TFTLCD显示

显示器简介

显示器属于计算机的I/O设备，即输入输出设备。它是一种将特定电子信息输出到屏幕上再反射到人眼的显示工具。常见的有CRT显示器、液晶显示器、LED点阵显示器及OLED显示器。

液晶显示器

液晶显示器，简称LCD。LCD显示器具有功耗低、体积小、承载信息量大以及不伤眼的优点。

1、液晶

液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，他是一种有机化合物，常态下呈现液态，到那时它的分子排列和固态晶体的排列方式一样的有规则，所以称为液晶。

如果给液晶施加电场，会改变分子排列，从而改变光线的传播方向，配合着偏振光片，他就具备了控制光线透过率的作用。

在配合着彩色滤光片就可以改变某种颜色的透光量。

通过这种结构和原理，可以做出红、绿、蓝，不同强度的输出光。

把着三种颜色放到一个显示单位，通过不同颜色的强弱可以配置更多的颜色。这样一个显示单位称为像素。

2、LED和OLED显示器

LED点阵彩色显示器的单个像素点内包含红绿蓝三色LED灯。通过控制红绿蓝颜色的强度进行混色，实现全彩颜色输出，多个像素点构成一个屏幕。由于每个像素点都是LED灯自发光的，所以在户外白天也显示得非常清晰，但由于LED灯体积较大，导致屏幕的像素密度低，所以它一般只适合用于广场上的巨型显示器。

OLED显示和LED点阵彩色咸宁市器类似，但是它采用的是像素单元式有机发光二极管，所以像素密集度和普通LED点整显示高。

3、显示器的基本参数

像素
- 像素式组成图像的基本单元要素。
分辨率
- 行像素值 * 列像素值：表示屏幕的分辨率。

TFTLCD

1、TFTLCD技术概括

全称：薄膜晶体管液晶显示器（TFTLCD），因其具有全彩色、高亮度以及支持视频显示的特性，成为了现在显示的主导地位。从消费电子产品到工业设备，TFTLCD的应用范围十分广泛。为了在基于微控制器的项目中有效地利用TFTLCD，深入理解其工作原理和接口方法至关重要。TFTLCD的普及得益于其成熟的制造工艺，这使得其成本，尤其是在较大尺寸方面，可能相对低于更新的技术，如OLED。随着TFTLCD技术的不断成熟，行业内的重点逐渐转向优化其与微控制器的接口技术，以满足各种特定应用的需求，这推动了多种接口标准的开发和完善。

2、TFTLCD工作原理

TFT-LCD是液晶显示器LCD的一种变体，它利用率薄膜晶体管技术（TFT）提高图像显示的质量，例如可寻址性和对比度。与传统的LCD相比较，TFTLCD属于有源矩阵LCD，每个像素由一道四个晶体管控制。液晶材料是LCD的核心，特性是在被施加电厂后，能够改变透光率。

TFT的作用是类似与开关，控制着施加到每个像素的电压。通过精准的控制每个像素的电压，可以产生各种颜色。

有源矩阵寻址技术使得TFTLCD想较于无缘矩阵来说，能够实现更高的分辨率和更快的响应速度。

3、TFTLCD的结构和结构

TFTLCD的基本结构：

背光单元：提供光源
偏光片：用于过滤光线
玻璃基板：上面由TFT薄膜晶体管
另外一个玻璃基板：由彩色滤光片（RGB）
液晶：核心元件，在两个玻璃基板中间
透明电极：例如，氧化铟锡（ITO），用于对液晶施加电场
触摸板：电阻式或者电容式，位于最外层。

TFTLCD的特点：

显示分辨率：320 * 480
接口使用：8080接口
自带触摸屏，作为输入

4、显示控制器的作用

显示控制器用于控制TFTLCD的运行。主要职责包括接收微控制器发送的命令和数据。为TFT面板生成必要的时序和控制信号。（HSYNC、VSYNC、时钟使能等），通过不断的向LCD发送像素数据以特定速率刷新显示，管理存储显示像素数据的帧缓冲，从内存获取数据，已执行显示相关的功能。

5、微控制器与TFTLCD的接口

TFTLCD模块原理接口图
TFTLCD采用16位并行方式和外部进行连接。
- 为什么不用8位数据线？
  - 因为TFTLCD要显示的像素数据非常多，如果使用8位数据线进行传输，显示速率会很慢。
TFTLCD使用8080并口接口方式
- 什么是8080并行接口？
  - 8080并行接口是intel 8080微处理器相关的并行通信接口。
- 8080接口使用的信号线：
  - CS：TFTLCD的片选信号
  - WR：向TFTLCD写入数据
  - RD：向TFTLCD读取数据
  - D【0-15】：16位数据线
  - RST：硬件复位TFTLCD
  - RS：写数据还是写命令判断
TFTLCD的驱动芯片：ILI9341控制器（例子）
- 作用：
  - 数据处理：接收主机发送的数据或者控制命令；保存接收数据到GRAM。
    - GRAM是一个二维内存阵列，可以理解为二维数组。
    - GRAM每一个地址对应一位像素。
  - 信号生成：控制TFTLCD像素的点亮；通过时序信号。
  - 电源管理：根据数据，生成电压。
- 自带显存，存储数据为RGB565格式的像素数据。
- ILI9341的18根数据线与MPU的16为数据线，以及GRAM的对饮关系

