问候！ 最近，一个项目需要启动具有LVDS界面的显示器。 为了实现该任务，选择了STM32F746控制器，因为 我已经与他进行了很多合作，并且他具有LTDC模块，该模块可让您直接使用显示器而无需控制器。 在这种情况下，控制器已经在微控制器内部实现。 另外，最后一个论点是，我已经在这块石头上进行了STM32F746-Disco调试，这意味着我可以开始进行项目工作，而无需等待电路板，组件等来找我。
今天，我将告诉您如何使用寄存器（CMSIS）运行LTDC模块。 HAL和其他图书馆出于宗教原因不喜欢也不使用，但这也很有趣。 您将看到在寄存器上提高复杂的外设就像常规SPI一样简单。 有意思吗 那我们走吧！
1.关于LTDC的一些知识
该外围模块实质上是一个控制器，通常位于显示器的侧面，例如SSD1963等。 如果我们看一下LTDC的结构，我们会发现实际上这是一个24位并行总线+一个硬件图形加速器+ RAM中的数据数组，实际上是一个显示缓冲区（帧缓冲区）。
在输出端，我们有一个普通的并行总线，其中包含24位颜色（RGB模型的每种颜色8位），同步线，在线显示/离线显示和像素时钟。 实际上，后者是一个时钟信号，通过该时钟信号将像素加载到显示器中，也就是说，如果我们具有9.5 MHz的频率，则在1秒内可以加载950万像素。 从理论上讲，当然，在实践中，由于时间安排和其他因素，这个数字稍微适中。
有关LTDC的详细介绍，建议您阅读一些文档：- 概述F4中LTDC的功能，在我们的F7中，所有功能都是相同的
- 应用笔记4861。“ STM32 MCU上的LCD-TFT显示控制器（LTDC）”
2.我们需要做什么？
ST微控制器之所以获得普及是有充分理由的，任何电子组件的最重要要求是文档，一切都很好。 该站点肯定很糟糕，但是我将保留所有文档的链接。 制造商使我们免于遭受自行车的折磨和发明，因此，在
参考手册RM0385中的第520页
，给出了黑白步骤，我们需要做的是：
实际上，您不必执行上述操作的一半：不需要启动它，或者默认情况下已经配置好了它。 对于最低限度的开始，它使我们能够绘制像素，显示图片，图形，文本等，足以执行以下操作：
- 启用LTDC时钟
- 设置时钟系统和数据输出频率（像素时钟）
- 配置I / O端口（GPIO）以与LTDC一起使用
- 为我们的显示模型设置时间
调整信号的极性。 默认情况下已经完成指定显示器的背景色。 我们还未见到他，您可以将其保留为“零”- 设置特定图层的显示可见区域的实际大小
- 选择颜色格式：ARGB8888，RGB 888，RGB565等。
- 指定将用作帧缓冲区的数组的地址
- 指示一行中的数据量（长宽）
- 指示行数（显示高度）
- 包括我们正在使用的图层
- 启用LTDC模块
吓人的 我很害怕，但是事实证明，在所有程序中，它工作了20分钟。 有一个任务，这个计划是计划好的，只是为了实现它而已。
3.设置时钟系统
我们需要发送时钟信号到LTDC模块的第一项，这是通过写入RCC寄存器来完成的：
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_LTDCEN;
接下来，您需要将外部石英（HSE）的时钟频率配置为最大216 MHz。 第一步是打开石英谐振器的时钟源，并等待就绪标志：
RCC->CR |= RCC_CR_HSEON; while (!(RCC->CR & RCC_CR_HSERDY));
现在将控制器闪存的延迟设置为 她不知道如何在核心频率工作。 与其他数据一样，其值取自参考手册：
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_LATENCY_5WS;
现在，为了获得所需的频率，我将输入的25 MHz除以25，得到1 MHz。 接下来，在PLL中，我乘以432，因为 将来会有一个最小值为/ 2的分频器，您需要对其应用两倍的频率。 之后，我们将PLL输入连接到我们的石英谐振器（HSE）：
RCC->PLLCFGR |= RCC_PLLCFGR_PLLM_0 | RCC_PLLCFGR_PLLM_3 | RCC_PLLCFGR_PLLM_4; RCC->PLLCFGR |= RCC_PLLCFGR_PLLN_4 | RCC_PLLCFGR_PLLN_5 | RCC_PLLCFGR_PLLN_7 | RCC_PLLCFGR_PLLN_8; RCC->PLLCFGR |= RCC_PLLCFGR_PLLSRC;
