STM32-14-FSMC_LCD

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1. 显示器分类

2. LCD简介

• 简介：

  Liquid Crystal Display，即液晶显示器，利用液晶导电后透光性可变的特性，配合显示器光源、彩色滤波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技术的液晶显示器，也叫薄膜晶体管液晶显示器。

• 优点：

  1. 低成本：低至几块钱的价格
  2. 高解析度 ：高达500像素(500ppi)的分辨率，显示细腻
  3. 高对比度：高达1000:1的对比度，色彩清晰艳丽
  4. 响应速度快：高达1ms相应速度，显示效果好

• LCD的组成：
  

  ​ LCD（液晶显示器）的基本组成包括以下几个主要部分：

  • 玻璃基板（Glass Substrates）

    • 上玻璃基板（Top Glass Substrate）: 通常带有彩色滤光片，用于产生彩色图像。
    • 下玻璃基板（Bottom Glass Substrate）: 上面布有电极和TFT（薄膜晶体管）阵列，用于控制液晶分子的排列。

  • 背光源（Backlight）

    背光源提供必要的光源，通常由LED组成，光通过液晶层后形成可见图像。背光源的重要组成部分有：

    • 导光板（Light Guide Plate）: 将光均匀地分布在整个显示面板上。
    • 反射板（Reflector）: 反射光线，提高亮度。
    • 扩散板（Diffuser）: 使光均匀分布。

  • 驱动IC

    • 驱动IC是LCD屏幕的核心部件之一，负责控制液晶分子的排列，从而控制显示内容。驱动IC通常位于玻璃基板的边缘，通过电极与液晶层相连。驱动IC接收来自显示控制器的信号，并根据这些信号来调整液晶分子的排列，以实现所需的显示效果。

• LCD接口分类：

  接口	分辨率	特性
  MCU	≤800*480	带SRAM，无需频繁刷新，无需大内存，驱动简单
  RGB	≤1280*800	不带SRAM，需要实时刷新，需要大内存，驱动稍微复杂
  MIPI	4K	不带SRAM，支持分辨率高，省电，大部分手机屏用此接口

  1. MCU接口

  • 特点:

    • 简单控制：MCU（Microcontroller Unit）接口通常用于小尺寸、低分辨率的显示屏。控制简单，适合使用嵌入式系统进行开发。
    • 低速数据传输：MCU接口的传输速度相对较低，适合显示静态图片和简单的UI界面。
    • 常见类型：8080和6800并行接口是常见的MCU接口类型，通常有8位、16位、18位和24位数据线。
    • 应用场景：适用于家用电器、仪表盘、小型电子设备等不需要高刷新率和高分辨率显示的场景。

  • 优缺点：

    • 优点：控制简单、成本低、容易实现和调试。
    • 缺点：传输速度慢，不适合高分辨率和动态显示需求。
  2. RGB接口

  • 特点：

    • 高速数据传输：RGB接口通过多条并行数据线传输红、绿、蓝三种颜色的数据，适合高分辨率和高速刷新显示屏。
    • 色彩表现力强：支持24-bit、18-bit等高色深传输，能显示丰富的颜色细节。
    • 应用场景：广泛应用于笔记本电脑、平板电脑、电视和高端显示器。

  • 优缺点：

    • 优点：高传输速度、色彩丰富、适合动态视频和高分辨率图像。
    • 缺点：数据线多，连接复杂，布线成本高，对电磁干扰较敏感。
  3. MIPI接口

  • 特点：

    • 高带宽低功耗：MIPI（Mobile Industry Processor Interface） DSI（Display Serial Interface）是为移动设备设计的高带宽、低功耗接口，采用高速串行传输。
    • 差分信号传输：采用差分信号传输，具有抗干扰能力强的优点。
    • 集成度高：减少引脚数，提高数据传输效率，同时支持触摸屏控制信号的传输。
    • 应用场景：广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备等便携式电子设备。

  • 优缺点：

    • 优点：传输速度快、功耗低、抗干扰能力强、引脚数少，适合高分辨率和动态显示需求。
    • 缺点：设计和实现较复杂，对硬件设计和信号完整性要求高。

    总结：

    • MCU接口适合低分辨率、低刷新率的显示应用，控制简单、成本低，但传输速度慢。
    • RGB接口适合高分辨率、高刷新率的显示应用，传输速度快、色彩表现力强，但布线复杂、成本高。
    • MIPI接口则适合移动设备和便携式电子设备，具有高带宽、低功耗和强抗干扰能力的特点，但实现较复杂。

