重学STM32--- FSMC+LCD

Posted 2020-07-04 小败qi

　　关于FSMC+LCD第一次学习完时候，自己也还是对这个不清不白，时而清楚，时而糊涂。这一次再次学习的话，不能在这样了，仔仔细细把STM32参考手册，原子的LCD实验看了一遍，又在网上找了好些关于FSMC+LCD的资料，终于彻底明白了，，，当然，叫我完全一个人独立的把这个LCD显示实验程序写出来还是不可能的，C语言还是有待提高，实战还是太少，看到别人写的代码，有些细节根本一点都想不到，更何况让自己去写。。。。

　　

　　收集的资料：

LCD有如下控制线：

CS：Chip Select 片选，低电平有效

RS：Register Select 寄存器选择

WR：Write 写信号，低电平有效

RD：Read 读信号，低电平有效

RESET：重启信号，低电平有效

DB0-DB15：数据线

假如这些线，全部用普通IO口控制。根据LCD控制芯片手册（大部分控制芯片时序差不多）：

如果情况如下：

DB0-DB15的IO全部为1（表示数据0xff），也可以为其他任意值，这里以0xff为例。

CS为0（表示选上芯片，CS拉低时，芯片对传入的数据才会有效）

RS为1（表示DB0-15上传递的是要被写到寄存器的值），如果为0，表示传递的是数据。

WR为0，RD为1（表示是写动作），反过来就是读动作。

RESET一直为高，如果RESET为低，会导致芯片重启。

这种情况，会导致一个值0xff被传入芯片，被LCD控制芯片当作写寄存器值去解析。LCD控制芯片收到DB0-15上的值之后，根据其他控制线的情况，它得出结论，这个0xff是用来设置寄存器的。一般情况下，LCD控制芯片会把传入的寄存器值的高8位当做寄存器地址（因为芯片内部肯定不止一个寄存器），低8位当做真正的要赋给对应寄存器值。这样，就完成了一个写LCD控制芯片内部寄存器的时序。

如果上述情况不变，只将RS置低，那么得到的情况如下：LCD控制芯片会把DB0-15上的数据当做单纯的数据值来处理。那么假如LCD处在画图状态，这个传入的值0xff，就会被显示到对应的点上，0xffff就表示白色，那么对应的点就是白色。在这个数据值传递过来之前，程序肯定会通过设置寄存器值，告诉LCD控制芯片要写的点的位置在哪里。

如果上述两种情况都不变，分别把WR和RD的信号反过来（WR=1，RD=0），那么写信号就会被变成读信号。读信号下，主控芯片需要去读DB0-15的值，而LCD控制芯片就会去设置DB0-15的值，从而完成读数据的时序。

读寄存器的时序麻烦一点。第一步，先要将WR和RD都置低，主控芯片通过DB0-15传入寄存器地址。第二步就和前面读数据一样，将WR置高，RD置低，读出DB0-15的值即可。在这整个的过程中，RS一直为低。

好了，上面就是IO直接控制LCD的方法。假如放到STM32里面，用IO直接控制显得效率很低。STM32有FSMC（其实其他芯片基本都有类似的总线功能），FSMC的好处就是你一旦设置好之后，WR、RD、DB0-DB15这些控制线和数据线，都是FSMC自动控制的。打个比方，当你在程序中写到：

*(volatile unsigned short int *)(0x60000000)=val;

那么FSMC就会自动执行一个写的操作，其对应的主控芯片的WE、RD这些脚，就会呈现出写的时序出来（即WE=0,RD=1），数据val的值也会通过DB0-15自动呈现出来(即FSMC-D0:FSMC-D15=val)。地址0x60000000会被呈现在数据线上（即A0-A25=0，地址线的对应最麻烦，要根据具体情况来，好好看看FSMC手册）。

