTR[3]和BWTR[5]保留，没有用到。

       通过对FMC相关的寄存器的描述，大家对FMC的原理有了一定的认识，如果还不熟悉的朋友，请一定要搜索网络资料理解FMC的原理。

       一般TFTLCD模块的使用流程如图25.1.4.4：

图25.1.4.4 TFTLCD使用流程

       任何LCD，使用流程都可以简单的用以上流程图表示。其中硬复位和初始化序列，只需要执行一次即可。而画点流程就是：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了。读点流程为：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了。

       以上只是最简单的操作，也是最常用的操作，有了这些操作，一般就可以正常使用TFTLCD了。接下来我们将该模块用来显示字符和数字，通过以上介绍，我们可以得出TFTLCD显示需要的相关设置步骤如下：

       1）设置STM32H7R7与TFTLCD模块相连接的IO。

       这一步，先将我们与TFTLCD模块相连的IO口进行初始化，以便驱动LCD，这里我们用到的是FMC。

       2）初始化TFTLCD模块。

       即图25.1.4.4的初始化序列，这里我们没有硬复位LCD，因为开发板的LCD接口将TFTLCD的RST同STM32H7R7的RESET连接在一起了，只要按下开发板的RESET键，就会对LCD进行硬复位。初始化序列，就是向LCD控制器写入一系列的设置值（比如伽马校准），这些初始化序列一般LCD供应商会提供给客户，我们直接使用这些序列即可，不需要深入研究。在初始化之后，LCD才可以正常使用。

       3）通过函数将字符和数字显示到TFTLCD模块上。

       这一步则通过图25.1.4.4左侧的流程，即：设置坐标à写GRAM指令à写GRAM来实现，但是这个步骤，只是一个点的处理，我们要显示字符/数字，就必须要多次使用这个步骤，从而达到显示字符/数字的目的，所以需要设计一个函数来实现数字/字符的显示，之后调用该函数，就可以实现数字/字符的显示了。

        25.2 硬件设计

       1. 例程功能

       使用开发板的MCU屏接口连接正点原子 TFTLCD模块(仅限MCU屏模块)，实现TFTLCD模块的显示。通过把LCD模块插入底板上的TFTLCD模块接口，按下复位之后，就可以看到LCD模块不停的显示一些信息并不断切换底色。同时该实验会显示LCD驱动器的ID，并且会在串口打印（按复位一次，打印一次）。LED0闪烁用于提示程序正在运行。

       2. 硬件资源

       1）LED灯

              LED：LED0 – P 14

       2）正点原子2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)

       3. 原理图

       TFTLCD模块的电路见图25.1.1.2，而开发板的LCD接口和正点原子TFTLCD模块直接可以对插，开发板上的LCD接口如图25.2.1.1所示：

图25.2.1.1 TFTLCD模块与开发板对接的LCD接口示意图

       TFTLCD模块与开发板的连接原理图如图25.2.1.2所示。

图25.2.1.2 TFTLCD模块与开发板的连接原理图

       在硬件上，TFTLCD模块与开发板的IO口对应关系如下：

       LCD_BL(背光控制)对应PD15；

       LCD_CS对应PD7，即FMC_NE1；

       LCD _RS对应PD12，即FMC_A18；

       LCD _WR对应PB2，即FMC_NEW；

       LCD _RD对应PA5，即FMC_NOE；

       LCD _D[15:0]则直接连接在FMC_D15~FMC_D0；

       这些线的连接，开发板的内部已经连接好了，我们只需要将TFTLCD模块插上去就好了。

        25.3 程序设计 

       25.3.1 FMC和SRAM的HAL库驱动

       SRAM和FMC在HAL库中的驱动代码在stm32h7rsxx_ii_fmc.c/stm32h7rsxx_hal_sram.c以及stm32h7rsxx_ii_fmc.h/stm32h7rsxx_hal_sram.h中。

       1. HAL_SRAM_Init函数

       SRAM的初始化函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Init(SRAM_HandleTypeDef *hsram,
FMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing, FMC_NORSRAM_TimingTypeDef *ExtTiming);

       l 函数描述：

       用于初始化 SRAM，注意这个函数不限制一定是SRAM，只要时序类似，均可使用。前面说过，这里我们把LCD当作SRAM使用，因为他们时序类似。

       l 函数形参：

       形参1是SRAM_HandleTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
  FMC_NORSRAM_TypeDef            *Instance;   /* 寄存器基地址 */
  FMC_NORSRAM_EXTENDED_TypeDef   *Extended;   /* 扩展模式寄存器基地址 */ 
  FMC_NORSRAM_InitTypeDef         Init;        /* SRAM设备控制配置结构体 */
  HAL_LockTypeDef                 Lock;        /* SRAM锁定对象 */
  __IO HAL_SRAM_StateTypeDef      State;       /* SRAM设备访问状态 */   
  DMA_HandleTypeDef              *hdma;      /* 指针DMA处理配置 */ 
}SRAM_HandleTypeDef;

       1）Instance：指向FMC寄存器基地址。本实验我们使用异步模式A（ModeA）方式来控制TFTLCD，使用的存储块是Bank1，所以寄存器基地址Instance我们直接写FMC_Bank1_R即可，因为HAL库定义好了宏定义FMC_NORSRAM_DEVICE，也就是如果是SRAM设备，直接填写这个宏定义标识符即可。

       2）Extended：指向FMC扩展模式寄存器基地址，因为我们要配置的读写时序是不一样的，前面讲的FMC_BCRx寄存器的EXTMOD位我们会配置为1允许读写不同的时序，所以还要指定写操作时序寄存器地址，也就是通过参数Extended来指定的，这里设置为FMC_Bank1E_R即可，同样HAL库定义了FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE，直接填写这个宏定义标识符即可。