• ILI9341驱动芯片：
  

  1. MCU接口：可以使用8、9、16或18位接口进行通信；
  2. SPI接口：可以使用3线或4线SPI接口进行通信；
  3. RGB接口：可以使用6、16或18位接口进行通信。

• 三基色原理：
  

  在计算机中，颜色通常使用32位的格式表示，称为ARGB888格式，其中A表示Alpha通道，R、G、B分别表示红、绿、蓝三个颜色通道。在单片机中，由于资源限制，颜色通常以16位或24位表示，分别称为RGB565和RGB888格式，其中RGB565使用16位来表示颜色，而RGB888使用24位来表示颜色。

3. LCD驱动原理

• LCD驱动原理：

  LCD屏（MCU接口）驱动的核心是：驱动LCD驱动芯片
  

• LCD驱动过程：
  

• 8080时序：

  信号	名称	控制状态	作用
  CS	片选	低电平	选中器件，低电平有效，先选中，后操作
  WR	写	↑	写信号，上升沿有效，用于数据/命令写入
  RD	读	↑	读信号，上升沿有效，用于数据/命令读取
  RS	数据/命令	0=命/1=数	表示当前是读写数据还是命令，也叫DC信号
  D[15:0]	数据线	无	双向数据线，可以写入/读取驱动IC数据

  • 写时序
    

    void lcd_wr_data(uint16_t data)
    {
        	LCD_RS(1);		/* 操作数据 */
        	LCD_CS(0);		/* 选中 */
        	LCD_DATA_OUT(data);	/* 数据 */
        	LCD_WR(0);		/* WR低电平 */
        	LCD_WR(1);		/* WR高电平 */
        	LCD_CS(1);		/* 释放片选 */
    }
    

  • 读时序
    

    uint16_t  lcd_rd_data(void)
    {
    	uint16_t ram;  		/* 定义变量 */
     	LCD_RS(1);          /* 操作数据 */
        LCD_CS(0);			/* 选中 */
        LCD_RD(0);			/* RD低电平 */
       	ram = LCD_DATA_IN;  /* 读取数据 */
        LCD_RD(1);			/* RD高电平 */
        LCD_CS(1);			/* 释放片选 */
    	return ram；		   /* 返回读数 */
    }
    

4. LCD驱动芯片

• 驱动芯片用于控制LCD的各种显示功能，整体功能复杂。常见型号ILI9341/ST7789等 。

  一般我们只需要6条指令即可完成对LCD的基本使用

  指令(HEX)	名称	作用
  0XD3	读ID	用于读取LCD控制器的ID，区分型号用
  0X36	访问控制	设置GRAM读写方向，控制显示方向
  0X2A	列地址	一般用于设置X坐标
  0X2B	页地址	一般用于设置Y坐标
  0X2C	写GRAM	用于往LCD写GRAM数据
  0X2E	读GRAM	用于读取LCD的GRAM数据

  • 读ID指令
    

    具体步骤：

    1. 设置RS为低电平（0），表示要发送命令;
    2. 将命令0xD3（读ID指令）写入数据线D[15:0];
    3. 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC;
    4. 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC;
    5. 将RS设置为高电平（1），表示要读取数据;
    6. 将CS信号保持低电平，继续选中LCD驱动IC;
    7. 触发RD信号的上升沿，从LCD驱动IC读取数据
    8. 读取数据线D[15:0]上的数据，这就是LCD控制器型号。

  • 访问控制指令
    

    具体步骤：

    1. 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
    2. 将命令0x36（访问控制指令）写入数据线D[15:0]；
    3. 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
    4. 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
    5. 设置RS为高电平（1），表示要写入参数数据；
    6. 将参数数据（MX, MY, MV, BGR）写入数据线D[15:0]；
    7. 再次触发WR信号的上升沿，将参数数据写入LCD驱动IC；
    8. 将CS信号置为高电平，取消对LCD驱动IC的选中状态。

    

  • X坐标设置指令
    

    具体步骤：

    1. 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
    2. 将命令0x2A（X坐标设置指令）写入数据线D[15:0]；
    3. 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
    4. 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
    5. 设置RS为高电平（1），表示要写入参数数据；
    6. 将起始坐标（SC）写入数据线D[15:0]；
    7. 再次触发WR信号的上升沿，将起始坐标写入LCD驱动IC；
    8. 将结束坐标（EC）写入数据线D[15:0]；
    9. 再次触发WR信号的上升沿，将结束坐标写入LCD驱动IC；
    10. 将CS信号置为高电平，取消对LCD驱动IC的选中状态。