现在启用PLL并等待就绪标志：
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON; while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
我们将PLL的输出分配为系统频率的源，并等待就绪标志：
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL; while((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_1) {}
这将结束常规时钟设置，然后我们继续设置显示器的时钟频率（PLLSAI）（像素时钟）。 根据数据手册，用于PLLSAI的信号在分频器/ 25之后获取，即在输入处为1 MHz。 我们需要获得大约9.5 MHz的频率，为此，我们将1 MHz的频率乘以192，然后使用两个分频器分别乘以5和4，得到所需的值PLLSAI = 1 MHz * 192/5/4 = 9.6 MHz：
RCC->PLLSAICFGR |= RCC_PLLSAICFGR_PLLSAIN_6 | RCC_PLLSAICFGR_PLLSAIN_7; RCC->PLLSAICFGR |= RCC_PLLSAICFGR_PLLSAIR_0 | RCC_PLLSAICFGR_PLLSAIR_2; RCC->DCKCFGR1 |= RCC_DCKCFGR1_PLLSAIDIVR_0; RCC->DCKCFGR1 &= ~RCC_DCKCFGR1_PLLSAIDIVR_1;
最后一步，我们启用PLLSAI进行显示，并等待准备工作标志：
RCC->CR |= RCC_CR_PLLSAION; while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLSAIRDY) == 0) {}
这样就完成了时钟系统的基本设置，为避免忘记然后不受影响，让我们在所有输入/输出端口（GPIO）上启用时钟。 我们没有电池电源，至少用于调试，所以我们不保存：
RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOBEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOCEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIODEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOEEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOFEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOGEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOHEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOJEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOKEN;
4.配置I / O端口（GPIO）
设置gpio非常简单-我们将LTDC总线的所有支路都配置为高频率的备用输出。 为此，在第201页的参考手册中，有以下提示：
该表指示需要设置寄存器中的哪些位以获得必要的设置。 值得注意的是，所有大括号都被禁用。 在哪里寻找包括哪些替代功能？ 为此，请转到控制器
数据表中的第76页，并查看下表：
如您所见，表的逻辑是最简单的：我们找到了所需的功能，在我们的例子LTDC B0中，然后我们查看了它在哪个GPIO上（例如PE4），在顶部我们看到了将用于配置的替代功能的编号（与我们一起使用AF14）。 要将我们的输出配置为带有替代函数LTDC B0的推挽输出，我们需要编写以下代码：
GPIOE->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER4; GPIOE->MODER |= GPIO_MODER_MODER4_1; GPIOE->OSPEEDR |= GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR4_1; GPIOE->AFR[0] &= ~GPIO_AFRL_AFRL4_0; GPIOE->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL4_1 | GPIO_AFRL_AFRL4_2 | GPIO_AFRL_AFRL4_3;