       3）Init：用于配置FMC外接SRAM或者相同时序设备时的基本参数，是我们接触最多的参数。

       4）Lock：用于配置锁状态。

       5）State：SRAM设备访问状态。

       6）hdma：用于配置关联DMA句柄。

       其中成员变量Init是FMC_NORSRAM_InitTypeDef结构体指针类型，该变量才是真正用来设置SRAM控制接口参数的。下面详细了解这个结构体定义：

typedef struct
{
  uint32_t NSBank;             /* 存储区块号 */               
  uint32_t DataAddressMux;      /* 地址/数据复用使能 */              
  uint32_t MemoryType;         /* 存储器类型 */
  uint32_t MemoryDataWidth;     /* 存储器数据宽度 */
  uint32_t BurstAccessMode;     /* 使能或者禁止突发模式 */
  uint32_t WaitSignalPolarity; /* 设置等待信号的极性 */
  uint32_t WaitSignalActive;    /* 等待状态之前或等待状态期间 */
  uint32_t WriteOperation;      /* 存储器写使能 */
  uint32_t WaitSignal;         /* 使能或者禁止通过等待信号来插入等待状态 */
  uint32_t ExtendedMode;       /* 使能或者禁止使能扩展模式 */
  uint32_t AsynchronousWait;    /* 用于异步传输期间，使能或者禁止等待信号 */
  uint32_t WriteBurst;         /* 用于使能或者禁止异步的写突发操作 */
  uint32_t ContinuousClock;     /* 使能或者禁止FMC时钟输出到外部存储设备 */
  uint32_t WriteFifo;          /* 使能或者禁止写 FIFO */
  uint32_t PageSize;           /* 设置页大小 */
}FMC_NORSRAM_InitTypeDef;

       NSBank用来指定使用到的存储块区号，前面讲过，我们是使用的存储块区号1，所以选择值为FMC_NORSRAM_BANK1。

       DataAddressMux用来设置是否使能地址/数据复用,该变量仅对NOR/PSRAM有效，所以这里我们选择不使能地址/数据复用值FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE即可。

       MemoryType用来设置存储器类型，这里我们把LCD当SRAM使用，所以设置为FMC_MEMORY_TYPE_SRAM即可。

       MemoryDataWidth用来设置存储器数据总线宽度，可选8位还是16位，这里我们选择16位数据宽度FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16。

       WriteOperation用来设置存储器写使能，也就是是否允许写入。毫无疑问我们会进行存储器写操作，所以这里设置为FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE。

       ExtendedMode用来设置是否使能扩展模式，也就是是否允许读写使用不同时序，前面讲解过本实验读写采用不同时序，所以设置值为使能值FMC_EXTENDED_MODE_ENABLE。

       ContinuousClock用来设置启用/禁止FMC时钟输出到外部存储设备，这里仅当使用FMC_BCR1寄存器的时候需要启用，启用值为FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ASYNC。

       其他参数WriteBurst，BurstAccessMode，WaitSignalPolarity，WaitSignalActive，WaitSignal，AsynchronousWait等是用在突发访问和异步时序情况下，这里我们不做过多讲解。

       形参2 Timing和形参3 ExtTiming都是FMC_NORSRAM_TimingTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
  uint32_t AddressSetupTime;         /* 地址建立时间 */          
  uint32_t AddressHoldTime;          /* 地址保持时间 */            
  uint32_t DataSetupTime;            /* 数据建立时间 */              
  uint32_t BusTurnAroundDuration;      /* 总线周转阶段的持续时间 */      
  uint32_t CLKDivision;              /* CLK时钟输出信号的周期 */               
  uint32_t DataLatency;              /* 同步突发NOR FLASH的数据延迟 */       
  uint32_t AccessMode;               /* 异步模式配置 */      
}FMC_NORSRAM_TimingTypeDef;

       对于本实验，读速度比写速度慢得多，因此读写时序不一样，所以对于Timing和ExtTiming要设置了不同的值，其中Timing设置写时序参数，ExtTiming设置读时序参数。

       下面解析一下结构体的成员变量：

       AddressSetupTime用来设置地址建立时间。

       AddressHoldTime用来设置地址保持时间。

       DataSetupTime用来设置数据建立时间。

       BusTurnAroundDuration用来配置总线周转阶段的持续时间。

       CLKDivision用来配置CLK时钟输出信号的周期，以HCLK周期数表示。

       DataLatency用来设置同步突发NOR FLASH的数据延迟。

       AccessMode用来设置异步模式，取值范围为FMC_ACCESS_MODE_A、FMC_ACCESS_

       MODE_B、FMC_ACCESS_MODE_C和FMC_ACCESS_MODE_D，这里我们用是异步模式A，所以取值为FMC_ACCESS_MODE_A。

       l 函数返回值：

       HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

       l 注意事项：

       和其他外设一样，HAL库也提供了SRAM的初始化MSP回调函数，函数声明如下：

void HAL_SRAM_MspInit(SRAM_HandleTypeDef *hsram) ;

       2. FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init函数

       FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init函数是初始化扩展时序模式函数。其声明如下：

HAL_StatusTypeDef  FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init(
FMC_NORSRAM_EXTENDED_TypeDef *Device, FMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing,
uint32_t Bank, uint32_t ExtendedMode);

       l 函数描述：

       该函数用于初始化扩展时序模式。

       l 函数形参：

       形参1是FMC_NORSRAM_EXTENDED_TypeDef结构体类型指针变量，扩展模式寄存器基地址选择。

       形参2是FMC_NORSRAM_TimingTypeDef结构体类型指针变量，可以是读或者写时序结构体。

       形参3是储存区块号。

       形参4是使能或者禁止扩展模式。

       l 函数返回值：

       HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

       l 注意事项：

       该函数我们用于重新配置写或者读时序。

       FMC驱动LCD显示配置步骤 

       1）使能FMC和相关GPIO时钟，并设置好GPIO工作模式

       我们通过FMC控制LCD，所以先需要使能FMC以及相关GPIO口的时钟，并设置好GPIO的工作模式。

       2）设置FMC参数

       这里我们需要设置FMC的相关访问参数（数据位宽、访问时序、工作模式等），以匹配液晶驱动IC，这里我们通过HAL_SRAM_Init函数完成FMC参数配置，详见本例程源码。 