  • Y坐标设置指令
    

    具体步骤：

    1. 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
    2. 将命令0x2B（Y坐标设置指令）写入数据线D[15:0]；
    3. 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
    4. 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
    5. 设置RS为高电平（1），表示要写入参数数据；
    6. 将起始坐标（SP）写入数据线D[15:0]；
    7. 再次触发WR信号的上升沿，将起始坐标写入LCD驱动IC；
    8. 将结束坐标（EP）写入数据线D[15:0]；
    9. 再次触发WR信号的上升沿，将结束坐标写入LCD驱动IC；
    10. 将CS信号置为高电平，取消对LCD驱动IC的选中状态。

  • 写GRAM指令
    

    具体步骤：

    1. 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
    2. 将命令0x2C（写GRAM指令）写入数据线D[15:0]；
    3. 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
    4. 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
    5. 设置RS为高电平（1），表示要写入数据；
    6. 准备要写入的像素点的颜色值（RGB565格式），写入数据线D[15:0]；
    7. 再次触发WR信号的上升沿，将像素点的颜色值写入LCD驱动IC；
    8. 如果需要连续写入多个像素点，数据线会自动自增，无需重新设置坐标。

  • 读GRAM指令
    

    具体步骤：

    1. 设置RS为低电平（0），表示要发送命令；
    2. 将命令0x2E（读GRAM指令）写入数据线D[15:0]；
    3. 将CS信号置为低电平，选中LCD驱动IC；
    4. 触发WR信号的上升沿，将命令写入LCD驱动IC；
    5. 设置RS为高电平（1），表示要读取数据；
    6. 发送dummy数据，读取GRAM中的垃圾数据（dummy）；
    7. 依次读取R1G1和B1R2数据，每次读取一个像素点的颜色；
    8. 根据RGB565格式的颜色值，提取出红色、绿色和蓝色通道的值，并返回合并后的颜色值。

    在这个过程中，需要连续读取3次数据，每次读取一个像素点的颜色值。其中，dummy数据用于丢弃GRAM中的垃圾数据，实际上不会被使用。而读取R1G1和B1R2数据则是实际的颜色值数据，需要根据RGB565格式进行处理，提取出红色、绿色和蓝色通道的值，最终合并成完整的颜色值。

    读取某个点颜色函数代码：

    uint16_t lcd_rd_data(void)
    {
    	uint16_t ram;  		/* 定义变量 */
    	DATA_IN_MODE();	    /* 设置数据输入 */
     	LCD_RS(1);          /* 操作数据 */
        LCD_CS(0);			/* 选中 */
        LCD_RD(0);		    /* RD低电平 */
       	ram = LCD_DATA_IN;  /* 读取数据 */
        LCD_RD(1);		    /* RD高电平 */
        LCD_CS(1);			/* 释放片选 */
    	DATA_OUT_MODE();	/* 设置数据输出 */
    	return ram；		   /* 返回读数 */
    }
    
    uint16_t lcd_read_point(uint16_t x, uint16_t y)
    {
    	uint16_t r = 0, g = 0, b = 0;	/* 定义变量 */
    	lcd_set_cursor(x, y);		/* 设置坐标 */
     	lcd_wr_regno(0X2E);		    /* 发读点命令 */
     	r = lcd_rd_data();  		/* 假读 */
    	r = lcd_rd_data();  		/* 读rg */
    	b = lcd_rd_data(); 		    /* 读b */
        g = r & 0XFF;       	    /* 得到g值 */
    	return (((r >> 11) << 11) | ((g >> 2) << 5) | (b >> 11));
    }
    

    将红色、绿色和蓝色分量组合成一个16位的颜色值并返回：

    • 红色分量：将 r 右移11位，获得红色分量的高5位，再左移11位放到返回值的高5位。
    • 绿色分量：将 g 右移2位，获得绿色分量的高6位，再左移5位放到返回值的中6位。
    • 蓝色分量：将 b 右移11位，获得蓝色分量的高5位，直接放到返回值的低5位。

    这段代码通过指定坐标，发送读取命令，读取并组合红、绿、蓝三种颜色的分量，最后返回组合后的16位颜色值。每个颜色分量都经过适当的移位和合并操作，以符合16位颜色格式。

