【.Net Micro Framework PortingKit – 13】LCD驱动开发

LCD驱动其实对TinyCLR并无必要，特别是在EM-STM3210E开发板上，因为该开发板上的内存太小了，片内64K，片外扩展了128K，加起来也不过172K，而我们知道针对320*240的显示大小，16bit的位图所占的大小就是150K，很显然.Net Micro Framework所提供的图形库如不加修改是很难正常运行的，不过对我们来说在LCD屏幕上显示文字信息也是值得期待的，如果修改一下图形库，在LCD上画个线、画个圆和显示个位图也绝不成问题。

和我们以前开发的驱动相比，LCD的驱动开发还是比较繁琐一些的，因为LCD的驱动代码分散在三个目录中（题外话，我觉得针对.Net Micro Framework来说，最难的驱动是网卡驱动（特别是wifi驱动）、其次是USB驱动，和它们相比，LCD驱动就是小菜了）。

和其它驱动类似，在具体写LCD驱动之前，我们先在CortexM3.h头文件里，写一个和LCD寄存器相关的结构体，以便以于操作LCD寄存器，这种做法其实也是.Net Micro Framework驱动代码的一种风格。

1. struct CortexM3_LCD  
2.  
3. {  
4.  
5.   //LCD /CS is CE4 - Bank 4 of NOR/SRAM Bank 1~4  
6.  
7.   static const UINT32 c_Base = 0x6C000000;  
8.  
9.     
10.  
11.   /****/ volatile UINT16 REG;  
12.  
13.   /****/ volatile UINT16 RAM;  
14.  
15.   void WriteReg(UINT8 Reg,UINT16 Value)  
16.  
17.   {  
18.  
19.       REG = Reg;   
20.  
21.       RAM = Value;  
22.  
23.   }  
24.  
25.   UINT16 ReadReg(UINT8 Reg)  
26.  
27.   {  
28.  
29.       REG = Reg;   
30.  
31.       return RAM;  
32.  
33.   }  
34.  
35.   void SetCursor(UINT16 x,UINT16 y)  
36.  
37.   {  
38.  
39.       WriteReg(32,x);  
40.  
41.       WriteReg(33,y);  
42.  
43.   }  
44.  
45.   void SetPixel(UINT16 x,UINT16 y,UINT16 c)  
46.  
47.   {  
48.  
49.       WriteReg(32,x);  
50.  
51.       WriteReg(33,y);  
52.  
53.       WriteReg(34,c);  
54.  
55.   }  
56.  
57.   void WriteRAM_Prepare()  
58.  
59.   {  
60.  
61.       REG = 34;   
62.  
63.   }     
64.  
65. };  
66.  

首先我们在\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode目录创建LCD子目录，该驱动文件其实实现的功能很简单，归结起来就如下四个函数。

1. LCD_Controller_Initialize     LCD初始化  
2.  
3. LCD_Controller_Uninitialize     
4.  
5. LCD_Controller_Enable       LCD使能  
6.  
7. LCD_GetFrameBuffer         获得LCD显示缓冲区首地址  

但是对我们的ILI9320 LCD来说，LCD_Controller_Enable和LCD_GetFrameBuffer都不是必要的，从我们开发板附送的LCD示例上看，LCD显示缓冲区首地址的概念似乎是不存在的，我们直接写RAM即可，至于写入坐标是通过代码  WriteReg(32,x)和WriteReg(33,y)来控制（其实LCD驱动并不像我想象的那么简单，有很多功能需要仔细研究技术手册才能发现，不过为了简单起见，我们先按示例提供的方式来显示）。