       3）初始化LCD

       由于我们例程兼容了很多种液晶驱动IC，所以先要读取对应IC的驱动型号，然后根据不同的IC型号来调用不同的初始化函数，完成对LCD的初始化。

       注意：这些初始化函数里面的代码，都是由LCD厂家提供，一般不需要改动，也不需要深究，我们直接照抄即可。

       4）实现LCD画点&读点函数 

       在初始化LCD完成以后，我们就可以控制LCD显示了，而最核心的一个函数，就是画点和读点函数，只要实现这两个函数，后续的各种LCD操作函数，都可以基于这两个函数实现。

       5）实现其他LCD操作函数

       在完成画点和读点两个最基础的LCD操作函数以后，我们就可以基于这两个函数实现各种LCD操作函数了，比如画线、画矩形、显示字符、显示字符串、显示数字等，如果不够用还可以根据自己需要来添加。详见本例程源码。

       25.3.2 程序解析

       1. LCD驱动代码

       这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。LCD驱动源码包括四个文件：lcd.c、lcd.h、lcd_ex.c和lcdfont.h。

       lcd.c和lcd.h文件是驱动函数和引脚接口宏定义以及函数声明等。lcd_ex.c存放各个LCD驱动IC的寄存器初始化部分代码，是lcd.c文件的补充文件，起到简化lcd.c文件的作用。lcdfont.h头文件存放了4种字体大小不一样的ASCII字符集（12*12、16*16、24*24和32*32）。这个跟oledfont.h头文件一样的，只是这里多了32*32的ASCII字符集，制作方法请回顾OLED实验。

       下面我们还是先介绍lcd.h文件，首先是LCD的引脚定义：

/* LCD部分引脚定义
 * LCD D0~D15引脚直接在函数lcd_init()中定义
 */
#define LCD_WR_GPIO_PORT            GPIOB
#define LCD_WR_GPIO_PIN             GPIO_PIN_2
#define LCD_WR_GPIO_AF              GPIO_AF12_FMC
#define LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE()    do{__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();}while (0)
 
#define LCD_RD_GPIO_PORT            GPIOA
#define LCD_RD_GPIO_PIN             GPIO_PIN_5
#define LCD_RD_GPIO_AF              GPIO_AF12_FMC
#define LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE()    do{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();}while (0)
 
#define LCD_BL_GPIO_PORT            GPIOD
#define LCD_BL_GPIO_PIN             GPIO_PIN_15
#define LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE()    do{__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();}while (0)
 
#define LCD_CS_GPIO_PORT            GPIOD
#define LCD_CS_GPIO_PIN             GPIO_PIN_12
#define LCD_CS_GPIO_AF              GPIO_AF12_FMC
#define LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE()    do{__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();}while (0)
 
#define LCD_RS_GPIO_PORT            GPIOE
#define LCD_RS_GPIO_PIN             GPIO_PIN_10
#define LCD_RS_GPIO_AF              GPIO_AF12_FMC
#define LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE()    do{__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();}while (0)
 
/* LCD引脚操作 */
#define LCD_BL(x)                   do { (x) ?                           \
   HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_PORT, LCD_BL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET):   \
   HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_PORT, LCD_BL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                                    } while (0)
 
/* FMC相关参数定义
 * 默认通过FMC的存储块1来连接LCD，存储块1有4个片选（FMC_NE1~4）对应FMC存储块1
* 的4个区域块
 */
#define LCD_FMC_NEX                1     /* 使用FMC_NE1连接LCD_CS，范围：1~4 */
#define LCD_FMC_AX                 15    /* 使能FMC_A18连接LCD_RS，范围：0~25 */

       第一部分的宏定义是LCD RST/WR/RD/BL/CS/RS 引脚定义，需要注意的是：LCD的RST引脚和系统复位脚连接在一起，所以不用单独使用一个IO口（节省一个IO口）。

       第二部分的宏定义是LCD_FMC_NEX和LCD_FMC_AX，这两个宏定义是为计算LCD的基地址LCD_BASE而定义的。其中LCD_FMC_NEX是FMC的存储区块号，取值范围只能是: 1~4，因为LCD的驱动用到块1，所以我们默认取值为1。而LCD_FMC_AX是对应LCD_RS引脚的IO口的复用功能，开发板上LCD_RS引脚硬件连接PE10，PE10要复用为FMC_A15引脚。所以LCD_FMC_AX定义为15，15对应着FMC_A15，取值范围是: 0 ~ 25。

       下面介绍我们在lcd.h里面定义的一个重要的结构体：

/* LCD重要参数集 */
typedef struct
{
    uint16_t width;      /* LCD 宽度 */
    uint16_t height;     /* LCD 高度 */
    uint16_t id;          /* LCD ID */
    uint8_t dir;          /* 横屏还是竖屏控制：0，竖屏；1，横屏。 */
    uint16_t wramcmd;    /* 开始写gram指令 */
    uint16_t setxcmd;    /* 设置x坐标指令 */
    uint16_t setycmd;    /* 设置y坐标指令 */
} _lcd_dev;
 
/* LCD参数 */
extern _lcd_dev lcddev;     /* 管理LCD重要参数 */
 
/* LCD的画笔颜色和背景色 */
extern uint32_t  g_point_color;     /* 默认红色 */
extern uint32_t  g_back_color;      /* 背景颜色.默认为白色 */