我举了一个PE4引脚的示例，它对应于LTDC总线上的B0引脚，也就是蓝色的零位。 对于所有其他结论，设置是相同的，只有两个结论值得特别注意，其中一个准备就绪，其中包括一个显示器，另一个结论是其背光。 它们被配置为普通推挽输出，每个人都可以使用它来使LED闪烁。 设置如下所示：
GPIOK->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER3; GPIOK->MODER |= GPIO_MODER_MODER3_0;
此设置用于PK3输出，它可以打开或关闭背光。 顺便说一句，您也可以按它以平滑地调节亮度。 对于包含显示器（DISP）的PI12，一切都相同。 默认情况下，这两个引脚的速度较低，因为 不需要执行某些高频操作。
您可以在调试板的电路板上或自己设备的电路图上查看所有其他I / O端口。
5.时间及其设置
从物理角度来看，时间是普通的延迟。 我认为您在使用类似于ILI9341的SPI / I2C控制器的显示器上查看代码示例时，已经反复观察到延迟（1）类型的各种变态。 那里需要一个延迟，以便控制器，例如，有时间接受命令，执行命令，然后对数据做一些事情。 对于LTDC，一切都差不多，只是我们不会拐杖，为什么不拐杖-我们的微控制器本身能够在硬件中配置必要的时序。 为什么在没有控制器的显示器上需要它们？ 是的，基本是，在填充第一行像素后，转到下一行并返回其开头。 这归因于显示器的生产技术，因此每种特定的显示器型号都有自己的时序。
要找出我们需要的值，请访问ST网站，并查看
STM32F746-Disco调试板的
示意图 。 在那里，我们可以看到该显示器是
RK043FN48H-CT672B，并且例如可以
在此处找到其文档。 我们最感兴趣的是第7.3.1节第13页的表：
这些是我们设置时需要的价值观。 此外，在文档中还有许多有趣的内容，例如总线上的信号图等，例如，如果您想将显示内容提升到FPGA或CPLD，可能需要这些。
进入设置。 首先，为了不让我牢记这些值，我将以定义的形式排列它们：
#define DISPLAY_HSYNC ((uint16_t)30) #define DISPLAY_HBP ((uint16_t)13) #define DISPLAY_HFP ((uint16_t)32) #define DISPLAY_VSYNC ((uint16_t)10) #define DISPLAY_VBP ((uint16_t)2) #define DISPLAY_VFP ((uint16_t)2)
有一个有趣的功能。 定时
脉冲宽度 （称为
DISPLAY_HSYNC）在表中仅针对5 MHz的像素时钟频率具有值，而对于9和12 MHz则没有。 需要为您的显示选择该时序，我得到的值为30，而在ST的示例中则不同。 第一次开始时，如果设置有误，图像将向左或向右移动。 如果在右边，则减少计时；在左边，则增加计时。 实际上，它会影响可见区域的起源，我们将在后面看到。 请记住，AN4861第24页的以下图片将有助于理解整个段落：
这里小的抽象很方便。 我们有2个显示区域：可见和常规。 可见区域的尺寸声明的分辨率为480 x 272像素，总区域为可见区域+我们的计时，每边有3个。 值得一提的是（不再是抽象的）一个系统刻度是1像素，因此总面积为480像素+ HSYNC + HBP + HFP。
还值得认识到的是，计时越少越好-显示屏更新速度更快，帧频也会略有增加。 因此，在第一次运行后，请对时序进行试验，并在保持稳定性的同时尽可能减少时序。
为了设定时间，我为自己准备了一个小“备忘单”，供将来在项目中使用，它还可以帮助您了解具体的数字以及在何处编写：
这个“备忘单”来自哪里？首先，您在之前的几段中看到了类似的“公式”。 其次，转到我们的AN4861的第56页：
没错，我希望您能在本备忘单出现之前了解这些时间安排的物理意义，并且我相信您自己也可以进行整理。 没什么复杂的，RM和AN的图片有助于直观地了解时序对图像形成过程的影响。
现在是时候编写设置这些时间的代码了。 在“备忘单”中指示要写入的寄存器的位，例如TOTALH，并且在符号之后等于给出输出一定数量的公式。 好吗 然后我们写：
