基于STM32F4x9的LCD顯示設(shè)計(jì)

　　隨著人機(jī)界面(GUI)在醫(yī)療、工業(yè)以及消費(fèi)電子各應(yīng)用領(lǐng)域需求的日益增長(zhǎng)，高集成度、高性能的TFT 液晶顯示方案成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的重要組成部分。在無(wú)內(nèi)置液晶控制器的情況下，單片機(jī)與具有內(nèi)置控制器的液晶板之間往往采用串行或并行的總線接口連接，受限于連接總線的數(shù)據(jù)傳輸速度，難以支持較高的顯示分辨率和畫(huà)面質(zhì)量。

　　意法半導(dǎo)體推出了基于ARM Cortex-M4 內(nèi)核的STM32F4x9 微處理器，借助內(nèi)置的LCD-TFT 顯示控制器和Chrom-ARM 圖形加速器，使SVGA 高分辨率和高品質(zhì)顯示畫(huà)面質(zhì)量成為可能。本文圍繞STM32F4x9 微控制器完成了液晶顯示的硬件設(shè)計(jì)，并介紹了基于這一硬件平臺(tái)以及STemWin 的軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

　　1 基于STM32F4x9 的LCD 顯示系統(tǒng)架構(gòu)

　　電子系統(tǒng)中液晶顯示的性能不僅取決于微控制器內(nèi)置LCD TFT 液晶控制器的驅(qū)動(dòng)能力，通常包括對(duì)最大顯示分辨率、屏幕刷新速度以及像素?cái)?shù)據(jù)格式的支持，同樣取決于數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器和液晶控制器之間的傳輸能力和顯示圖像數(shù)據(jù)處理的靈活性。

　　1 .1 基于STM32F4x9 的LCD 顯示系統(tǒng)

　　STM32F4x9 為設(shè)計(jì)者提供了由包括ARM Cortex-M4 內(nèi)核、Chrom-ART 圖形加速器、LCD-TFT 液晶控制器的總線控制器，以及內(nèi)部Flash、RAM 和外部SDRAM 組成的存儲(chǔ)器共同構(gòu)成的LCD 顯示系統(tǒng)架構(gòu)。參照?qǐng)D1,Chrom-ART 加速器與LCD-TFT 控制器能夠協(xié)同完成圖像的處理，包括像素格式轉(zhuǎn)換、兩層圖像混合等，并將位于外部SDRAM 中的顯示幀緩存數(shù)據(jù)傳送到連接在LCD-TFT 控制器的液晶屏上。

　　圖1 STM32F4x9 LCD 顯示系統(tǒng)架構(gòu)

　　舉例來(lái)說(shuō)，Chrom-ART 加速器能夠?qū)⒋鎯?chǔ)在內(nèi)部Flash 中的圖形元素經(jīng)處理后傳送到內(nèi)部RAM,并進(jìn)一步在外部SDRAM 中創(chuàng)建顯示幀緩存，并刷新顯示內(nèi)容。之后LCD-TFT 液晶控制器將完成從外部SDRAM 到LCD 顯示屏的圖像傳輸。

　　1 .2 LCD-TFT 控制器結(jié)構(gòu)及功能

　　作為AHB 總線控制器，LCD-TFT 控制器具有兩個(gè)專(zhuān)用FIFO 用來(lái)分別從存儲(chǔ)器中傳輸兩層顯示圖像，并由獨(dú)立的像素格式轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為同樣的ARGB8888 顏色格式，由此支持包括RGB888、RGB565、ARGB1555、ARGB4444、L8、AL44、AL88 在內(nèi)的多種像素格式。如圖2 所示，混合單元負(fù)責(zé)將同樣格式的兩層圖像連同背景色混合在一起，并經(jīng)由抖動(dòng)單元將最終顯示數(shù)據(jù)傳遞到液晶屏。LCD TFT 控制器與液晶屏之間的數(shù)據(jù)傳輸由24 位數(shù)據(jù)R[07]、G[07]、B[07],行列同步信號(hào)LCD_HSYNC,LCD_VSYNC,時(shí)鐘信號(hào)LCD_CLK 和數(shù)據(jù)使能信號(hào)LCD_DE 完成。

　　圖2 LCD TFT 控制器結(jié)構(gòu)及功能

　　1 .3 Chrom-ART 圖形加速器結(jié)構(gòu) 及功能

　　系統(tǒng)中的另一個(gè)AHB 總線控制器Chrom-ART 圖形加速器是專(zhuān)用的圖形顯示處理DMA.它能夠?qū)⒃磮D像的部分或整體復(fù)制到目標(biāo)圖像，并同時(shí)完成圖像像素格式的轉(zhuǎn)換。如圖3 所示，Chrom-ART 加速器同樣可以完成前景和背景圖像的混合處理并允許指定輸出圖像的像素格式?；贑hrom ART 加速器強(qiáng)有力的支持和靈活運(yùn)用，將大幅降低圖像處理的CPU 負(fù)荷。