       该结构体用于保存一些LCD重要参数信息，比如LCD的长宽、LCD ID（驱动IC型号）、LCD横竖屏状态等，这个结构体虽然占用了十几个字节的内存，但是却可以让我们的驱动函数支持不同尺寸的LCD，同时可以实现LCD横竖屏切换等重要功能，所以还是利大于弊的。最后声明_lcd_dev结构体类型变量lcddev，lcddev在lcd.c中定义。

       紧接着就是g_point_color和g_back_color变量的声明，它们也是在lcd.c中被定义。g_point_color变量用于保存LCD的画笔颜色，g_back_color则是保存LCD的背景色。

       下面是LCD背光控制IO口的宏定义：

/* LCD背光控制 */
#define LCD_BL(x)   do{ x ?
        \ HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_PORT, LCD_BL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) :   \ HAL_GPIO_WritePin(LCD_BL_GPIO_PORT, LCD_BL_GPIO_PIN,GPIO_PIN_RESET);
       }while(0)

       我们知道TFTLCD的RS接在FMC的A15（即PE10）上面，CS接在FMC_NE1（即PD12）上，并且是16位数据总线。我们使用的是FMC存储器1的第1区，所以我们定义如下LCD操作结构体：

/* LCD地址结构体 */
typedef struct
{
    volatile uint16_t LCD_REG;
    volatile uint16_t LCD_RAM;
} LCD_TypeDef;
 
 
/* LCD_BASE的详细计算方法：
 * 一般使用FMC的存储块1来驱动TFTLCD液晶屏（MCU屏），存储块1地址范围总大小为256MB，
* 均分成4区域块：
 * 存储块1区域块1（FMC_NE1）地址范围：0x60000000~0x63FFFFFF
 * 存储块1区域块2（FMC_NE2）地址范围：0x64000000~0x67FFFFFF
 * 存储块1区域块3（FMC_NE3）地址范围：0x68000000~0x6BFFFFFF
 * 存储块1区域块4（FMC_NE4）地址范围：0x6C000000~0x6FFFFFFF
 *
 * 需要根据硬件连接方式选择合适的片选（连接LCD_CS）和地址线（连接LCD_RS）
 * 正点原子 H7R7开发板使用FMC_NE1连接LCD_CS，FMC_A15连接LCD_RS，16位数据线，
* 计算方法如下：
 * 首先FMC_NE1的基地址为: 0x60000000；FMC_NEx（x=1~4）的基址为:
* 0x60000000 + (0x4000000 * (x - 1))
 * FMC_A15对应地址值：2^15 * 2 = 0x10000；FMC_Ay（y=0~25）的地址为：2^y * 2
 *
 * LCD->LCD_REG，对应LCD_RS = 0（LCD寄存器）；LCD->LCD_RAM，对应LCD_RS = 1
*（LCD数据）
 * LCD->LCD_RAM的地址为：0x60000000 + 0x10000 = 0x60010000
 * LCD->LCD_REG的地址为：LCD->LCD_RAM之外的任意地址
 * 由于使用了结构体管理LCD_REG和LCD_RAM（LCD_REG在前，LCD_RAM在后，均为16位数据宽度）
 * 因此结构体的基地址（LCD_BASE） = LCD_RAM - sizeof(LCD_REG) = 0x6000FFFE
 *
 * 更加通用的计算公式为（LCD_CS接片选脚FMC_NEx（x=1~4），（LCD_RS接地址线FMC_Ay（y=0~25））：
 * LCD_BASE = (0x60000000 + (0x4000000 * (x - 1))) | (2^y * 2 - 2)
 * 等效于（使用移位操作）
 * LCD_BASE = (0x60000000 + (0x4000000 * (x - 1))) | ((1 << y) * 2 - 2)
 */
#define LCD_BASE        (uint32_t)((0x60000000 + (0x4000000 * (LCD_FMC_NEX –
1))) | (((1 << LCD_FMC_AX) * 2) - 2))
#define LCD             ((LCD_TypeDef *)LCD_BASE)

       其中LCD_BASE，必须根据我们外部电路的连接来确定，即根据前面介绍的LCD_FMC_NEX和LCD_FMC_AX宏定义的值来确定。我们使用Bank1.sector1，把宏定义LCD_FMC_NEX的值代入(0X60000000 + (0X4000000 * (LCD_FMC_NEX - 1)))得到的就是存储区的基地址，即0x60000000。而FMC_A15对应地址值为(((1 << LCD_FMC_AX) * 2) -2))，代入LCD_FMC_AX的值得到0x0000 FFFE，所以LCD_BASE表示的地址值为0x60000000 | 0x0000 FFFE。

       上面是直接代入我们给出的公式进行计算，但是很多朋友不太明白FMC_A15对应地址值怎么来的。下面我们来解析一下，以FMC_A15为例，0x0000 FFFE转换成二进制就是：1111 1111 1111 1110。从表25.1.2.2知道16位数据时，地址右移一位对齐，那么实际对应到地址引脚的时候，就是：[A15:A0]=1111 1111 1111 1100，此时A15是0，但是如果16位地址再加1（注意：对应到8位地址是加2，即0x0000 FFFE +0X02），那么：[A15:A0]=1 0000 0000 0000 0000，这时A15就是1了，即实现了对RS的0和1的控制。

       定义LCD的时候，我们将LCD_BASE这个地址强制转换为LCD_TypeDef结构体地址，那么可以得到LCD->LCD_REG的地址就是0x6000 FFFE，地址右移一位对齐后对应A15的状态为0(即RS=0)，而LCD->LCD_RAM的地址就是0x6001 0000（结构体地址自增），地址右移一位对齐后对应A15的状态为1（即RS=1）。