那么在硬件上面，我们需要做的，仅仅是MCU和LCD控制芯片的连接关系：

WE-WR，均为低电平有效

RD-RD，均为低电平有效

FSMC-D0-15接LCD DB0-15

连接好之后，读写时序都会被FSMC自动完成。但是还有一个很关键的问题，就是RS没有接，CS没有接。因为在FSMC里面，根本就没有对应RS和CS的脚。怎么办呢？这个时候，有一个好方法，就是用某一根地址线来接RS。比如我们选择了A16这根地址线来接，那么当我们要写寄存器的时候，我们需要RS，也就是A16置高。软件中怎么做呢？也就是将FSMC要写的地址改成0x60020000，如下：

*(volatile unsigned short int *)(0x60020000)=val;

这个时候，A16在执行其他FSMC的同时会被拉高，因为A0-A18要呈现出地址0x60020000。0x60020000里面的Bit17=1，就会导致A16为1。

当要读数据时，地址由0x60020000改为了0x60000000，这个时候A16就为0了。

那么有朋友就会有疑问，第一，为什么地址是0x6xxxxxxx而不是0x0xxxxxxx；第二，CS怎么接；第三，为什么Bit17对应A16？

先来看前两个问题，大家找到STM32的FSMC手册，在FSMC手册里面，我们很容易找到，FSMC将0x60000000-0x6fffffff的地址用作NOR/PRAM（共256M地址范围）。而这个存储块，又被分成了四部分，每部分64M地址范围。当对其中某个存储块进行读写时，对应的NEx就会置低。这里，就解决了我们两个问题，第一，LCD的操作时序，和NOR/PRAM是一样的（为什么一样自己找找NOR/PRAM的时序看看），所以我们选择0x6xxxxxxx这个地址范围（选择这个地址范围，操作这个地址时，FSMC就会呈现出NOR/PRAM的时序）。第二，我们可以将NEx连接到LCD的CS，只要我们操作的地址是第一个存储块内即可（即0-0x3ffffff地址范围）。

第三个问题再来看一看FSMC手册关于存储器字宽的描述，我们发现，当外部存储器是16位时，硬件管脚A0-A24表示的是地址线A1-A25的值，所以我们要位移一下，Bit17的值，实际会被反应到A16这根IO来。关于数据宽度及位移的问题，初学的朋友可能会比较疑惑，当你接触了多NOR/PRAM这样的器件后，你会发现，很多芯片的总线，都是这样设计的，为的是节省地址线

 

 

 

第二个角度理解:

 

 

FSMC总线上看，LCD只有2个地址.

Bank1_LCD_C是写寄存器，此时RS=1,告诉LCD我在总线上输出数据的是寄存器的地址

Bank1_LCD_D是写数据，此时RS=0,告诉LCD我在总线上输出地数据是寄存器的数据或者GRAM的数据.

 

写寄存器数据按2步来:

第一步先往Bank1_LCD_C (对应RS=1),送寄存器的地址：*(__IO uint16_t *) (Bank1_LCD_C)= index;  接着在Bank1_LCD_D这个地址（对应RS=0),写入刚指向的寄存器的数据: *(__IO uint16_t *) (Bank1_LCD_D)= val;

 

为什么*(__IO uint16_t *) (Bank1_LCD_C)= index; 就是往 LCD 写寄存器呢？

 

 

这是一个16位的IO赋值操作,地址是Bank1_LCD_C,这个地址就是指向FSMC的 Bank1的NE1对应的地址空间。而LCD片选正是连接到NE1,具体地址要看RS接到哪一根地址线上。当CPU执行到这一条的时候，就会通过FSMC总线控制器在数据总线上进行一个地址为 Bank1_LCD_C的数据写操作，此操作自动完成CS信号，

RD信号，WR信号,以及地址总线数据(RS信号)的输出以及数据总线数据的输出.

 

其他的操作都是这两个操作组合完成。也就是我上面所说的，

"所有的寄存器地址和寄存器数据，以及 GRAM数据都是通过 IO0-IO15完成传输的，而不是FSMC的地址.这是容易搞混的一个地方.LCD的FSMC地址只有一根 ,就是RS."。

 

 

 

 

 

把TFT看做类似SRAM的存储器，只能接在 BANK1上。对应基地址是0x60000000.