5. LCD基本驱动步骤

• LCD驱动的一般过程

  1. 电源初始化：

     • 打开LCD电源并进行复位。
     • 配置电源电压、时钟等参数。

  2. 硬件接口初始化：

     • 根据LCD的接口类型（MCU接口、RGB接口、MIPI接口等）配置MCU的GPIO引脚和通信协议。
       

  3. 寄存器配置：

     • 通过写入特定命令到LCD控制器寄存器来配置显示参数，例如分辨率、颜色格式、扫描方向等。

  4. 内存映射：

     • 将LCD的显示内存映射到MCU的地址空间，方便后续的读写操作。

  5. 显示测试：

     • 进行显示测试，例如填充屏幕、显示图像等，确保LCD初始化成功。

  8080底层操作函数

  8080接口是一种并行通信接口，常用于LCD与MCU之间的数据传输。8080底层操作函数：

  /* 8080 写数据 */
  void lcd_wr_data (uint16_t data)
  {
      LCD_RS(1);          /* 操作数据 */
      LCD_CS(0);          /* 选中 */
      LCD_DATA_OUT(data); /* 数据 */
      LCD_WR(0);          /* WR低电平 */
      LCD_WR(1);          /* WR高电平 */
      LCD_CS(1);          /* 释放片选 */
  }
  
  /* 8080 写命令 */
  void lcd_wr_regno(uint16_t regno)
  {
      LCD_RS(0);          /* RS=0,表示写寄存器 */
      LCD_CS(0);          /* 选中 */
      LCD_DATA_OUT(regno);/* 命令 */
      LCD_WR(0);          /* WR低电平 */
      LCD_WR(1);          /* WR高电平 */
      LCD_CS(1);          /* 释放片选 */
  }
  

  初始化LCD

  初始化LCD的过程包括设置电源、配置寄存器和初始化显示内存等步骤。

  /* 初始化LCD */
  void lcd_init(void)
  {
      GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
      
      LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_BL脚时钟使能 */
      LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_CS脚时钟使能 */
      LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_WR脚时钟使能 */
      LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_RD脚时钟使能 */
      LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_RS脚时钟使能 */
      LCD_DATA_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LCD_DATA脚时钟使能 */
      __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();
      __HAL_AFIO_REMAP_SWJ_NOJTAG(); /* 禁止JTAG, 使能SWD, 释放PB3,PB4两个引脚做普通IO用 */
      
      gpio_init_struct.Pin = LCD_BL_GPIO_PIN;
      gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;            /* 推挽复用 */
      gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */
      gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */
      HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* LCD_BL引脚模式设置(推挽输出) */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_CS_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_CS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_CS引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_WR_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_WR_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_WR引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_RD_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_RD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_RD引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_RS_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_RS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_RS引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_DATA_GPIO_PIN;
      gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;            /* 推挽输出 */
      HAL_GPIO_Init(LCD_DATA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);   /* LCD_DATA引脚模式设置 */
      
      LCD_WR(1);                  /* WR 默认高电平 */
      LCD_RD(1);                  /* RD 默认高电平 */
      LCD_CS(1);                  /* CS 默认高电平 */
      LCD_RS(1);                  /* RS 默认高电平 */
      LCD_DATA_OUT(0XFFFF);       /* DATA 默认高电平 */
  
      /* 读取ID */
      lcd_wr_regno(0xD3);
      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 假读 */
      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 00 */
      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 93 */
      lcddev.id <<= 8;
      lcddev.id |= lcd_rd_data();  /* 41 */
      
      printf("lcddev_id:%#x \r\n", lcddev.id);
      
      /* 完成初始化序列 */
      if (lcddev.id == 0x9341)
          lcd_ex_ili9341_reginit();
      else
          lcd_ex_st7789_reginit();
      
      /* 对LCD控制结构体赋值 */
      lcddev.width = 240;
      lcddev.height = 320;
      lcddev.setxcmd = 0x2A;
      lcddev.setycmd = 0x2B;
      lcddev.wramcmd = 0x2C;
      
      lcd_wr_regno(lcddev.setxcmd);
      lcd_wr_data(0);
      lcd_wr_data(0);
      lcd_wr_data((lcddev.width - 1) >> 8);
      lcd_wr_data((lcddev.width - 1) & 0XFF);
      lcd_wr_regno(lcddev.setycmd);
      lcd_wr_data(0);
      lcd_wr_data(0);
      lcd_wr_data((lcddev.height - 1) >> 8);
      lcd_wr_data((lcddev.height - 1) & 0XFF);
      