       所以，有了这个定义，当我们要往LCD写命令/数据的时候，可以这样写：

LCD->LCD_REG = CMD;   /* 写命令 */
LCD->LCD_RAM = DATA;  /* 写数据 */

       而读的时候反过来操作就可以了，如下所示：

CMD = LCD->LCD_REG;  /* 读LCD寄存器 */
DATA = LCD->LCD_RAM; /* 读LCD数据 */

       这其中，CS、WR、RD和IO口方向都是由FMC硬件自动控制，不需要我们手动设置了。

       最后是一些其他的宏定义，包括LCD扫描方向和颜色，以及SSD1963相关配置参数。

       下面开始对lcd.c文件介绍，先看LCD初始化函数，其定义如下：

/**
 * @brief   初始化LCD
 * @param   无
 * @retval  无
 */
void lcd_init(void)
{
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef rcc_periph_clk_init_struct = {0};
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
    FMC_NORSRAM_TimingTypeDef fmc_read_timing_struct = {0};
    FMC_NORSRAM_TimingTypeDef fmc_write_timing_struct = {0};
    
    /* 配置时钟源 */
    rcc_periph_clk_init_struct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_FMC;
    rcc_periph_clk_init_struct.FmcClockSelection = RCC_FMCCLKSOURCE_HCLK;
    HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&rcc_periph_clk_init_struct);
    
    /* 使能时钟 */
    LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE();
    
    /* 配置LCD BL引脚 */
    gpio_init_struct.Pin = LCD_BL_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
    /* 配置FMC读时序 */
    fmc_read_timing_struct.AddressSetupTime = 15;
    fmc_read_timing_struct.AddressHoldTime = 0;
    fmc_read_timing_struct.DataSetupTime = 107;
    fmc_read_timing_struct.AccessMode = FMC_ACCESS_MODE_A;
    
    /* 配置FMC写时序 */
    fmc_write_timing_struct.AddressSetupTime = 15;
    fmc_write_timing_struct.AddressHoldTime = 0;
    fmc_write_timing_struct.DataSetupTime = 20;
    fmc_write_timing_struct.AccessMode = FMC_ACCESS_MODE_A;
    
    /* 配置FMC */
    g_sram_handle.Instance = FMC_NORSRAM_DEVICE;
    g_sram_handle.Extended = FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;
    g_sram_handle.Init.NSBank = FMC_NORSRAM_BANK1;
    g_sram_handle.Init.DataAddressMux = FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;
    g_sram_handle.Init.MemoryType = FMC_MEMORY_TYPE_SRAM;
    g_sram_handle.Init.MemoryDataWidth = FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;
    g_sram_handle.Init.BurstAccessMode = FMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;
    g_sram_handle.Init.WaitSignalPolarity = FMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW;
    g_sram_handle.Init.WaitSignalActive = FMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;
    g_sram_handle.Init.WriteOperation = FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;
    g_sram_handle.Init.WaitSignal = FMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;
    g_sram_handle.Init.ExtendedMode = FMC_EXTENDED_MODE_ENABLE;
    g_sram_handle.Init.AsynchronousWait = FMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;
    g_sram_handle.Init.WriteBurst = FMC_WRITE_BURST_DISABLE;
    g_sram_handle.Init.ContinuousClock = FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ASYNC;
    g_sram_handle.Init.WriteFifo = FMC_WRITE_FIFO_ENABLE;
    g_sram_handle.Init.PageSize = FMC_PAGE_SIZE_NONE;
    
HAL_SRAM_Init(&g_sram_handle, &fmc_read_timing_struct, 
&fmc_write_timing_struct);
    delay_ms(50);
    
    /* 尝试读取ILI9341的ID */
    lcd_wr_regno(0xD3);
    lcddev.id = lcd_rd_data();                  /* 无效数据 */
    lcddev.id = lcd_rd_data();                  /* 读取到0x00 */
    lcddev.id = lcd_rd_data() << 8;             /* 读取到0x93 */
    lcddev.id |= lcd_rd_data();                 /* 读取到0x41 */
    if (lcddev.id != 0x9341)                    /* 尝试读取ST7789的ID */
    {
        lcd_wr_regno(0x04);
        lcddev.id = lcd_rd_data();              /* 无效数据 */
        lcddev.id = lcd_rd_data();              /* 读取到0x85 */
        lcddev.id = lcd_rd_data() << 8;         /* 读取到0x85 */
        lcddev.id |= lcd_rd_data();             /* 读取到0x52 */
        if (lcddev.id == 0x8552)                /* 将ST7789的ID记为0x7789 */
        {
            lcddev.id = 0x7789;
        }
        if (lcddev.id != 0x7789)                /* 尝试读取NT35310的ID */
        {
            lcd_wr_regno(0xD4);
            lcddev.id = lcd_rd_data();          /* 无效数据 */
            lcddev.id = lcd_rd_data();          /* 读取到0x01 */
            lcddev.id = lcd_rd_data() << 8;     /* 读取到0x53 */
            lcddev.id |= lcd_rd_data();         /* 读取到0x10 */
            if (lcddev.id != 0x5310)            /* 尝试读取ST7796的ID */
            {
                lcd_wr_regno(0XD3);
                lcddev.id = lcd_rd_data();
                lcddev.id = lcd_rd_data();
                lcddev.id = lcd_rd_data();
                lcddev.id <<= 8;
                lcddev.id |= lcd_rd_data();
                if (lcddev.id != 0x7796)     /* 尝试读取NT35510的ID */
                {
                    /* 发送密钥（厂家提供） */
                    lcd_write_reg(0xF000, 0x0055);
                    lcd_write_reg(0xF001, 0x00AA);
                    lcd_write_reg(0xF002, 0x0052);
                    lcd_write_reg(0xF003, 0x0008);
                    lcd_write_reg(0xF004, 0x0001);
                    
