用單片機驅(qū)動LCD的應用架構(gòu)設計

/*
LCD驅(qū)動定義
*/
typedefstruct
{
u16id;

s32(*init)(DevLcd*lcd);
s32(*draw_point)(DevLcd*lcd,u16x,u16y,u16color);
s32(*color_fill)(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey,u16color);
s32(*fill)(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey,u16*color);
s32(*onoff)(DevLcd*lcd,u8sta);
s32(*prepare_display)(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey);
void(*set_dir)(DevLcd*lcd,u8scan_dir);
void(*backlight)(DevLcd*lcd,u8sta);
}_lcd_drv;

上面的接口，也就是對應的驅(qū)動，包含了一個驅(qū)動id號。

• id，驅(qū)動型號
• 初始化
• 畫點
• 將一片區(qū)域的點顯示某種顏色
• 將一片區(qū)域的點顯示某些顏色
• 顯示開關
• 準備刷新區(qū)域（主要彩屏直接DMA刷屏使用）
• 設置掃描方向
• 背光控制

顯示字符，劃線等功能，不屬于LCD驅(qū)動。應該歸類到GUI層。

LCD驅(qū)動框架

我們設計了如下的驅(qū)動框架：

設計思路：

1、中間顯示驅(qū)動IC驅(qū)動程序提供統(tǒng)一接口，接口形式如前面說的_lcd_drv結(jié)構(gòu)體。

2、各顯示IC驅(qū)動根據(jù)設備參數(shù)，調(diào)用不同的接口驅(qū)動。例如TFT就用8080驅(qū)動，其他的都用SPI驅(qū)動。SPI驅(qū)動只有一份，用IO口控制的我們也做成模擬SPI。

3、LCD驅(qū)動層做LCD管理，例如完成TFT LCD的識別。并且將所有LCD接口封裝為一套接口。

4、簡易GUI層封裝了一些顯示函數(shù)，例如劃線、字符顯示。

5、字體點陣模塊提供點陣獲取與處理接口。

由于實際沒那么復雜，在例程中我們將GUI跟LCD驅(qū)動層放到一起。TFT LCD的兩個驅(qū)動也放到一個文件，但是邏輯是分開的。OLED除初始化，其他接口跟COG LCD基本一樣，因此這兩個驅(qū)動也放在一個文件。

代碼分析

代碼分三層：

1、GUI和LCD驅(qū)動層 dev_lcd.c dev_lcd.h

2、顯示驅(qū)動IC層 dev_str7565.c & dev_str7565.h dev_ILI9341.c & dev_ILI9341.h

3、接口層 mcu_spi.c & mcu_spi.h stm324xg_eval_fsmc_sram.c & stm324xg_eval_fsmc_sram.h

GUI和LCD層

這層主要有3個功能 ：

「1、設備管理」

首先定義了一堆LCD參數(shù)結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體包含ID，像素。并且把這些結(jié)構(gòu)體組合到一個list數(shù)組內(nèi)。

/*各種LCD的規(guī)格參數(shù)*/
_lcd_praLCD_IIL9341={
.id=0x9341,
.width=240,//LCD寬度
.height=320,//LCD高度
};
...
/*各種LCD列表*/
_lcd_pra*LcdPraList[5]=
{
&LCD_IIL9341,
&LCD_IIL9325,
&LCD_R61408,
&LCD_Cog12864,
&LCD_Oled12864,
};

然后定義了所有驅(qū)動list數(shù)組，數(shù)組內(nèi)容就是驅(qū)動，在對應的驅(qū)動文件內(nèi)實現(xiàn)。

/*所有驅(qū)動列表
驅(qū)動列表*/
_lcd_drv*LcdDrvList[]={
&TftLcdILI9341Drv,
&TftLcdILI9325Drv,
&CogLcdST7565Drv,
&OledLcdSSD1615rv,

定義了設備樹，即是定義了系統(tǒng)有多少個LCD，接在哪個接口，什么驅(qū)動IC。如果是一個完整系統(tǒng)，可以做成一個類似LINUX的設備樹。

/*設備樹定義*/
#defineDEV_LCD_C3//系統(tǒng)存在3個LCD設備
LcdObjLcdObjList[DEV_LCD_C]=
{
{"oledlcd",LCD_BUS_VSPI,0X1315},
{"coglcd",LCD_BUS_SPI,0X7565},
{"tftlcd",LCD_BUS_8080,NULL},
};