6、TFTLCD的重要命令

写命令和写数据共用0-15的16根数据线，但是ILI9341的命令是8位，所以高8位无效。
命令：0XD3
- 作用：读取ILI9341的ID信息。
- 返回：4个字节数据，包含驱动芯片ID
- 用途：
  - 验证是否为ILI9341驱动芯片
  - 验证是否正常通信
命令：OX36
- 作用：设置内存访问控制参数。
- 用途：
  - 调整图像显示的方向
  - 设置扫描顺序
- 写入参数：（8位i）
  - bit7：MY：行地址顺序
    - 0：从上到下写入GRAM（默认）。
      
      1：从下到上写入GRAM。
  - bit6：MX：列地址顺序
    - 0：从左到右写入GRAM（默认）。
      
      1：从右到左写入GRAM。
  - bit5：MV：行/列交换
    - 0：正常模式（行和列不交换）。
      
      1：行和列交换（实现90°或270°旋转）。
  - bit4：ML：垂直刷新顺序
    - 0：从上到下刷新显示。
      
      1：从下到上刷新显示。
  - bit3：BGR：RGB-BGR顺序
    - 0：RGB颜色顺序（默认）。
    - 1：BGR颜色顺序（红蓝通道交换）。
  - bit2：MH：水平书信顺序
    - 0：从左到右刷新显示。
      
      1：从右到左刷新显示。
  - bit0-1：未使用
命令：0x2A
- 作用：设置GRAM的列地址范围，定义显示窗口的左右边界
- 写入参数：4字节
  - 列起始地址SC
  - 列结束地址EC
命令：0x2B
- 作用：设置页地址方位，定义显示窗口的上下边界
- 写入参数：4字节
  - 行起始地址SP
  - 行结束地址EP
命令：0x2C
- 作用：写入GRAM指令。
- 支持连续写入。
- GRAM的地址递增方式按照，MY、MX、MV设置的扫描方向递增。
命令：0x2E
- 作用：读取GRAM数据。
- 过程：
  - ILI9341接收到0x2E命令。
  - 第一次输出两个字节的无效数据。
  - 第二次输出的两个字节的数据（从坐标SC，SP开始）
  - 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：B1R2→G2B2→R3G3→B3R4→G4B4→R5G5… 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。
使用流程

FSMC

FSMC的基础相关知识点在SRAM的文章内容内。这里只讲FSMC与TFTLCD相关的知识点。

为什么可以把TFTLCD当成外部SRAM使用？
- 外部SRAM有：19条地址线、16条数据线、写信号WE、读信号OE、片选信号CS，UB/LB字节控制信号线。
- TFTLCD有：RS（写数据还是写命令）、16条数据线、WR写信号、RD读信号、RST硬件复位、CS片选，BL高8位掩码。
- 控制TFTLCD只用到了RS、D0-15、WR、RD、CS。和操作SRAM大致相同，除了多了一个RS，没有地址信号线。
- RS的功能：决定传输的是数据还是命令。所以这里使用了一根地址线来连接。实现这个功能。由主机发送0时，就是告诉TFTLCD现在发送发是命令。反之则是数据。
在STM32F4系列中，FSMC管理着1GB的空间，用于4个存储块，每个存储块256M字节（2^28），由28根地址线来寻址。
本次我们使用的是Bank1.每个bank中又分了4个区，每个区为64M字节（2^26）.由26根地址线来寻址。
少的两个地址线的作用：用来片选是哪个区的。
- 在表中：HADDR【25：0】的对应关系。
  - 当 Bank1 接的是 16 位宽度存储器的时候：HADDR[25:1]→ FSMC_A[24:0]。
  - 当 Bank1 接的是 8 位宽度存储器的时候：HADDR[25:0]→ FSMC_A[25:0]。
  - 解释：为什么16位宽时是那样的对应？
    - 在CPU通过AHB总线发送HADDR，指向一个8位的字节地址。
    - 而外部存储器则是选择的16位宽度，每位地址对应着一个16位存储空间。
    - 一个16位的字在外部存储单元中，占用一个存储单元。所以FSMC_A[24:0]25根地址线，大概32M字节（2^25）.
      但是在CPU内部字节地址空间中，则占用2个连续的字节地址存储单元。
    - 最低为HADDR【0】的作用：当设置为8位宽度，需要HADDR【0】这个位来判断发送的是高8位、低8位。但是设置为16位宽度时，一次就发送了16位，所以不用判断。