                    lcd_wr_regno(0xC500);
                    lcddev.id = lcd_rd_data() << 8;    /* 读取到0x80 */
                    lcd_wr_regno(0xC501);
                    lcddev.id |= lcd_rd_data();        /* 读取到0x00 */
                    delay_ms(5);
/* 因为此NT5510的指令恰好为SSD1963的软件复位指令 */
                    if (lcddev.id != 0x5510)  
                    /* 尝试读取ILI9806的ID */
                    {
                        lcd_wr_regno(0XD3);
                        lcddev.id = lcd_rd_data();
                        lcddev.id = lcd_rd_data();
                        lcddev.id = lcd_rd_data();
                        lcddev.id <<= 8;
                        lcddev.id |= lcd_rd_data();
                        if (lcddev.id != 0x9806) 
                        /* 尝试读取SSD1963的ID */
                        {
                            lcd_wr_regno(0xA1);
                            lcddev.id = lcd_rd_data();
                            lcddev.id = lcd_rd_data() << 8;  
                            /* 读取到0x57 */
                            lcddev.id |= lcd_rd_data();  /* 读取到0x61 */
                            if (lcddev.id == 0x5761)  
                            /* 将SSD1963的ID记为0x1963 */
                            {
                                lcddev.id = 0x1963;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    if (lcddev.id == 0x7789)
    {
        lcd_ex_st7789_reginit();            /* 执行ST7789初始化 */
    }
    else if (lcddev.id == 0x9341)
    {
        lcd_ex_ili9341_reginit();           /* 执行ILI9341初始化 */
    }
    else if (lcddev.id == 0x5310)
    {
        lcd_ex_nt35310_reginit();           /* 执行NT35310初始化 */
    }
    else if (lcddev.id == 0x7796)
    {
        lcd_ex_st7796_reginit();            /* 执行ST7796初始化 */
    }
    else if (lcddev.id == 0x5510)
    {
        lcd_ex_nt35510_reginit();           /* 执行NT35510初始化 */
    }
    else if (lcddev.id == 0x9806)
    {
        lcd_ex_ili9806_reginit();           /* 执行ILI9806初始化 */
    }
    else if (lcddev.id == 0x1963)
    {
        lcd_ex_ssd1963_reginit();           /* 执行SSD1963初始化 */
        lcd_ssd_backlight_set(100);         /* 背光设置为最亮 */
    }
    
    /* 初始化完成后，提速 */
if ((lcddev.id == 0x9341) || (lcddev.id == 0x1963)||(lcddev.id == 0x7789)) 
/* 9341/1963/7789 */
    {
        fmc_write_timing_struct.AddressSetupTime = 7;
        fmc_write_timing_struct.DataSetupTime = 7;
        FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init(g_sram_handle.Extended, 
&fmc_write_timing_struct, g_sram_handle.Init.NSBank, 
g_sram_handle.Init.ExtendedMode);
    }
    else if ((lcddev.id == 0x5310) ||          /* 5310/7796/5510/9806 */
             (lcddev.id == 0x7796) ||
             (lcddev.id == 0x5510) ||
             (lcddev.id == 0x9806))
    {
        fmc_write_timing_struct.AddressSetupTime = 5;
        fmc_write_timing_struct.DataSetupTime = 5;
        FMC_NORSRAM_Extended_Timing_Init(g_sram_handle.Extended, 
&fmc_write_timing_struct, g_sram_handle.Init.NSBank, 
g_sram_handle.Init.ExtendedMode);
    }
    
    lcd_display_dir(0);             /* 默认设置为竖屏 */
    LCD_BL(1);                      /* 点亮背光 */
    lcd_clear(WHITE);               /* 清屏 */
}

        该函数先对FMC相关IO进行初始化，然后使用HAL_SRAM_Init函数初始化FMC控制器，同时我们使用HAL_SRAM_MspInit回调函数来初始化相应的IO口，最后读取LCD控制器的型号，根据控制IC的型号执行不同的初始化代码，这样提高了整个程序的通用性。为了简化lcd.c的初始化程序，不同控制IC的芯片对应的初始化程序（如：lcd_ex_st7789_reginit()、lcd_ex_ili9341_reginit()等）我们放在lcd_ex.c文件中，这些初始化代码完成对LCD寄存器的初始化，由LCD厂家提供，一般是不需要做任何修改的，我们直接调用就可以了。

       下面是6个简单，但是很重要的函数：

/**
 * @brief        LCD写数据
 * @param        data: 要写入的数据
 * @retval       无
 */
void lcd_wr_data(volatile uint16_t data)
{
    data = data;            /* 使用-O2优化的时候,必须插入的延时 */
    LCD->LCD_RAM = data;
}
 
/**
 * @brief        LCD写寄存器编号/地址函数
 * @param        regno: 寄存器编号/地址
 * @retval       无
 */
void lcd_wr_regno(volatile uint16_t regno)
{
    regno = regno;         /* 使用-O2优化的时候,必须插入的延时 */
    LCD->LCD_REG = regno;  /* 写入要写的寄存器序号 */
}
 
/**
 * @brief        LCD写寄存器
 * @param        regno:寄存器编号/地址
 * @param        data:要写入的数据
 * @retval       无
 */
void lcd_write_reg(uint16_t regno, uint16_t data)
{
    LCD->LCD_REG = regno;   /* 写入要写的寄存器序号 */
    LCD->LCD_RAM = data;    /* 写入数据 */
}
 
/**
 * @brief      LCD延时函数,仅用于部分在mdk -O1时间优化时需要设置的地方
 * @param      i:延时的数值
 * @retval       无
 */
static void lcd_opt_delay(uint32_t i)
{
    while (i--);
}
 
/**
 * @brief        LCD读数据
 * @param        无
 * @retval       读取到的数据
 */
static uint16_t lcd_rd_data(void)
{
volatile uint16_t ram;  /* 防止被优化 */
    lcd_opt_delay(2);
    ram = LCD->LCD_RAM;
    return ram;
}
 