LTDC->SSCR |= ((DISPLAY_HSYNC - 1) << 16 | (DISPLAY_VSYNC - 1)); LTDC->BPCR |= ((DISPLAY_HSYNC+DISPLAY_HBP-1) << 16 | (DISPLAY_VSYNC+DISPLAY_VBP-1)); LTDC->AWCR |= ((DISPLAY_WIDTH + DISPLAY_HSYNC + DISPLAY_HBP - 1) << 16 | (DISPLAY_HEIGHT + DISPLAY_VSYNC + DISPLAY_VBP - 1)); LTDC->TWCR |= ((DISPLAY_WIDTH + DISPLAY_HSYNC + DISPLAY_HBP + DISPLAY_HFP -1)<< 16 |(DISPLAY_HEIGHT + DISPLAY_VSYNC + DISPLAY_VBP + DISPLAY_VFP - 1));
这就是时间！ 在此部分中，您只能配置背景颜色。 默认情况下，我将其设置为黑色，因此将其写为零。 如果要更改背景层（背景）的颜色，则可以同样地写入任何值，例如
0xFFFFFFFF并用白色填充所有内容：
LTDC->BCCR = 0;
参考手册中有一个很棒的插图，可以清楚地说明我们实际上分为3层：背景，第1层和第2层。背景层是“ castated”的，只能填充一种特定的颜色，但是它也非常有用未来的GUI设计。 另外，此插图清楚地说明了图层的优先级，这意味着仅当其余图层为空或透明时，我们才会在背景上看到填充颜色。
作为示例，我将显示项目的页面之一，其中在模板的实现过程中，背景填充了一种颜色，并且控制器没有重绘整个页面，而是仅重绘了单个扇区，这使得许多其他任务可以接收约50-60 fps：
6. LTDC设置的最后一部分
LTDC设置分为两部分：第一部分对于整个LTDC模块是通用的，位于
LTDC寄存器
组中 ，第二部分在两层之一中进行配置，并且位于
LTDC_Layer1和
LTDC_Layer2组中 。
我们在上一段中进行了常规设置，其中包括设置时间，背景层。 现在我们继续设置图层，我们的列表需要该图层可见区域的实际大小，以4个坐标（x0，y0，x1，y2）的形式描述，这使我们可以获得矩形的尺寸。 可见层的大小可能小于显示器的分辨率，没有人愿意将每100像素的层大小设为100。 要调整可见区域的大小，请编写以下代码：
LTDC_Layer2->WHPCR |= (((DISPLAY_WIDTH + DISPLAY_HBP + DISPLAY_HSYNC - 1) << 16) | (DISPLAY_HBP + DISPLAY_HSYNC)); LTDC_Layer2->WVPCR |= (((DISPLAY_HEIGHT + DISPLAY_VSYNC + DISPLAY_VBP - 1) << 16) |(DISPLAY_VSYNC + DISPLAY_VBP));
如您所见，一切都与时机相同。 可见区域的起点（x0，y0）由两个时序之和组成：HSYNC + HBP和VSYNC + VBP。 为了计算端点（x1，y1）的坐标，只需将以像素为单位的宽度和高度添加到值数据中。
现在，您需要配置接收到的数据的格式。 使用ARGB8888格式可获得最高的质量，但与此同时，我们可以获得最大的占用内存量。 一个像素占用32位或4字节，这意味着整个屏幕占用4 * 480 * 272 = 522,240字节，即不是我们最薄弱的控制器的闪存的一半。 不用担心-通过QSPI连接外部SDRAM和闪存可以解决内存问题，并且对此格式没有限制，我们以高品质感到高兴。 如果要节省空间或显示器不支持24位格式，则可以使用更合适的模型，例如RGB565。 对于显示器和相机而言，这是一种非常流行的格式，最重要的是，使用它时，1像素仅占用5 + 6 + 5 = 16位或2字节。 因此，该层占用的内存量将减少2倍。 默认情况下，控制器已经配置了ARGB8888格式，如下所示：
LTDC_Layer2->PFCR = 0;
如果需要与ARGB8888不同的格式，请转到
参考手册中的第533和534页，然后从下面的列表中选择所需的格式：
现在创建一个数组并将其地址传递给LTDC，它将变为帧缓冲区，并将成为我们层的“反射”。 例如，您需要用白色填充第一行的第一个像素，为此，您只需要将颜色值（0xFFFFFFFF）写入此数组的第一个元素即可。 是否需要填充第二行中的第一个像素？ 然后，我们还将颜色值写入带有数字（480 + 1）的元素中。 480-换行，然后在所需的行中添加数字。