而BANK1又有划分为四个片选,分别对应基地址:

NE1 0x600000000

NE2 0x640000000

NE3 0x680000000

NE4 0x6C0000000

所以每个NEx能寻址的空间大小为64M，也就是对应了FSMC的A0到A25 共26根地址线.

 

假如使用NE4接到为LCD的片选CS上，那么就对应基地址 0x6C000000,

如果RS接到地址线的 A0上，那么当 RS为0时对应的地址就是 LCD_REG = 0x6C000000,(其实你用0x6CFFFFF0是一样的，因为只用到一根地址线).

RS为1时对应的地址就是 LCD_RAM =0x6C000001,(0x6CFFFFF1一样对应 LCD_RAM,因为它一样对应 RS=1).

 

如果 RS接到 其他地址线上，情况是类似的。

比如接到 An上，那么

LCD_REG= 0x6C000000,

LCD_RAM= 0x6C000000 | (1<<n)

 

注意这个地址不是唯一的，只要这个地址能寻址到 BANK1 的 NE4上而且使 RS=0，那么就是 LCD_REG,使 RS=1，就是LCD_RAM.

 

 

 

 

 

对应Bank1_LCD_C 的地址，FSMC总线控制器在RS接的那根地址线输出的是 1，而对应Bank1_LCD_D，输出的0.

RS接的可不是GPIO,是FSMC地址总线的一根.FSMC进行读写操作的时候会在地址总线根据要读写的地址输出电平的.

RS接哪一根地址线虽然没有固定要求，但是一旦你确定要接哪一根，那么Bank_LCD_C和Bank_LCD_D也要随之确定，这可不是“自动的".

 

虽然没有手动操作GPIO来操作RS,但是你敲代码的时候可是手动指定 Bank1_LCD_C 或者 Bank1_LCD_D ，从而确定 RS的电平.

所谓的“自动”是指:不是通过操作GPIO来操作RS,而是直接根据地址总线地址的不同来完成操作RS,这两种方法的速度差别是非常大的.

 

 

如果是GPIO方式，先要通过操作GPIO 分别 输出 RS,CS,等的电平，然后再通过过GPIO操作输出数据，然后还要通过GPIO 再操作RD,WR,CS等的电平。

每操作一个GPIO都要好几个周期，加起来就非常慢了.

而FSMC是在一个FSMC写周期内就完成了这所有的动作

 

 

 

 

 

 

问题：RS如何选择：

#define Bank1_LCD_R    ((uint32_t)0x60000000)    //disp Reg ADDR

#define Bank1_LCD_D    ((uint32_t)0x60020000)   //disp Data ADDR

这里LCD选取的16位，将RS接在A16，则HADDR[25:1]对应FSMC_A[24:0];关键在于为什么？？？

 

从上面可以看出，LCD除了需要数据线之外，额外的地址线是不需要的~~~~~但是在STM32在进行FSMC总线操作时，所有的地址线还是会出现时序的，但是操纵LCD 不需要额外的地址线了，也就是FSMC_A[16:25]可以解放了，但是要注意一旦配置了FSMC，这些管脚还是会出现时序的；

 

现在我们向0x60000000这个块地址送出数据，当然这些数据肯定是16位的，因为是16位的LCD，由于RS(A16)为0，所以这个读写寄存器的操作;当向0x60020000写数据时，由于总线时序是要有地址写的，这时bit17就为高了，也就是RS为1了，这时所进行的操作就是读写RAM了！！！！

其中RS的选择可以是任意的，但一般还是选择，不用的地址线为好~~~~~

 

 

 

 

程序：（仅仅是FSMC初始化）

 

void LCD_Init()
{
RCC->AHBENR |= 1 << 8;            //开启FSMC时钟
RCC->APB2ENR |=1 << 3 | 1 << 5 | 1 << 6 | 1 << 8; //开启B,D,E,G时钟
RCC->APB2ENR |= 1 << 0; //开启AFIO