/**
 * @brief       准备写GRAM
 * @param        无
 * @retval       无
 */
void lcd_write_ram_prepare(void)
{
    LCD->LCD_REG = lcddev.wramcmd;
}

       因为FMC自动控制了WR/RD/CS等这些信号，所以这6个函数实现起来都非常简单，我们就不多说，注意，上面有几个函数，我们添加了一些对MDK –O1优化的支持，去掉的话，在-O2优化的时候会出问题。这些函数实现功能见函数前面的备注，通过这几个简单函数的组合，我们就可以对LCD进行各种操作了。

       下面要介绍的函数是坐标设置函数，该函数代码如下：

/**
 * @brief       设置光标位置(对RGB屏无效)
 * @param       x,y: 坐标
 * @retval      无
 */
void lcd_set_cursor(uint16_t x, uint16_t y)
{
    if (lcddev.id == 0x1963)
    {
        if (lcddev.dir == 0)    /* 竖屏模式, x坐标需要变换 */
        {
            x = lcddev.width - 1 - x;
            lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
            lcd_wr_data(0);
            lcd_wr_data(0);
            lcd_wr_data(x >> 8);
            lcd_wr_data(x & 0xFF);
        }
        else                    /* 横屏模式 */
        {
            lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
            lcd_wr_data(x >> 8);
            lcd_wr_data(x & 0xFF);
            lcd_wr_data((lcddev.width - 1) >> 8);
            lcd_wr_data((lcddev.width - 1) & 0xFF);
        }
 
        lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
        lcd_wr_data(y >> 8);
        lcd_wr_data(y & 0xFF);
        lcd_wr_data((lcddev.height - 1) >> 8);
        lcd_wr_data((lcddev.height - 1) & 0xFF);
 
    }
    else if (lcddev.id == 0x5510)
    {
        lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
        lcd_wr_data(x >> 8);
        lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd + 1);
        lcd_wr_data(x & 0xFF);
        lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
        lcd_wr_data(y >> 8);
        lcd_wr_regno(lcddev.setycmd + 1);
        lcd_wr_data(y & 0xFF);
    }
    else    /* 9341/5310/7789/7796/9806 等设置坐标 */
    {
        lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
        lcd_wr_data(x >> 8);
        lcd_wr_data(x & 0xFF);
        lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
        lcd_wr_data(y >> 8);
        lcd_wr_data(y & 0xFF);
    }
}

       该函数实现将LCD的当前操作点设置到指定坐标(x,y)。因为9341/5310/1963/5510等的设置有些不太一样，所以进行了区别对待。

       接下来介绍画点函数，其定义如下：

/**
 * @brief         画点
 * @param        x,y: 坐标
 * @param        color: 点的颜色(32位颜色,方便兼容LTDC)
 * @retval       无
 */
void lcd_draw_point(uint16_t x, uint16_t y, uint32_t color)
{
    lcd_set_cursor(x, y);      /* 设置光标位置 */
    lcd_write_ram_prepare();    /* 开始写入GRAM */
    LCD->LCD_RAM = color;
}

       该函数实现比较简单，就是先设置坐标，然后往坐标写颜色。lcd_draw_point函数虽然简单，但是至关重要，其他几乎所有上层函数，都是通过调用这个函数实现的。

       下面介绍读点函数，用于读取LCD的GRAM，这里说明一下，为什么OLED模块没做读GRAM的函数，而这里做了。因为OLED模块是单色的，所需要全部GRAM也就1K个字节，而TFTLCD模块为彩色的，点数也比OLED模块多很多，以16位色计算，一款320×240的液晶，需要320×240×2个字节来存储颜色值，也就是也需要150K字节，这对任何一款单片机来说，都不是一个小数目了。而且我们在图形叠加的时候，可以先读回原来的值，然后写入新的值，在完成叠加后，我们又恢复原来的值。这样在做一些简单菜单的时候，是很有用的。这里我们读取TFTLCD模块数据的函数为lcd_read_point，该函数直接返回读到的GRAM值。该函数使用之前要先设置读取的GRAM地址，通过lcd_set_cursor函数来实现。lcd_read_point的代码如下：

/**
 * @brief        读取个某点的颜色值
 * @param        x,y:坐标
 * @retval       此点的颜色(32位颜色,方便兼容LTDC)
 */
uint32_t lcd_read_point(uint16_t x, uint16_t y)
{
    uint16_t r = 0, g = 0, b = 0;
 
    if (x >= lcddev.width || y >= lcddev.height)
    {
        return 0;               /* 超过了范围,直接返回 */
    }
 
    lcd_set_cursor(x, y);       /* 设置坐标 */
 
    if (lcddev.id == 0x5510)
    {
        lcd_wr_regno(0x2E00);   /* 5510 发送读GRAM指令 */
    }
    else
    {
        lcd_wr_regno(0x2E);     
/* 9341/5310/1963/7789/7796/9806 等发送读GRAM指令 */
    }
 
 
    r = lcd_rd_data();          /* 假读(dummy read) */
 
    if (lcddev.id == 0x1963)
    {
        return r;               /* 1963直接读就可以 */
    }
 
    lcd_opt_delay(2);
    r = lcd_rd_data();          /* 实际坐标颜色 */
    if (lcddev.id == 0x7796)    /* 7796 一次读取一个像素值 */
    {
        return r;
    }
    /* 9341/5310/5510/7789/9806要分2次读出 */
    lcd_opt_delay(2);
    b = lcd_rd_data();
g = r & 0xFF; 
/* 对于9341/5310/5510/7789/9806,第一次读取的是RG的值,R在前,G在后,各占8位 */
    g <<= 8;
return (((r >> 11) << 11) | ((g >> 10) << 5) | (b >> 11));  
/* ILI9341/NT35310/NT35510/ST7789/ILI9806需要公式转换一下 */
}

