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基于STM32F103ZET6使用FSMC驱动TFT的学习 (一)

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EEFOCUS小白 发布时间:2015-4-1 10:08
本帖最后由 EEFOCUS小白 于 2015-4-1 10:12 编辑

在完成IO驱动彩屏的试验后,就准备着手使用FSMC来驱动彩屏,先了解一下预备知识
一、所谓的FSMC机制
LCD有如下控制线:
CS:Chip Select 片选,低电平有效
RS:Register Select 寄存器选择
WR:Write 写信号,低电平有效
RD:Read 读信号,低电平有效
RESET:重启信号,低电平有效
DB0-DB15:数据线

假如这些线,全部用普通IO口控制。根据LCD控制芯片手册(大部分控制芯片时序差不多):
如果情况如下:
DB0-DB15的IO全部为1(表示数据0xff),也可以为其他任意值,这里以0xff为例。
CS为0(表示选上芯片,CS拉低时,芯片对传入的数据才会有效)
RS为1(表示DB0-15上传递的是要被写到寄存器的值),如果为0,表示传递的是数据。
WR为0,RD为1(表示是写动作),反过来就是读动作。
RESET一直为高,如果RESET为低,会导致芯片重启。
这种情况,会导致一个值0xff被传入芯片,被LCD控制芯片当作写寄存器值去解析。LCD控制芯片收到DB0-15上的值之后,根据其他控制线的情况,它得出结论,这个0xff是用来设置寄存器的。一般情况下,LCD控制芯片会把传入的寄存器值的高8位当做寄存器地址(因为芯片内部肯定不止一个寄存器),低8位当做真正的要赋给对应寄存器值。这样,就完成了一个写LCD控制芯片内部寄存器的时序。

如果上述情况不变,只将RS置低,那么得到的情况如下:LCD控制芯片会把DB0-15上的数据当做单纯的数据值来处理。那么假如LCD处在画图状态,这个传入的值0xff,就会被显示到对应的点上,0xffff就表示白色,那么对应的点就是白色。在这个数据值传递过来之前,程序肯定会通过设置寄存器值,告诉LCD控制芯片要写的点的位置在哪里。

如果上述两种情况都不变,分别把WR和RD的信号反过来(WR=1,RD=0),那么写信号就会被变成读信号。读信号下,主控芯片需要去读DB0-15的值,而LCD控制芯片就会去设置DB0-15的值,从而完成读数据的时序。

读寄存器的时序麻烦一点。第一步,先要将WR和RD都置低,主控芯片通过DB0-15传入寄存器地址。第二步就和前面读数据一样,将WR置高,RD置低,读出DB0-15的值即可。在这整个的过程中,RS一直为低。

好了,上面就是IO直接控制LCD的方法。假如放到STM32里面,用IO直接控制显得效率很低。STM32有FSMC(其实其他芯片基本都有类似的总线功能),FSMC的好处就是你一旦设置好之后,WR、RD、DB0-DB15这些控制线和数据线,都是FSMC自动控制的。打个比方,当你在程序中写到:
*(volatile unsigned short int *)(0x60000000)=val;
那么FSMC就会自动执行一个写的操作,其对应的主控芯片的WE、RD这些脚,就会呈现出写的时序出来(即WE=0,RD=1),数据val的值也会通过DB0-15自动呈现出来(即FSMC-D0:FSMC-D15=val)。地址0x60000000会被呈现在数据线上(即A0-A25=0,地址线的对应最麻烦,要根据具体情况来,好好看看FSMC手册)。
那么在硬件上面,我们需要做的,仅仅是MCU和LCD控制芯片的连接关系:
WE-WR,均为低电平有效
RD-RD,均为低电平有效
FSMC-D0-15接LCD DB0-15
连接好之后,读写时序都会被FSMC自动完成。但是还有一个很关键的问题,就是RS没有接,CS没有接。因为在FSMC里面,根本就没有对应RS和CS的脚。怎么办呢?这个时候,有一个好方法,就是用某一根地址线来接RS。比如我们选择了A16这根地址线来接,那么当我们要写寄存器的时候,我们需要RS,也就是A16置高。软件中怎么做呢?也就是将FSMC要写的地址改成0x60020000,如下:
*(volatile unsigned short int *)(0x60020000)=val;
这个时候,A16在执行其他FSMC的同时会被拉高,因为A0-A18要呈现出地址0x60020000。0x60020000里面的Bit17=1,就会导致A16为1。
当要读数据时,地址由0x60020000改为了0x60000000,这个时候A16就为0了。

那么有朋友就会有疑问,第一,为什么地址是0x6xxxxxxx而不是0x0xxxxxxx;第二,CS怎么接;第三,为什么Bit17对应A16?
先来看前两个问题,大家找到STM32的FSMC手册,在FSMC手册里面,我们很容易找到,FSMC将0x60000000-0x6fffffff的地址用作NOR/PRAM(共256M地址范围)。而这个存储块,又被分成了四部分,每部分64M地址范围。当对其中某个存储块进行读写时,对应的NEx就会置低。这里,就解决了我们两个问题,第一,LCD的操作时序,和NOR/PRAM是一样的(为什么一样自己找找NOR/PRAM的时序看看),所以我们选择0x6xxxxxxx这个地址范围(选择这个地址范围,操作这个地址时,FSMC就会呈现出NOR/PRAM的时序)。第二,我们可以将NEx连接到LCD的CS,只要我们操作的地址是第一个存储块内即可(即0-0x3ffffff地址范围)。