      /* 设置扫描方向 */
      lcd_write_reg(0x36, 1 << 3);
      
      /* 点亮背光 */
      LCD_BL(1);
      
      /* lcd_clear */
      lcd_clear(0xFFFF);
  }
  

  实现画点函数

  画点函数用于在指定位置显示一个像素点。

  /* 画点 */
  void lcd_draw_point(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color)
  {
      lcd_set_cursor(x, y);
      lcd_write_ram_prepare();
      lcd_wr_data(color);
  }
  

  实现读点函数

  读点函数用于读取指定位置的像素点颜色值。

  /* LCD读数据 */
  uint16_t lcd_rd_data(void)
  {
      volatile uint16_t ram;  /* 防止被优化 */
      
      GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
      /* LCD_DATA 引脚模式设置, 上拉输入, 准备接收数据 */
      gpio_init_struct.Pin = LCD_DATA_GPIO_PIN;
      gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
      gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
      gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
      HAL_GPIO_Init(LCD_DATA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); 
  
      LCD_RS(1);              /* RS=1,表示操作数据 */
      LCD_CS(0);
      LCD_RD(0);
      lcd_opt_delay(2);
      ram = LCD_DATA_IN;      /* 读取数据 */
      LCD_RD(1);
      LCD_CS(1);
       
      /* LCD_DATA 引脚模式设置, 推挽输出, 恢复输出状态 */
      gpio_init_struct.Pin = LCD_DATA_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_DATA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);   
  
      return ram;
  }
  
  /* 读点 */
  uint16_t  lcd_read_point (uint16_t x, uint16_t y)
  {
      uint16_t r = 0, g = 0, b = 0;   /* 定义变量 */
      
      lcd_set_cursor(x, y);           /* 设置坐标 */
      lcd_wr_regno(0X2E);             /* 发读点命令 */
      r = lcd_rd_data();              /* 假读 */
      r = lcd_rd_data();              /* 读rg */
      b = lcd_rd_data();              /* 读b */
      g = r & 0XFF;                   /* 得到g值 */
      return (((r >> 11) << 11) | ((g >> 2) << 5) | (b >> 11));
  }
  

6. FSMC介绍

1. FSMC简介

• Flexible Static Memory Controller ，灵活的静态存储控制器。
• 用途： 用于驱动SRAM，NOR FLASH，NAND FLASH及PC卡类型的存储器。 它的主要作用是简化对这些存储器的访问，通过配置FSMC外设，可以直接使用指针操作来修改存储单元的内容，而不需要程序员去实现复杂的时序控制。
• 配置好FSMC后，可以定义一个指针指向这些存储器的地址，然后通过对指针的操作来读写存储单元的内容。FSMC会自动完成读写命令和数据访问操作，不需要程序员去关心时序控制的细节。
• FSMC外设配置好就可以模拟出时序。F1/ F4(407)系列大容量型号，且引脚数目在100脚以上的芯片都有FSMC接口，F4/F7/H7系列就是FMC接口。

2. FSMC框图

1. 时钟逻辑控制

   时钟控制逻辑负责生成和管理FSMC操作所需的时钟信号。这些时钟信号用于同步FSMC内部操作以及与外部设备的通信。主要功能包括：

   • 时钟源选择：FSMC可以从系统时钟或其他预定时钟源获取时钟信号。时钟源的选择可能通过配置寄存器进行设置。
   • 时钟分频：FSMC内部可以对输入时钟信号进行分频，以生成适合不同操作速度的时钟。分频比通过特定的配置寄存器设置。
   • 时钟启停控制：根据需要，可以启动或停止FSMC的时钟，以节省功耗。时钟控制逻辑负责在需要时准确地启动或停止时钟信号。

2. 控制单元

   FSMC控制单元是FSMC的核心部分，负责管理与外部存储器的交互。主要功能包括：

   • 地址映射：将处理器生成的虚拟地址映射到外部存储器的物理地址。这涉及地址总线和片选信号的生成和管理。
   • 读写控制：生成读写操作的控制信号（如读使能、写使能）。这些信号用于协调处理器与外部存储器之间的数据传输。
   • 时序控制：FSMC控制单元负责控制读写操作的时序，以确保与外部存储器的通信符合时序要求。这包括设置和保持时间的控制。
   • 数据总线管理：管理数据总线的方向和数据传输。在读操作时，将外部存储器的数据传送到处理器；在写操作时，将处理器的数据传送到外部存储器。
   • 错误检测与纠正：在数据传输过程中进行错误检测，并在可能的情况下进行纠正，以确保数据完整性。

