一個(gè)清晰的LCD驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)思路(附代碼分析)
來(lái)源 | 屋脊雀網(wǎng)絡(luò)上配套STM32開(kāi)發(fā)板有很多LCD例程,主要是TFT LCD跟OLED的。從這些例程,大家都能學(xué)會(huì)如何點(diǎn)亮一個(gè)LCD。但這代碼都有下面這些問(wèn)題:
- 分層不清晰,通俗講就是模塊化太差。
- 接口亂。只要接口不亂,分層就會(huì)好很多了。
- 可移植性差。
- 通用性差。
LCD種類(lèi)概述
在討論怎么寫(xiě)LCD驅(qū)動(dòng)之前,我們先大概了解一下嵌入式常用LCD。概述一些跟驅(qū)動(dòng)架構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的概念,在此不對(duì)原理和細(xì)節(jié)做深入討論,會(huì)有專(zhuān)門(mén)文章介紹,或者參考網(wǎng)絡(luò)文檔。TFT lcd
TFT LCD,也就是我們常說(shuō)的彩屏。通常像素較高,例如常見(jiàn)的2.8寸,320X240像素。4.0寸的,像素800X400。這些屏通常使用并口,也就是8080或6800接口(STM32 的FSMC接口);或者是RGB接口,STM32F429等芯片支持。其他例如手機(jī)上使用的有MIPI接口。總之,接口種類(lèi)很多。也有一些支持SPI接口的。除非是比較小的屏幕,否則不建議使用SPI接口,速度慢,刷屏閃屏。玩STM32常用的TFT lcd屏幕驅(qū)動(dòng)IC通常有:ILI9341/ILI9325等。tft lcd:IPS:COG lcd
很多人可能不知道COG LCD是什么,我覺(jué)得跟現(xiàn)在開(kāi)發(fā)板銷(xiāo)售方向有關(guān)系,大家都出大屏,玩酷炫界面,對(duì)于更深的技術(shù),例如軟件架構(gòu)設(shè)計(jì),都不涉及。使用單片機(jī)的產(chǎn)品,COG LCD其實(shí)占比非常大。COG是Chip On Glass的縮寫(xiě),就是驅(qū)動(dòng)芯片直接綁定在玻璃上,透明的。實(shí)物像下圖:這種LCD通常像素不高,常用的有128X64,128X32。一般只支持黑白顯示,也有灰度屏。接口通常是SPI,I2C。也有號(hào)稱(chēng)支持8位并口的,不過(guò)基本不會(huì)用,3根IO能解決的問(wèn)題,沒(méi)必要用8根吧?常用的驅(qū)動(dòng)IC:STR7565。OLED lcd
買(mǎi)過(guò)開(kāi)發(fā)板的應(yīng)該基本用過(guò)。新技術(shù),大家都感覺(jué)高檔,在手環(huán)等產(chǎn)品常用。OLED目前屏幕較小,大一點(diǎn)的都很貴。在控制上跟COG LCD類(lèi)似,區(qū)別是兩者的顯示方式不一樣。從我們程序角度來(lái)看,最大的差別就是,OLED LCD,不用控制背光。。。。。實(shí)物如下圖:常見(jiàn)的是SPI跟I2C接口。常見(jiàn)驅(qū)動(dòng)IC:SSD1615。硬件場(chǎng)景
接下來(lái)的討論,都基于以下硬件信息:1、有一個(gè)TFT屏幕,接在硬件的FSMC接口,什么型號(hào)屏幕?不知道。2、有一個(gè)COG lcd,接在幾根普通IO口上,驅(qū)動(dòng)IC是STR7565,128X32像素。3、有一個(gè)COG LCD,接在硬件SPI3跟幾根IO口上,驅(qū)動(dòng)IC是STR7565,128x64像素。4、有一個(gè)OLED LCD,接在SPI3上,使用CS2控制片選,驅(qū)動(dòng)IC是SSD1315。預(yù)備知識(shí)
在進(jìn)入討論之前,我們先大概說(shuō)一下下面幾個(gè)概念,對(duì)于這些概念,如果你想深入了解,請(qǐng)GOOGLE。面向?qū)ο?span>
面向?qū)ο?,是編程界的一個(gè)概念。什么叫面向?qū)ο竽兀烤幊逃袃煞N要素:程序(方法),數(shù)據(jù)(屬性)。例如:一個(gè)LED,我們可以點(diǎn)亮或者熄滅它,這叫方法。LED什么狀態(tài)?亮還是滅?這就是屬性。我們通常這樣編程:u8?ledsta?=?0;
void?ledset(u8?sta)
{
}
這樣的編程有一個(gè)問(wèn)題,假如我們有10個(gè)這樣的LED,怎么寫(xiě)?這時(shí)我們可以引入面向?qū)ο缶幊?,將每一個(gè)LED封裝為一個(gè)對(duì)象??梢赃@樣做:/*
定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體,將LED這個(gè)對(duì)象的屬性跟方法封裝。
這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是一個(gè)對(duì)象。
但是這個(gè)不是一個(gè)真實(shí)的存在,而是一個(gè)對(duì)象的抽象。
*/
typedef?struct{
????u8?sta;
????void?(*setsta)(u8?sta);
}LedObj;
/*??聲明一個(gè)LED對(duì)象,名稱(chēng)叫做LED1,并且實(shí)現(xiàn)它的方法drv_led1_setsta*/
void?drv_led1_setsta(u8?sta)
{
}
LedObj?LED1={
????????.sta?=?0,
????????.setsta?=?drv_led1_setsta,
????};
/*??聲明一個(gè)LED對(duì)象,名稱(chēng)叫做LED2,并且實(shí)現(xiàn)它的方法drv_led2_setsta*/
void?drv_led2_setsta(u8?sta)
{
}
LedObj?LED2={
????????.sta?=?0,
????????.setsta?=?drv_led2_setsta,
????};
????