此设置如下所示：
#define DISPLAY_WIDTH ((uint16_t)480) #define DISPLAY_HEIGHT ((uint16_t)272) const uint32_t imageLayer2[DISPLAY_WIDTH * DISPLAY_HEIGHT]; LTDC_Layer2->CFBAR = (uint32_t)imageLayer2;
以一种好的方式，在配置LTDC之后，您还需要配置SDRAM以删除
const修饰符并获取RAM中的帧缓冲区，因为 即使对于4字节的一层，MK自己的RAM还是不够的。 尽管这不会影响测试外围设备的正确配置。
接下来，您需要指定alpha层的值，即
Layer2层的透明度，为此，我们编写一个介于0到255之间的值，其中0是完全透明的层，255是完全不透明的，即100％可见：
LTDC_Layer2->CACR = 255;
根据我们的计划，现在有必要以字节为单位记录可见显示区域的大小，为此，我们将相应的值写入寄存器：
LTDC_Layer2->CFBLR |= (((PIXEL_SIZE * DISPLAY_WIDTH) << 16) | (PIXEL_SIZE * DISPLAY_WIDTH + 3)); LTDC_Layer2->CFBLNR |= DISPLAY_HEIGHT;
剩下的最后两个步骤，即包含第2层和LTDC外设模块本身。 为此，写入相应的位：
LTDC_Layer2->CR |= LTDC_LxCR_LEN; LTDC->GCR |= LTDC_GCR_LTDCEN;
这样就完成了我们模块的配置，您可以使用我们的显示器！
7.关于与LTDC合作的一些知识
现在，与显示器的所有工作仅归结为将数据写入
imageLayer2数组，它的大小为480 x 272个元素，这完全符合我们的分辨率，并暗示了一个简单的事实-
数组元素1 =显示器上的1像素 。
举例来说，我将图片写入了在
LCD Image Converter中转换为阵列的
图像 ，但实际上，您的任务不太可能仅限于此。 有两种方法：使用现成的GUI并自己编写。 对于诸如文本输出，制图之类的相对简单的任务，我建议您编写自己的GUI，这将花费一些时间，并使您对它的工作有充分的了解。 当任务艰巨而又无暇开发自己的GUI时，建议您注意现成的解决方案，例如uGFX等。
文本，线条和其他元素的符号本质上是像素阵列，因此要实现它们，您需要自己实现逻辑，但是您应该从最基本的功能-“像素输出”开始。 它应该包含3个参数：沿X的坐标，沿Y的坐标，以及相应地绘制给定像素的颜色。 它可能看起来像这样：
typedef enum ColorDisplay { RED = 0xFFFF0000, GREEN = 0xFF00FF00, BLUE = 0xFF0000FF, BLACK = 0xFF000000, WHITE = 0xFFFFFFFF } Color; void SetPixel (uint16_t setX, uint16_t setY, Color Color) { uint32_t numBuffer = ((setY - 1) * DISPLAY_WIDTH) + setX; imageLayer2[numBuffer] = Color; }
将坐标带入函数后，我们将其重新计算为与给定坐标对应的数组编号，然后将接收到的颜色写入到接收到的元素中。 基于此功能，您已经可以实现用于显示几何图形，文本和其他GUI“好东西”的功能。 我认为这个想法是可以理解的，但是如何实现它则由您自己决定。
总结
如您所见，即使在寄存器上复杂的外设（CMSIS）的实现也不是一件容易的事，您只需要了解它在内部的工作原理即可。 当然，现在不了解发生了什么就开发固件很流行，但是如果您打算成为一名工程师而不是...这将是死胡同。
如果将结果代码与HAL或SPL中的解决方案进行比较，您会发现写入寄存器的代码更加紧凑。 在需要的地方添加一些注释并将其包装在函数中，我们的可读性至少与HAL / SPL相同，并且，如果您还记得
参考手册文档进行了注册，那么使用CMSIS更为方便。
1）在TrueSTUDIO中带有源代码的项目可以在
这里下载
2）对于那些更喜欢
GitHub的人3）
在此处下载用于将图像转换为LCD Image Converter代码的实用程序