一個(gè)清晰的LCD驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)思路（附代碼分析）
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關(guān)注「嵌入式大雜燴」，選擇「星標(biāo)公眾號(hào)」一起進(jìn)步！
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：
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
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