/*??操作LED的函數(shù),參數(shù)指定哪個(gè)led*/
void?ledset(LedObj?*led,?u8?sta)
{
????led->setsta(sta);
}
是的,在C語(yǔ)言中,實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮氖侄尉褪墙Y(jié)構(gòu)體的使用。上面的代碼,對(duì)于API來(lái)說(shuō),就很友好了。操作所有LED,使用同一個(gè)接口,只需告訴接口哪個(gè)LED。大家想想,前面說(shuō)的LCD硬件場(chǎng)景。4個(gè)LCD,如果不面向?qū)ο螅?strong>「顯示漢字的接口是不是要實(shí)現(xiàn)4個(gè)」?每個(gè)屏幕一個(gè)?驅(qū)動(dòng)與設(shè)備分離
如果要深入了解驅(qū)動(dòng)與設(shè)備分離,請(qǐng)看LINUX驅(qū)動(dòng)的書(shū)籍。什么是設(shè)備?我認(rèn)為的設(shè)備就是「屬性」,就是「參數(shù)」,就是「驅(qū)動(dòng)程序要用到的數(shù)據(jù)和硬件接口信息」。那么驅(qū)動(dòng)就是「控制這些數(shù)據(jù)和接口的代碼過(guò)程」。通常來(lái)說(shuō),如果LCD的驅(qū)動(dòng)IC相同,就用相同的驅(qū)動(dòng)。有些不同的IC也可以用相同的,例如SSD1315跟STR7565,除了初始化,其他都可以用相同的驅(qū)動(dòng)。例如一個(gè)COG lcd:?驅(qū)動(dòng)IC是STR7565 128 * 64 像素用SPI3背光用PF5 ,命令線用PF4 ,復(fù)位腳用PF3?上面所有的信息綜合,就是一個(gè)設(shè)備。驅(qū)動(dòng)就是STR7565的驅(qū)動(dòng)代碼。為什么要驅(qū)動(dòng)跟設(shè)備分離,因?yàn)橐鉀Q下面問(wèn)題:
?有一個(gè)新產(chǎn)品,收銀設(shè)備。系統(tǒng)有兩個(gè)LCD,都是OLED,驅(qū)動(dòng)IC相同,但是一個(gè)是128x64,另一個(gè)是128x32像素,一個(gè)叫做主顯示,收銀員用;一個(gè)叫顧顯,顧客看金額。?這個(gè)問(wèn)題,「兩個(gè)設(shè)備用同一套程序控制」才是最好的解決辦法。驅(qū)動(dòng)與設(shè)備分離的手段:
?在驅(qū)動(dòng)程序接口函數(shù)的參數(shù)中增加設(shè)備參數(shù),驅(qū)動(dòng)用到的所有資源從設(shè)備參數(shù)傳入。?驅(qū)動(dòng)如何跟設(shè)備綁定呢?通過(guò)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)IC型號(hào)。
模塊化
我認(rèn)為模塊化就是將一段程序封裝,提供穩(wěn)定的接口給不同的驅(qū)動(dòng)使用。不模塊化就是,在不同的驅(qū)動(dòng)中都實(shí)現(xiàn)這段程序。例如字庫(kù)處理,在顯示漢字的時(shí)候,我們要找點(diǎn)陣,在打印機(jī)打印漢字的時(shí)候,我們也要找點(diǎn)陣,你覺(jué)得程序要怎么寫(xiě)?把點(diǎn)陣處理做成一個(gè)模塊,就是模塊化。非模塊化的典型特征就是「一根線串到底,沒(méi)有任何層次感」。LCD到底是什么
前面我們說(shuō)了面向?qū)ο?,現(xiàn)在要對(duì)LCD進(jìn)行抽象,得出一個(gè)對(duì)象,就需要知道LCD到底是什么。問(wèn)自己下面幾個(gè)問(wèn)題:- LCD能做什么?
- 要LCD做什么?
- 誰(shuí)想要LCD做什么?
- LCD可以一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)顯示內(nèi)容。
- 要LCD顯示漢字或圖片-----就是顯示一堆點(diǎn)
- APP想要LCD顯示圖片或文字。
/*
????LCD驅(qū)動(dòng)定義
*/
typedef?struct??
{
????u16?id;
????s32?(*init)(DevLcd?*lcd);
????s32?(*draw_point)(DevLcd?*lcd,?u16?x,?u16?y,?u16?color);
????s32?(*color_fill)(DevLcd?*lcd,?u16?sx,u16?ex,u16?sy,u16?ey,?u16?color);
????s32?(*fill)(DevLcd?*lcd,?u16?sx,u16?ex,u16?sy,u16?ey,u16?*color);
????s32?(*onoff)(DevLcd?*lcd,?u8?sta);
????s32?(*prepare_display)(DevLcd?*lcd,?u16?sx,?u16?ex,?u16?sy,?u16?ey);
????void?(*set_dir)(DevLcd?*lcd,?u8?scan_dir);
????void?(*backlight)(DevLcd?*lcd,?u8?sta);
}_lcd_drv;
上面的接口,也就是對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng),包含了一個(gè)驅(qū)動(dòng)id號(hào)。- id,驅(qū)動(dòng)型號(hào)
- 初始化
- 畫(huà)點(diǎn)
- 將一片區(qū)域的點(diǎn)顯示某種顏色
- 將一片區(qū)域的點(diǎn)顯示某些顏色
- 顯示開(kāi)關(guān)
- 準(zhǔn)備刷新區(qū)域(主要彩屏直接DMA刷屏使用)
- 設(shè)置掃描方向
- 背光控制