在LCD_Controller_Initialize初始化代码中需要几个延时（我在写SysTick驱动的文章中提到了这一点），如下代码所示：

1. CortexM3_LCD &LCD = CortexM3::LCD();  
2.  
3.      HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000);  
4.  
5.      LCD.WriteReg(227, 0x3008);   // Set internal timing  
6.  
7.     LCD.WriteReg(231, 0x0012);   // Set internal timing  
8.  
9.     LCD.WriteReg(239, 0x1231);   // Set internal timing  
10.  
11.     LCD.WriteReg(1  , 0x0100);   // set SS=1:0x0100 and SM=0:0x0400 bit  
12.  
13.     LCD.WriteReg(2  , 0x0700);   // set 1 line inversion  
14.  
15.     LCD.WriteReg(3  , 0x1030);   // set GRAM write direction and BGR=1.  
16.  
17.     //放缩 0x0000 无 0x0001 1/2 0x0003 1/4  
18.  
19.     LCD.WriteReg(4  , 0x0000);   // Resize register  
20.  
21.     LCD.WriteReg(8  , 0x0207);   // set the back porch and front porch  
22.  
23.     LCD.WriteReg(9  , 0x0000);   // set non-display area refresh cycle ISC[3:0]  
24.  
25.     LCD.WriteReg(10 , 0x0000);   // FMARK function  
26.  
27.     //0x0000 18bit RGB接口 0x0001 16bit RGB接口  0x0002 6bit RGB接口   
28.  
29.     LCD.WriteReg(12 , 0x0000);   // RGB interface setting  
30.  
31.     LCD.WriteReg(13 , 0x0000);   // Frame marker Position  
32.  
33.     LCD.WriteReg(15 , 0x0000);   // RGB interface polarity  
34.  
35.     /**************Power On sequence ****************/  
36.  
37.     LCD.WriteReg(16 , 0x0000);   // SAP, BT[3:0], AP, DSTB, SLP, STB  
38.  
39.     LCD.WriteReg(17 , 0x0007);   // DC1[2:0], DC0[2:0], VC[2:0]  
40.  
41.     LCD.WriteReg(18 , 0x0000);   // VREG1OUT voltage  
42.  
43.     LCD.WriteReg(19 , 0x0000);   // VDV[4:0] for VCOM amplitude  
44.  
45.     HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(200000);     // Delay 200 MS , Dis-charge capacitor power voltage  
46.  
47.      LCD.WriteReg(16 , 0x1690);   // SAP, BT[3:0], AP, DSTB, SLP, STB  
48.  
49.     LCD.WriteReg(17 , 0x0227);   // R11H=0x0221 at VCI=3.3V, DC1[2:0], DC0[2:0], VC[2:0]  
50.  
51.      HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000);      // Delay 50ms  
52.  
53.      LCD.WriteReg(18 , 0x001D);   // External reference voltage= Vci;  
54.  
55.     HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000);      // Delay 50ms  
56.  
57.     LCD.WriteReg(19 , 0x0800);   // R13H=1D00 when R12H=009D;VDV[4:0] for VCOM amplitude      
58.  
59.     LCD.WriteReg(41 , 0x0014);   // R29H=0013 when R12H=009D;VCM[5:0] for VCOMH  
60.  
61.     LCD.WriteReg(43 , 0x000B);   // Frame Rate = 96Hz 
62.  
63.     HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled(50000);      // Delay 50ms  
64.  
65.     LCD.WriteReg(32 , 0x0000);   // GRAM horizontal Address  
66.  
67.     LCD.WriteReg(33 , 0x0000);   // GRAM Vertical Address  
68.  

对NativeSample项目来说，在debug版本直接使用HAL_Time_Sleep_MicroSeconds_InterruptEnabled是没有问题的，但是在Release版本上面的函数前面要加一句GLOBAL_LOCK(irq)代码，也就是循环期间要关闭中断，才能正常运行。不过无论加不加这句代码，在TinyCLR项目中，Release版本也是无法正常运行的，甚至是直接用for循环也不行，不知道MDK的编译优化到底改变了些什么，有时间需要深入研究一下（当然上班之后，我也可以在RVDS上调试看看，有时候就是这样，同样的代码用MDK调试通不过，但是用RVDS就没有问题）。

接下来我们要在\DeviceCode\Drivers\Display目录下新建ILI9320子目录，在该目录的代码中我们实现文字显示（当然指西文字符，要显示汉字，在如此小的内存中我们得需要特别的技巧）。

详细的代码这里我就不贴了，不过要特别说明的是，EM-STM3210E的开发板有些问题，LCD其实是倒着装的，按开发板的测试示例来移植我们的代码，最终的显示是倒的，如下图所示：

所以我们一是要重设LCD相应的寄存器，把显存翻转过来，代码如下：

1. /* 数据颜色序(BGR): 0x1000 BGR  0x0000 RGB */ 
2.  
3.      /* 扫描方向(AM): 0x0008 从右到左  0x0000 从上到下 */ 
4.  
5.      /* 数据填充方向(I/D):0x0000  0x0010  0x0020  0x0030 */ 
6.  
7.     LCD.WriteReg(3  , 0x1000 | 0x0000 ); //0x0030 正常模式  
8.  

其次是修改WriteChar函数里的代码，让它适应这个变化，修改后的代码如下，注意要用LCD的宽度和高度值减去x，y的坐标。

20000
1. const UINT8* font = Font_GetGlyph( c );  
2.  
3.     CortexM3_LCD &LCD = CortexM3::LCD();  
4.  
5.      int cx=0,ry=0;  
6.  
7.     for(int y = 0; y < Font_Height(); y++)  
8.  
9.     {  
10.  
11.         for(int x = 0; x < Font_Width(); x+=2)  
12.  
13.         {       
14.  
15.             cx=g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Width-(col+x)-1;  
16.  
17.                 ry=g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Height-(row+y)-1;  
18.  
19.             // the font data is mirrored  
20.  
21.             if(ILI9320_GETBIT(Font_Width() -  x   ,y,font,1)) LCD.SetPixel(cx, ry,0x07e0);  
22.  
23.                 else LCD.SetPixel(cx, ry,0);     
24.  
25.                   
26.  
27.             if(ILI9320_GETBIT(Font_Width() - (x+1),y,font,1)) LCD.SetPixel(cx-1, ry,0x07e0);  
28.  
29.                 else LCD.SetPixel(cx-1, ry,0);  
30.  
31.         }  
32.  
33.     }  
34.  