3. 通信引脚

   通信引脚是FSMC与外部设备（如SRAM、NOR Flash、NAND Flash等）进行实际物理连接的接口。主要引脚包括：
   

• 使用FSMC驱动LCD
  

  右边是FSMC控制屏幕的过程，使用的是HADDR总线， CPU通过HADDR总线将控制信息发送给FSMC，然后FSMC再控制SRAM。 8080总线是CPU直接控制屏幕的方式，而HADDR总线是通过配置FSMC来控制屏幕的方式 。

3. FSMC时序

• 模式1：
  • 这种模式适用于 SRAM/CRAM 存储器，其时序特性如下：
    • 在读操作时，输出使能（OE）在读时序片选过程不翻转。
    • 存在 NBL（Narrow Bus Low）信号，用于指示总线宽度。
    • 不存在 NADV（NAND Address Valid）信号。
• 拓展模式：
  • 拓展模式相对于模式1来说，读写时序时间参数设置可以不同，以满足存储器读写时序不一样的需求。
  • 拓展模式包括了模式A、模式B/2、模式C 和模式D，针对不同类型的存储器有不同的时序特性：
    • 模式A：适用于 SRAM/PSRAM（CRAM）存储器，与模式1类似，但是在读操作时，输出使能（OE）在读时序片选过程翻转。
    • 模式B/2：适用于 NOR FLASH 存储器，读操作时输出使能（OE）在读时序片选过程不翻转，不存在 NBL 信号，但有 NADV 信号。
    • 模式C：也适用于 NOR FLASH 存储器，读操作时输出使能（OE）在读时序片选过程翻转，不存在 NBL 信号，但有 NADV 信号。
    • 模式D：适用于带地址扩展的异步操作，读操作时输出使能（OE）在读时序片选过程翻转，不存在 NBL 信号，有 NADV 信号，且存在地址保存时间。
      

4. FSMC地址映射

针对FSMC存储块划分，可以进一步解释如下：

1. 外部存储器划分为四个存储块：这意味着STM32可以与四个不同的外部存储器设备通信，每个设备都具有独立的存储空间。
2. 每个存储块大小为256M字节：每个存储块都有256M字节的存储空间，可以容纳大量的数据。
3. FSMC存储块1划分为四个区：存储块1是FSMC的一个特定区域，它被分成了四个区域，每个区域管理64M字节的空间。这种划分方式可以帮助对存储器进行更灵活的管理和组织。

• HADDR与FSMC_A关系
  

• LCD的RS信号线与地址线关系
  

5. FSMC相关寄存器

• FSMC_BCR4、FSMC_BTR4、FSMC_BWTR4寄存器
  

• FSMC_BCRx寄存器
  

• FSMC_BTRx寄存器
  

• FSMC_BWTRx寄存器
  
  

6. FSMC相关库函数

HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Init ( SRAM_HandleTypeDef *hsram, 
									FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing, 
									FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *ExtTiming )

参数：

1. SRAM_HandleTypeDef *hsram：这是指向 SRAM 句柄结构的指针。该结构包含了 SRAM 模块的配置信息，如 SRAM 的基地址、数据宽度、存储器库编号等。
2. FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *Timing：这是指向 SRAM 读写访问时序结构的指针。FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef 结构定义了时序参数，如地址设置时间、数据保持时间、总线转换时间、时钟分频、数据延迟和访问模式等。
3. FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef *ExtTiming：这是指向扩展模式时序结构的指针（如果使用的话）。扩展模式允许在某些操作需要不同的时序时应用额外的时序配置。

功能：

HAL_SRAM_Init 函数通过配置 FSMC 接口中的时序参数来初始化 SRAM 设备。具体步骤如下：

1. 句柄初始化：函数首先初始化 SRAM 句柄 (hsram)，包括设置基地址和其他配置参数。
2. 时序配置：设置 FSMC 的读写时序参数，这包括：
   • 地址设置时间：在片选之前设置地址的时间。
   • 数据保持时间：在操作完成之前保持数据的时间。
   • 访问模式：如异步模式。
3. FSMC 配置：配置 FSMC 外设的时序参数，具体包括：
   • 设置 FSMC 控制寄存器，定义存储器类型、数据宽度、存储器库和读写时序参数。
   • 配置控制信号，如片选、输出使能和写入使能线。
4. 扩展模式（可选）：如果提供了 ExtTiming 参数（非空），函数将配置扩展模式时序参数。扩展模式允许对某些操作使用不同的读写时序。
5. 启用 FSMC：一旦设置了时序配置，启用 FSMC 控制器开始与 SRAM 通信。