       在lcd_read_point函数中，因为我们的代码不止支持一种LCD驱动器，所以，我们根据不同的LCD驱动器（(lcddev.id）型号，执行不同的操作，以实现对各个驱动器兼容，提高函数的通用性。

       第十个要介绍的是字符显示函数lcd_show_char，该函数同前面OLED模块的字符显示函数差不多，但是这里的字符显示函数多了1个功能，就是能以叠加方式显示，或者以非叠加方式显示。叠加方式显示多用于在显示的图片上再显示字符。非叠加方式一般用于普通的显示。该函数实现代码如下：

/**
 * @brief       在指定位置显示一个字符
 * @param       x,y  : 坐标
 * @param       chr  : 要显示的字符:" "--->"~"
 * @param       size : 字体大小 12/16/24/32
 * @param       mode : 叠加方式(1); 非叠加方式(0);
 * @retval      无
 */
void lcd_show_char(uint16_t x, uint16_t y, char chr, uint8_t size, 
uint8_t mode, uint16_t color)
{
    uint8_t temp, t1, t;
    uint16_t y0 = y;
    uint8_t csize = 0;
    uint8_t *pfont = 0;
/* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2); 
/* 得到偏移后的值（ASCII字库是从空格开始取模，所以-' '就是对应字符的字库） */
    chr = chr - ' ';    
 
    switch (size)
    {
        case 12:
            pfont = (uint8_t *)asc2_1206[chr];  /* 调用1206字体 */
            break;
 
        case 16:
            pfont = (uint8_t *)asc2_1608[chr];  /* 调用1608字体 */
            break;
 
        case 24:
            pfont = (uint8_t *)asc2_2412[chr];  /* 调用2412字体 */
            break;
 
        case 32:
            pfont = (uint8_t *)asc2_3216[chr];  /* 调用3216字体 */
            break;
 
        default:
            return ;
    }
 
    for (t = 0; t < csize; t++)
    {
        temp = pfont[t];              /* 获取字符的点阵数据 */
        for (t1 = 0; t1 < 8; t1++)      /* 一个字节8个点 */
        {
            if (temp & 0x80)            /* 有效点,需要显示 */
            {
                lcd_draw_point(x, y, color);  /* 画点出来,要显示这个点 */
            }
            else if (mode == 0)               /* 无效点,不显示 */
            {
/* 画背景色,相当于这个点不显示(注意背景色由全局变量控制) */
                lcd_draw_point(x, y, g_back_color);
            }
            temp <<= 1;                      /* 移位, 以便获取下一个位的状态 */
            y++;
            if (y >= lcddev.height)return;   /* 超区域了 */
            if ((y - y0) == size)            /* 显示完一列了? */
            {
                y = y0;        /* y坐标复位 */
                x++;           /* x坐标递增 */
                if (x >= lcddev.width)return;  /* x坐标超区域了 */
                break;
            }
        }
    }
}

       在lcd_show_char函数里面，我们用到了四个字符集点阵数据数组asc2_1206、asc2_1608、asc2_2412和asc2_3216。

       lcd.c的函数比较多，其他的函数请大家自行查看源码，都有详细的注释。

       2. main.c代码

       在main.c里面编写如下代码：

int main(void)
{
    uint8_t x = 0;
uint8_t lcd_id[13];
 
    sys_mpu_config();                   /* 配置MPU */
    sys_cache_enable();                 /* 使能Cache */
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);    /* 配置时钟，600MHz */
    delay_init(600);                    /* 初始化延时 */
    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
 
sprintf((char *)lcd_id, "LCD ID:%04X", lcddev.id);  
/* 将LCD ID打印到lcd_id数组 */
 
    while(1)
    {
         switch (x)
        {
         case 0:lcd_clear(WHITE);break;
         case 1:lcd_clear(BLACK);break;
         case 2:lcd_clear(BLUE);break;
         case 3:lcd_clear(RED);break;
         case 4:lcd_clear(MAGENTA);break;
         case 5:lcd_clear(GREEN);break;
         case 6:lcd_clear(CYAN);break;
         case 7:lcd_clear(YELLOW);break;
         case 8:lcd_clear(BRRED);break;
         case 9:lcd_clear(GRAY);break;
         case 10:lcd_clear(LGRAY);break;
         case 11:lcd_clear(BROWN);break;
        }
        lcd_show_string(10, 40, 240, 32, 32, "STM32", RED);
        lcd_show_string(10, 80, 240, 24, 24, "TFTLCD TEST", RED);
        lcd_show_string(10, 110, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
        lcd_show_string(10, 130, 240, 16, 16, (char *)lcd_id,RED);
        
        if (++x == 12)
            x = 0;
        LED0_TOGGLE(); /* 红灯闪烁 */
        delay_ms(1000);
    }
}

       main函数功能主要是显示一些固定的字符，字体大小包括32*16、24*12、16*8和12*6四种，同时显示LCD驱动IC的型号，然后不停的切换背景颜色，每1s切换一次。而LED0也会不停的闪烁，指示程序已经在运行了。其中我们用到一个sprintf的函数，该函数用法同printf，只是sprintf把打印内容输出到指定的内存区间上，sprintf的详细用法，请百度学习。

       特别注意：

       usart_init函数，不能去掉，因为在lcd_init函数里面调用了printf，所以一旦去掉这个初始化，就会死机！实际上，只要你的代码有用到printf，就必须初始化串口，否则都会死机，即停在usart.c里面的fputc函数，出不来。

        25 .4 下载验证

       下载代码后，LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时可以看到TFTLCD模块的显示背景色不停切换，如图25.4.1所示：

图25.4.1 TFTLCD显示效果图