「2 、接口封裝」

voiddev_lcd_setdir(DevLcd*obj,u8dir,u8scan_dir)
s32dev_lcd_init(void)
DevLcd*dev_lcd_open(char*name)
s32dev_lcd_close(DevLcd*dev)
s32dev_lcd_drawpoint(DevLcd*lcd,u16x,u16y,u16color)
s32dev_lcd_prepare_display(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey)
s32dev_lcd_display_onoff(DevLcd*lcd,u8sta)
s32dev_lcd_fill(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey,u16*color)
s32dev_lcd_color_fill(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey,u16color)
s32dev_lcd_backlight(DevLcd*lcd,u8sta)

大部分接口都是對驅(qū)動IC接口的二次封裝。有區(qū)別的是初始化和打開接口。初始化，就是根據(jù)前面定義的設備樹，尋找對應驅(qū)動，找到對應設備參數(shù)，并完成設備初始化。打開函數(shù)，根據(jù)傳入的設備名稱，查找設備，找到后返回設備句柄，后續(xù)的操作全部需要這個設備句柄。

「3 、簡易GUI層」

目前最重要就是顯示字符函數(shù)。

s32dev_lcd_put_string(DevLcd*lcd,FontTypefont,intx,inty,char*s,unsignedcolidx)

其他劃線畫圓的函數(shù)目前只是測試，后續(xù)會完善。

驅(qū)動IC層

驅(qū)動IC層分兩部分：

「1 、封裝LCD接口」

LCD有使用8080總線的，有使用SPI總線的，有使用VSPI總線的。這些總線的函數(shù)由單獨文件實現(xiàn)。但是，除了這些通信信號外，LCD還會有復位信號，命令數(shù)據(jù)線信號，背光信號等。我們通過函數(shù)封裝，將這些信號跟通信接口一起封裝為「LCD通信總線」， 也就是buslcd。BUS_8080在dev_ILI9341.c文件中封裝。BUS_LCD1和BUS_lcd2在dev_str7565.c 中封裝。

「2 驅(qū)動實現(xiàn)」

實現(xiàn)_lcd_drv驅(qū)動結(jié)構(gòu)體。每個驅(qū)動都實現(xiàn)一個，某些驅(qū)動可以共用函數(shù)。

_lcd_drvCogLcdST7565Drv={
.id=0X7565,

.init=drv_ST7565_init,
.draw_point=drv_ST7565_drawpoint,
.color_fill=drv_ST7565_color_fill,
.fill=drv_ST7565_fill,
.onoff=drv_ST7565_display_onoff,
.prepare_display=drv_ST7565_prepare_display,
.set_dir=drv_ST7565_scan_dir,
.backlight=drv_ST7565_lcd_bl
};

接口層

8080層比較簡單，用的是官方接口。SPI接口提供下面操作函數(shù)，可以操作SPI，也可以操作VSPI。

externs32mcu_spi_init(void);
externs32mcu_spi_open(SPI_DEVdev,SPI_MODEmode,u16pre);
externs32mcu_spi_close(SPI_DEVdev);
externs32mcu_spi_transfer(SPI_DEVdev,u8*snd,u8*rsv,s32len);
externs32mcu_spi_cs(SPI_DEVdev,u8sta);

至于SPI為什么這樣寫，會有一個單獨文件說明。

總體流程

前面說的幾個模塊時如何聯(lián)系在一起的呢？請看下面結(jié)構(gòu)體：

/*初始化的時候會根據(jù)設備數(shù)定義，
并且匹配驅(qū)動跟參數(shù)，并初始化變量。
打開的時候只是獲取了一個指針*/
struct_strDevLcd
{
s32gd;//句柄，控制是否可以打開

LcdObj*dev;
/*LCD參數(shù)，固定，不可變*/
_lcd_pra*pra;

/*LCD驅(qū)動*/
_lcd_drv*drv;

/*驅(qū)動需要的變量*/
u8dir;//橫屏還是豎屏控制：0，豎屏；1，橫屏。
u8scandir;//掃描方向
u16width;//LCD寬度
u16height;//LCD高度

void*pri;//私有數(shù)據(jù)，黑白屏跟OLED屏在初始化的時候會開辟顯存
};

每一個設備都會有一個這樣的結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體在初始化LCD時初始化。

• 成員dev指向設備樹，從這個成員可以知道設備名稱，掛在哪個LCD總線，設備ID。

typedefstruct
{
char*name;//設備名字
LcdBusTypebus;//掛在那條LCD總線上
u16id;
}LcdObj;

• 成員pra指向LCD參數(shù)，可以知道LCD的規(guī)格。

typedefstruct
{
u16id;
u16width;//LCD寬度豎屏
u16height;//LCD高度豎屏
}_lcd_pra;