7. 代码实现

• LCD初始化函数

  void lcd_init(void)
  {
      GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
      FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef fsmc_read_handle;
      FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef fsmc_write_handle;
  
      LCD_CS_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_CS脚时钟使能 */
      LCD_WR_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_WR脚时钟使能 */
      LCD_RD_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_RD脚时钟使能 */
      LCD_RS_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_RS脚时钟使能 */
      LCD_BL_GPIO_CLK_ENABLE();   /* LCD_BL脚时钟使能 */
      
      gpio_init_struct.Pin = LCD_CS_GPIO_PIN;
      gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                /* 推挽复用 */
      gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */
      gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */
      HAL_GPIO_Init(LCD_CS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_CS引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_WR_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_WR_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_WR引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_RD_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_RD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_RD引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_RS_GPIO_PIN;
      HAL_GPIO_Init(LCD_RS_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* 初始化LCD_RS引脚 */
  
      gpio_init_struct.Pin = LCD_BL_GPIO_PIN;
      gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;            /* 推挽输出 */
      HAL_GPIO_Init(LCD_BL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);     /* LCD_BL引脚模式设置(推挽输出) */
  
      g_sram_handle.Instance = FSMC_NORSRAM_DEVICE;
      g_sram_handle.Extended = FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;
      
      g_sram_handle.Init.NSBank = FSMC_NORSRAM_BANK4;                        /* 使用NE4 */
      g_sram_handle.Init.DataAddressMux = FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;     /* 地址/数据线不复用 */
      g_sram_handle.Init.MemoryDataWidth = FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;    /* 16位数据宽度 */
      g_sram_handle.Init.BurstAccessMode = FSMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;   /* 是否使能突发访问,仅对同步突发存储器有效,此处未用到 */
      g_sram_handle.Init.WaitSignalPolarity = FSMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW; /* 等待信号的极性,仅在突发模式访问下有用 */
      g_sram_handle.Init.WaitSignalActive = FSMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;      /* 存储器是在等待周期之前的一个时钟周期还是等待周期期间使能NWAIT */
      g_sram_handle.Init.WriteOperation = FSMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;       /* 存储器写使能 */
      g_sram_handle.Init.WaitSignal = FSMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;              /* 等待使能位,此处未用到 */
      g_sram_handle.Init.ExtendedMode = FSMC_EXTENDED_MODE_ENABLE;           /* 读写使用不同的时序 */
      g_sram_handle.Init.AsynchronousWait = FSMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;  /* 是否使能同步传输模式下的等待信号,此处未用到 */
      g_sram_handle.Init.WriteBurst = FSMC_WRITE_BURST_DISABLE;              /* 禁止突发写 */
  
      /* FSMC读时序控制寄存器 */
      fsmc_read_handle.AddressSetupTime = 0;      /* 地址建立时间(ADDSET)为1个HCLK 1/72M = 13.9ns (实际 > 200ns) */
      fsmc_read_handle.AddressHoldTime = 0;       /* 地址保持时间(ADDHLD) 模式A是没有用到 */
      /* 因为液晶驱动IC的读数据的时候，速度不能太快,尤其是个别奇葩芯片 */
      fsmc_read_handle.DataSetupTime = 15;        /* 数据保存时间(DATAST)为16个HCLK = 13.9 * 16 = 222.4ns */
      fsmc_read_handle.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A;    /* 模式A */
      
      /* FSMC写时序控制寄存器 */
      fsmc_write_handle.AddressSetupTime = 0;     /* 地址建立时间(ADDSET)为1个HCLK = 13.9ns */
      fsmc_write_handle.AddressHoldTime = 0;      /* 地址保持时间(ADDHLD) 模式A是没有用到 */
      /* 某些液晶驱动IC的写信号脉宽，最少也得50ns */
      fsmc_write_handle.DataSetupTime = 1;        /* 数据保存时间(DATAST)为2个HCLK = 13.9 * 2 = 27.8ns (实际 > 200ns) */
      fsmc_write_handle.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A;   /* 模式A */
      
      HAL_SRAM_Init(&g_sram_handle, &fsmc_read_handle, &fsmc_write_handle);
      delay_ms(50);
  