GPIOB->CRL &= 0xfffffff0;
GPIOB->CRL |= 0x00000003; //GPIOB0 推挽输出

GPIOD->CRL &= 0xff00ff00;
GPIOD->CRL |= 0x00bb00bb; //设置0,1,4,5为复用推挽输出
GPIOD->CRH &= 0x00fff000;
GPIOD->CRH |= 0xbb000bbb; //设置8,9,10,14,15为推挽输出

GPIOE->CRL &= 0x0fffffff;
GPIOE->CRL |= 0xb0000000; // 都是复用推挽输出
GPIOE->CRH &= 0x00000000;
GPIOE->CRH |= 0xbbbbbbbb; //

GPIOG->CRL &= 0xfffffff0;
GPIOG->CRL |= 0x0000000b;
GPIOG->CRH &= 0xfff0ffff;
GPIOG->CRH |= 0x000b0000;

FSMC_Bank1->BTCR[6] &= 0x00000000;
FSMC_Bank1->BTCR[6] |= 1 << 14| 1 << 12 | 0x01 << 4 | 0x00 << 2 | 1 << 0; //BCR4 扩展模式，写使能，16位，SRAM，存储块使能

FSMC_Bank1->BTCR[7] &= 0x00000000;
FSMC_Bank1->BTCR[7] |= 0x00 << 28 | 0x0000 << 20 | 0x0f << 8 | 0x01; //模式A，不分频，16hclk的读数据建立时间，1hclk的地址建立时间

FSMC_Bank1E->BWTR[6] &= 0x00000000;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（关于这个时钟设置我没找到）
FSMC_Bank1E->BWTR[6] |= 0x00 << 28 | 0x0000 << 20 | 0x03 << 8 | 0x00;//模式A，不分频，3hclk的写数据建立时间，0hclk的地址建立时间

然后读出自己的ID号，根据自己LCD驱动器的ID号选择LCD初始化序列了，不需要自己写的

}

其他的就是根据LCD的手册来读来写了，常用的命令也就几个

//写寄存器函数
//regval:寄存器值
void LCD_WR_REG(u16 regval)
{
LCD->LCD_REG=regval;//写入要写的寄存器序号
}
//写LCD数据
//data:要写入的值
void LCD_WR_DATA(u16 data)
{
LCD->LCD_RAM=data;
}
//读LCD数据
//返回值:读到的值
u16 LCD_RD_DATA(void)
{
vu16 ram; //防止被优化
ram=LCD->LCD_RAM;
return ram;
}
//写寄存器
//LCD_Reg:寄存器地址
//LCD_RegValue:要写入的数据
void LCD_WriteReg(u16 LCD_Reg,u16 LCD_RegValue)
{
LCD->LCD_REG = LCD_Reg; //写入要写的寄存器序号
LCD->LCD_RAM = LCD_RegValue;//写入数据
}
//读寄存器
//LCD_Reg:寄存器地址
//返回值:读到的数据
u16 LCD_ReadReg(u16 LCD_Reg)
{
LCD_WR_REG(LCD_Reg); //写入要读的寄存器序号
delay_us(5);
return LCD_RD_DATA(); //返回读到的值
}

 

 

 

typedef struct
{
vu16 LCD_REG; //写命令
vu16 LCD_RAM; //写数据

}LCD_TYPE;

#define LCD_BASE (unsigned int)(0x60000000 + 0x0c000000 + 0x000007FE)   //这个括号一定要打，否则会出现硬件错误（害我花了几个小时，没想到这里出错了）
#define LCD ((LCD_TYPE*)LCD_BASE)

这个是最关键的，只要这个龙明白了，就感觉LCD显示不是很难了，主要是画一下图形用C语言难写，显示字符串等等，这些都是看C语言学的怎么样了，，，