第三个问题再来看一看FSMC手册关于存储器字宽的描述,我们发现,当外部存储器是16位时,硬件管脚A0-A24表示的是地址线A1-A25的值,所以我们要位移一下,Bit17的值,实际会被反应到A16这根IO来。关于数据宽度及位移的问题,初学的朋友可能会比较疑惑,当你接触了多NOR/PRAM这样的器件后,你会发现,很多芯片的总线,都是这样设计的,为的是节省地址线。

那么上面就完全解决了LCD驱动如何接FSMC的问题,如果读者没懂,建议将上述文字抄上一遍,FSMC手册对应NOR/PRAM的章节抄一遍。还没懂,就继续抄一遍,抄到懂为止。
虽然上述只是针对LCD讲解了FSMC,但是其实对NOR和外部RAM的操作也是类似的,只不过多了些地址线来寻址而已

个人觉得有了这两篇博文再加上我们的参考手册足够搞定FSMC驱动彩屏了
二、FSMC之我见
开始只是谈到别人对FSMC的理解,注意这里只讨论FSMC控制TFT,也就是在FSMC的NOR\PSRAM模式控制LCD,所以我们以下的分析都是基于这种模式的。
1、我们之前通过使用GPIO来模拟8080/6800时序从而达到驱动彩屏的,同样需要明白的一点就是我们也只是使用FSMC来模拟8080/6800时序,只不过这个读写速度有些快(使用了总线嘛),仅此而已!
简单一点就是:8080是通过“读使能(RE)”和“写使能(WE)”两条控制线进行读写操作。  6800是通过“总使能(E)”和“读写选择(W/R)”两条控制线进行
2、那么了解到FSMC的三总线如下!
数据线:这个可以分为8位的和16位,这个不难理解,就是之指一次穿上红8位还是16位数据,我的是16位的,8位的有一个懒得用。
地址线:既然我们访问的外NOR FLASH,那么一定会有相应的地址线,那么这些地址线在哪里呢?肯定是通过GPIO引脚复用的。有A0 -- A23 24根,能够控制访问16M的空间,也就是一个子bank;
控制总线:它的控制总线只有三根:读使能信号,写使能信号,片选信号。所以这里和我们8080时序相比,少了复位信号线和数据/命令控制线,怎么办?继续看!
3、了解了FSMC会有这三总线的概念,那么接下来就是如何转化为我们需要的时序了。
对比一下FSMC访问外nor flash和8080访问时序如下


差别似乎很小是吧,简单说就是在数据/指令选择和复位信号上的区别。
4、在这里我们使用的软件方法来完善FSMC转化为8080的读写时序
在参考手册上的存储系统能找到,芯片留给我们外扩的存储器(NOR FLASH、PSRAM这类可直接寻址的器
件)地址是从0x60000000开始的,意思就是当我们访问0x60000000的时候,那就是相当于访问外部nor flash了(我们只讨论这种情况),那么他就会自动产生FSMC的时序
在这里,我们所需要添加的就是D/C选择信号,如何实现呢?我们是通过,一根地址线来实现的,当我们把A0多对应的GPIOF0(引脚默认复用)接到TFT的RS端,
然后执行访问0x60000000的指令,那么RS是否就是低电平选择为数据呢?又加入我们访问的地址是0x60000001的时候,那么RS是否就是高电平,从而选择的就是指令传送呢?答案当然是肯定的!所以我们就解决了这个问题,复位信号就更好解决了,直接和开发板的复位引脚接在一起就好了,就这么简单!
三、说了这么久的理论,来个实例分析更加形象了,首先硬件连线要明白
在原理图或者开发手册上面能够确定引脚复用问题
地址引脚:
(A0-A5 :PF0 - PF5)            (A6-A9: F12-F15 )                     (A10-A15: PG0-PG5)               
(A16-A18: PD11-PD13)             (A19-A22: PE3-PE6)               (A23-PE2)
片选信号(NEx:PG12)因为我选择的是block4
写使能(NWR:PD5)
读使能(NOE:PD4)
至此控制引脚基本完成
下面就是数据引脚:
PD14-FSMC-D0       ----LCD-DB0  
PD15-FSMC-D1      ----LCD-DB1
PD0-FSMC-D2         ----LCD-DB2
PD1-FSMC-D3         ----LCD-DB3
PE7-FSMC-D4         ----LCD-DB4
PE8-FSMC-D5         ----LCD-DB5
PE9-FSMC-D6         ----LCD-DB6
PE10-FSMC-D7       ----LCD-DB7
PE11-FSMC-D8         ----LCD-DB8  
PE12-FSMC-D9       ----LCD-DB9  
PE13-FSMC-D10       ----LCD-DB10
PE14-FSMC-D11         ----LCD-DB11  
PE15-FSMC-D12         ----LCD-DB12  
PD8-FSMC-D13       ----LCD-DB13         
PD9-FSMC-D14         ----LCD-DB14         
PD10-FSMC-D15        ----LCD-DB15
有了这些硬件连线是没有任何问题的
收藏 2 评论4 发布时间:2015-4-1 10:08

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4个回答
stary666 回答时间:2015-4-1 10:58:48
做个沙发,。。。。。。。。。
为什么是EEFOCUS小白 回答时间:2015-4-3 12:15:55
谢谢支持
数码小叶 回答时间:2015-4-3 12:19:35
学习学习
zhangdaijin 回答时间:2015-4-3 18:33:54
看看先!

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