      /* 尝试9341 ID的读取 */
      lcd_wr_regno(0XD3);
      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* dummy read */
      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 读到0X00 */
      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 读取0x93 */
      lcddev.id <<= 8;
      lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读取0x41 */
  
      if (lcddev.id != 0X9341)    /* 不是 9341 , 尝试看看是不是 ST7789 */
      {
          lcd_wr_regno(0X04);
          lcddev.id = lcd_rd_data();      /* dummy read */
          lcddev.id = lcd_rd_data();      /* 读到0X85 */
          lcddev.id = lcd_rd_data();      /* 读取0X85 */
          lcddev.id <<= 8;
          lcddev.id |= lcd_rd_data();     /* 读取0X52 */
          
          if (lcddev.id == 0X8552)        /* 将8552的ID转换成7789 */
          {
              lcddev.id = 0x7789;
          }
  
          if (lcddev.id != 0x7789)        /* 也不是ST7789, 尝试是不是 NT35310 */
          {
              lcd_wr_regno(0XD4);
              lcddev.id = lcd_rd_data();  /* dummy read */
              lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 读回0X01 */
              lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 读回0X53 */
              lcddev.id <<= 8;
              lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 这里读回0X10 */
  
              if (lcddev.id != 0X5310)    /* 也不是NT35310,尝试看看是不是NT35510 */
              {
                  /* 发送秘钥（厂家提供,照搬即可） */
                  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);           /* 读取ID高8位 */
                  lcddev.id = lcd_rd_data();      /* 读回0X55 */
                  lcddev.id <<= 8;
  
                  lcd_wr_regno(0xC501);           /* 读取ID低8位 */
                  lcddev.id |= lcd_rd_data();     /* 读回0X10 */
                  delay_ms(5);
  
                  if (lcddev.id != 0X5510)        /* 也不是NT5510,尝试看看是不是SSD1963 */
                  {
                      lcd_wr_regno(0XA1);
                      lcddev.id = lcd_rd_data();
                      lcddev.id = lcd_rd_data();  /* 读回0X57 */
                      lcddev.id <<= 8;
                      lcddev.id |= lcd_rd_data(); /* 读回0X61 */
  
                      if (lcddev.id == 0X5761)lcddev.id = 0X1963; /* SSD1963读回的ID是5761H,为方便区分,我们强制设置为1963 */
                  }
              }
          }
      }
  
      /* 特别注意, 如果在main函数里面屏蔽串口1初始化, 则会卡死在printf
       * 里面(卡死在f_putc函数), 所以, 必须初始化串口1, 或者屏蔽掉下面
       * 这行 printf 语句 !!!!!!!
       */
      printf("LCD ID:%x\r\n", lcddev.id); /* 打印LCD ID */
  
      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 == 0x5510)
      {
          lcd_ex_nt35510_reginit();   /* 执行NT35510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 */
      }
  
      lcd_display_dir(0); /* 默认为竖屏 */
      LCD_BL(1);          /* 点亮背光 */
      lcd_clear(WHITE);
  }
  

• 主函数

  int main(void)
  {
      uint8_t lcd_id[12];
  
      HAL_Init();                                         /* 初始化HAL库 */
      sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);                 /* 设置时钟, 72Mhz */
      delay_init(72);                                     /* 延时初始化 */
      usart_init(115200);                                 /* 串口初始化为115200 */
      led_init();                                         /* 初始化LED */
      
      oled_init();
      
      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)
      {
          lcd_show_string(10, 40, 240, 32, 32, "STM32", GREEN);
          lcd_show_string(10, 80, 240, 24, 24, "TFTLCD TEST", BLUE);
          lcd_show_string(10, 110, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
          lcd_show_string(10, 130, 240, 16, 12, (char *)lcd_id, RED); /* 显示LCD ID */
          
          oled_show_string(0, 5, "STM32", 24);
          oled_show_string(0, 33, "TFTLCD TEST", 16);
          oled_show_string(0, 51, "ATOM@ALIENTEK", 12);
          oled_refresh_gram(); 
  
          LED0_TOGGLE(); /*红灯闪烁*/
          delay_ms(1000);
      }
  }
  

• 实验结果
  

声明：资料来源（战舰STM32F103ZET6开发板资源包）

1. Cortex-M3权威指南(中文).pdf
2. STM32F10xxx参考手册_V10（中文版）.pdf
3. STM32F103 战舰开发指南V1.3.pdf
4. STM32F103ZET6（中文版）.pdf
5. 战舰V4 硬件参考手册_V1.0.pdf