修改代码后，我们的显示就已经翻转了，如下图所示：

最后我们还要在\Solutions\STM3210E\DeviceCode目录下新建子目录Display，在该目录下新建ILI9320_config.cpp文件，该文件主要完成LCD的一些参数配置，主要配置如下：

1. #define ILI9320_SCREEN_WIDTH              240  
2.  
3. #define ILI9320_SCREEN_HEIGHT             320  
4.  
5. #define ILI9320_ENABLE_TFT                TRUE  
6.  
7. #define ILI9320_ENABLE_COLOR              TRUE  
8.  
9. #define ILI9320_PIXEL_POLARITY            FALSE  
10.  
11. #define ILI9320_FIRST_LINE_POLARITY       FALSE  
12.  
13. #define ILI9320_LINE_PULSE_POLARITY       FALSE  
14.  
15. #define ILI9320_SHIFT_CLK_POLARITY        FALSE  
16.  
17. #define ILI9320_OUTPUT_ENABLE_POLARITY    FALSE  
18.  
19. #define ILI9320_CLK_IDLE_ENABLE           TRUE  
20.  
21. #define ILI9320_CLK_SELECT_ENABLE         TRUE  
22.  
23.    
24.  
25. #define ILI9320_PIXELCLOCKDIVIDER     9  
26.  
27. #define ILI9320_BUS_WIDTH             16  
28.  
29. #define ILI9320_BITS_PER_PIXEL        16  
30.  
31. #define ILI9320_ORIENTATION           0        
32.  

这时候也许有人会问，何必这么麻烦，把一个LCD驱动分解到三个目录中，都放在一个目录行不行？ 当然这是可以的，这样做的目的就是，针对不同开发板，有些代码可以方便地复用。

开发完LCD驱动，如果仅仅显示文字，不显示一个位图，总觉得缺少点什么。说干就干，我显示一个320*240的位图。

但说起来容易做起来难，一个16bit的320*240的位图要150k，先不说如何去显示它，光说它放在什么地方，就是一个头疼的地方，如果把它编写到代码中，我们的片内Flash才512k，很显然放不下，放到NandFlash中，我们没有实现文件系统，在说也没有实现UsbMassStorage功能，我们也无法把图片拷贝到NandFlash中。

幸好在开发wifi驱动过程中我实现了一个MFDeploy的插件，通过该插件可以把位图下载到NandFlash中（因为Ti提供的wifi开发板，wifi初始化时需要加载三个文件，原先是放在文件系统中的，单这样做代价高了点，不仅要实现文件系统，还要实现UsbMassStorage功能，否则文件也是没法放到NandFlash上的，所以才开发了这个插件）。至于这个插件是如何实现的，我在以后准备要写的【玩转.Net MF】系列文章中我会详细介绍的。

在下载位图之前，我们先做一张320*240的位图，保存时要做如下选择，如下图：

要选择R5G6B5，此外要勾选翻转行序（也可以不勾选，不过代码要做些调整，否则图形是倒的）。

我们的实现思路是，从NandFlash中先读一部分数据，然后再显示一部分图形，最终完成一幅图的显示，这样就避开了内容小的问题。

LCD驱动中位图显示函数LCD_BitBltEx中的代码如下：

1. UINT16 * StartOfLine_src = (UINT16 *)&data[0];  
2.  
3.     CortexM3_LCD &LCD = CortexM3::LCD();    
4.  
5.     if(x==0 && y==0) LCD.SetCursor(g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Width-1,g_ILI9320_Config.ControllerConfig.Height-1);      
6.  
7.      LCD.WriteRAM_Prepare();       
8.  
9.      for(int i=0;i<width*height;i++)  
10.  
11.      {  
12.  
13.         LCD.RAM = *StartOfLine_src++;      
14.  
15.      }      
16.  

NativeSample.cpp中的测试代码如下：

1. BYTE bytReadData[15360];  
2.  
3.      UINT32 index=0x00520046;  
4.  
5.      BlockStorageDevice *device= BlockStorageList::GetFirstDevice();   
6.  
7.     for(int y=0;y<320;y+=32)  
8.  
9.     {  
10.  
11.        device->Read(index,15360,bytReadData);  
12.  
13.         LCD_BitBltEx(0,y,240,32,(UINT32 *)bytReadData);  
14.  
15.         index+=15360;  
16.  
17.     }  
18.  

最终的效果图如下：