• 成員drv指向驅(qū)動，所有操作通過drv實現(xiàn)。

typedefstruct
{
u16id;

s32(*init)(DevLcd*lcd);

s32(*draw_point)(DevLcd*lcd,u16x,u16y,u16color);
s32(*color_fill)(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey,u16color);
s32(*fill)(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey,u16*color);

s32(*prepare_display)(DevLcd*lcd,u16sx,u16ex,u16sy,u16ey);

s32(*onoff)(DevLcd*lcd,u8sta);
void(*set_dir)(DevLcd*lcd,u8scan_dir);
void(*backlight)(DevLcd*lcd,u8sta);
}_lcd_drv;

• 成員dir、scandir、 width、 height是驅(qū)動要使用的通用變量。因為每個LCD都有一個結(jié)構(gòu)體，一套驅(qū)動程序就能控制多個設備而互不干擾。
• 成員pri是一個私有指針，某些驅(qū)動可能需要有些比較特殊的變量，就全部用這個指針記錄，通常這個指針指向一個結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體由驅(qū)動定義，并且在設備初始化時申請變量空間。目前主要用于COG LCD跟OLED LCD顯示緩存。

整個LCD驅(qū)動，就通過這個結(jié)構(gòu)體組合在一起。

1、初始化，根據(jù)設備樹，找到驅(qū)動跟參數(shù)，然后初始化上面說的結(jié)構(gòu)體。

2、要使用LCD前，調(diào)用dev_lcd_open函數(shù)。打開成功就返回一個上面的結(jié)構(gòu)體指針。

3、顯示字符，接口找到點陣后，通過上面結(jié)構(gòu)體的drv，調(diào)用對應的驅(qū)動程序。

4、驅(qū)動程序根據(jù)這個結(jié)構(gòu)體，決定操作哪個LCD總線，并且使用這個結(jié)構(gòu)體的變量。

用法和好處

• 好處1

請看測試程序

voiddev_lcd_test(void)
{
DevLcd*LcdCog;
DevLcd*LcdOled;
DevLcd*LcdTft;

/*打開三個設備*/
LcdCog=dev_lcd_open("coglcd");
if(LcdCog==NULL)
uart_printf("opencoglcderr
");

LcdOled=dev_lcd_open("oledlcd");
if(LcdOled==NULL)
uart_printf("openoledlcderr
");

LcdTft=dev_lcd_open("tftlcd");
if(LcdTft==NULL)
uart_printf("opentftlcderr
");

/*打開背光*/
dev_lcd_backlight(LcdCog,1);
dev_lcd_backlight(LcdOled,1);
dev_lcd_backlight(LcdTft,1);

dev_lcd_put_string(LcdOled,FONT_SONGTI_1212,10,1,"ABC-abc，",BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdOled,FONT_SIYUAN_1616,1,13,"這是oledlcd",BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdOled,FONT_SONGTI_1212,10,30,"www.wujique.com",BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdOled,FONT_SIYUAN_1616,1,47,"屋脊雀工作室",BLACK);

dev_lcd_put_string(LcdCog,FONT_SONGTI_1212,10,1,"ABC-abc，",BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog,FONT_SIYUAN_1616,1,13,"這是coglcd",BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog,FONT_SONGTI_1212,10,30,"www.wujique.com",BLACK);
dev_lcd_put_string(LcdCog,FONT_SIYUAN_1616,1,47,"屋脊雀工作室",BLACK);

dev_lcd_put_string(LcdTft,FONT_SONGTI_1212,20,30,"ABC-abc，",RED);
dev_lcd_put_string(LcdTft,FONT_SIYUAN_1616,20,60,"這是tftlcd",RED);
dev_lcd_put_string(LcdTft,FONT_SONGTI_1212,20,100,"www.wujique.com",RED);
dev_lcd_put_string(LcdTft,FONT_SIYUAN_1616,20,150,"屋脊雀工作室",RED);

while(1);
}

使用一個函數(shù)dev_lcd_open，可以打開3個LCD，獲取LCD設備。然后調(diào)用dev_lcd_put_string就可以在不同的LCD上顯示。其他所有的gui操作接口都只有一個。這樣的設計對于APP層來說，就很友好。顯示效果：

• 好處2

現(xiàn)在的設備樹是這樣定義的

LcdObjLcdObjList[DEV_LCD_C]=
{
{"oledlcd",LCD_BUS_VSPI,0X1315},
{"coglcd",LCD_BUS_SPI,0X7565},
{"tftlcd",LCD_BUS_8080,NULL},
};

某天，oled lcd要接到SPI上，只需要將設備樹數(shù)組里面的參數(shù)改一下，就可以了，當然，在一個接口上不能接兩個設備。

LcdObjLcdObjList[DEV_LCD_C]=
{
{"oledlcd",LCD_BUS_SPI,0X1315},
{"tftlcd",LCD_BUS_8080,NULL},
};

字庫

暫時不做細說，例程的字庫放在SD卡中，各位移植的時候根據(jù)需要修改。具體參考font.c。

審核編輯：郭婷