Arduino驱动ILI9341彩屏——颜色问题

Posted 2020-11-22 lyj00912

 

最近在淘宝的店铺上淘到了一块ILI9341的彩色液晶屏，打算研究一下如何使用。

淘宝店铺购买屏幕之后有附源代码可供下载，代码质量惨不忍睹，各种缩进不规范就不说了，先拿来试一下吧。

这是淘宝店铺代码的核心部分：

void setup()
{
  Lcd_Init();
 //LCD_Clear(0xf800);
}

void loop()
{  
   LCD_Clear(0xf800);
   LCD_Clear(0x07E0);
   LCD_Clear(0x001F);
  /*   
  for(int i=0;i<1000;i++)
  {
    Rect(random(300),random(300),random(300),random(300),random(65535)); // rectangle at x, y, with, hight, color
  }*/
  
//  LCD_Clear(0xf800);
}

代码里面的setup()和loop()是arduino特有的主函数，和普通C程序的main()函数一样。

setup()函数在开机时只运行一次，运行完之后就开始循环运行loop()函数。

程序先在setup()函数里做了一下初始化操作Lcd_Init()，接着开始连续用不同颜色清屏。

这里的LCD_Clear()就是清屏函数了，原型如下：

void LCD_Clear(unsigned int j)                   
{    
  unsigned int i,m;
 Address_set(0,0,240,320);
  //Lcd_Write_Com(0x02c); //write_memory_start
  //digitalWrite(LCD_RS,HIGH);
  digitalWrite(LCD_CS,LOW);


  for(i=0;i<240;i++)
    for(m=0;m<320;m++)
    {
      Lcd_Write_Data(j>>8);
      Lcd_Write_Data(j);

    }
  digitalWrite(LCD_CS,HIGH);   
}

缩进不规范就不吐槽了(；へ：)，连变量名都起得乱七八糟，简直惨不忍睹。稍微重写了一下函数，长这样：

void LCD_Clear(unsigned int color){
  Address_set(0,0,240,320);
  digitalWrite(LCD_CS,LOW);
  for(int i=0;i<240;i++){
    for(int m=0;m<320;m++){
      Lcd_Write_Data(color>>8);
      Lcd_Write_Data(color);
    }
  }
  digitalWrite(LCD_CS,HIGH);
}

这个函数先使用Address_set()设置了刷新区域，然后把LCD_CS针脚电压拉低，之后循环写入color。

color分两次写入，一次写入高八位(16位整形前面8个bit)，一次写入低八位。

看上去好像没什么问题，但loop()函数中LCD_Clear()却是直接用十六进制写入的。

写一个RGB()函数把RGB颜色转换成十六进制，不是更人性化吗？

读了一遍源代码，结果真的找到了店家的RGB函数：

int RGB(int r,int g,int b)
{return r << 16 | g << 8 | b;
}

还是不规范的缩进(╯︵╰)。但有总比没有好，输出红色试一下：

void setup()
{
  Lcd_Init();
  LCD_Clear(RGB(255,0,0));
}

void loop()
{  
   //nothing
}

出故障了。

 

 

 

Arduino重启后，屏幕输出了黑色！再试着排除一下故障，把RGB(255,0,0)改成RGB(0,255,0)，输出绿色试试：

 

 

 

 

结果输出了橙色！

之后我又反复尝试了，没有一次输出正确的颜色。莫非是这个RGB()函数有问题，淘宝店铺才用十六进制数字？

再仔细推导了一下：return r << 16 | g << 8 | b;把红色左移16位，绿色左移8位，蓝色不动，所以合成的二进制应该是这样的：

RRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB

R代表红色位，G代表绿色位，B代表蓝色位，每种颜色8位，总共24位。计算了一下可能性：

 

 

 总共1677万种可能，也就是1677万种颜色，这就是普通电脑的真彩颜色。但LCD_Clear()函数是这么写的：

Lcd_Write_Data(color>>8);
Lcd_Write_Data(color);

总的只能写入十六个bit，也就是16位，这和24位对不上号啊？

再回头看了一下，店铺代码的setup()函数中有这样一行白色清屏指令：

//LCD_Clear(0xf800);

0xf800换算成十进制，是63488，有没有感觉很接近一个数？

没错，就是65535，单个16位无符号整数的最大储存范围。

16位整型变量，顾名思义就是用16个0和1组成的变量。可以储存的整数范围是-32768 ~ 32767，32768 + 32767刚好等于65535，换算到二进制，就是1111111111111111,16个1。

 

这时，真相出现了——这台机器所采用的，是16位颜色，也被成为RGB565颜色模式。

 

早期的16位计算机由于架构的设计，一次只能处理一个16位二进制数。而图形显示对速度要求特别高，所以一个像素必须要用一个16进制数来表示，也就是16位颜色。

如果用采用24位颜色，就需要两个16进制数，也就是2Bytes，速度就慢了一半。

而每个像素都是使用红黄蓝三基色来显示的，所以一个16进制数必须分3份，来分别表示红、黄、蓝的数据。

这就出现了一个问题：

16 / 3 = 5.33333

红黄蓝三种颜色平均占用5.33333个bit。

可bit是计算机存储的基本单位，要么是1，要么是0，不能再分割。必须要有一种颜色多用一个位，才能充分单个利用16进制整数。

人体的绿色视锥细胞比较敏感，正好，那绿色就用6位，红色蓝色就用5位吧。

这就是著名的RGB565模式，总共能存储65535种颜色。

早期的游戏都采用这种模式，所以颜色不够丰富，很有特色：

 

 

 

 这块ILI9341显示屏模块（注意不是ILI9341芯片本身）也刚好只有16根数据引脚，所以就采用了这种RGB565的颜色模式。

找到了问题，那就改一下程序吧：

int RGB(int r,int g,int b)
{
  return r << 11 | g << 5 | b;
}

光改RGB()函数还不够，现在使用了RGB565模式，所以绿色范围是从0-63，红色、蓝色的范围是0-31。

所以还得改setup里面的清屏函数：

void setup()
{
  Lcd_Init();
  LCD_Clear(RGB(0,63,0));
}

重新下载了程序，屏幕成功显示，输出了正确的绿色！⁄(⁄⁄•⁄ω⁄•⁄⁄)⁄

 

 

 那么问题来了，开头店家给的LCD_Clear(0xf800)这条清屏指令，是怎么来的？毕竟他连RGB565都不知道呢！

这是我提供的一种可能性：

“0xf600试一下?”

“不行，太灰了！”

“那0xf700呢？”

“还是不行！老板，我们都试了一下午了，肯定是屏幕坏了！”

“加油，还差一点点了，肯定可以的！”

“0xf800好像还行，但是还是有点灰！”

“没关系，反正买家能点亮屏幕就行，其他的我们不管！”

“……”

所以这家淘宝店铺根本不知道自己在买什么。ヽ(￣▽￣)?