Li_阴宅

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stm32驱动st7789 TFT-LCD屏幕显示

作者：Li_阴宅 | 2024-07-11 09:11:07

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st7789

前言

一切程序以最后百度网盘链接的程序为准，可能在写文章的时候有些地方有改动。
主控：STM32F103C8T6
1.69 TFT-LCD（st7789驱动）

一硬件相关说明

1.1接线说明

CLK:PA4
SDA:PA5
RST:PA6
D/C:PA7
BLK:PC14
CS:PA8
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1.2硬件初始化

TFT-LCD是采用SPI通信的，这里使用stm32f103c8t6的SPI1，初始化代码如下

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);     	//使能A端口时钟
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        	//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;       	//速度50MHz
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_4);
	
		//背光引脚 PC13 片选CS引脚PC14
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);                //使能GPIOC时钟
    //配置GPIOB的工作模式和初始化
    GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;                    //推挽输出
    GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14;            //引脚PC13 PC14 
    GPIO_InitStruture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                   //速度50MHz
    GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruture);
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1.3驱动初始化

在原有的驱动基础上增加了几个宏去控制显示方向，方便后期更改
在这里插入图片描述

1.3.1 UP方向朝上

#define DISPLAY_OVERTURN 0			
#define DISPLAY_BOTTOM_TO_TOP 0		
#define DISPLAY_RIGHT_TO_LEFT 0	
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在这里插入图片描述

1.3.2 BOTTOM朝上

#define DISPLAY_OVERTURN 0			
#define DISPLAY_BOTTOM_TO_TOP 1		
#define DISPLAY_RIGHT_TO_LEFT 1	
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在这里插入图片描述

1.3.3 RIGHT朝上

#define DISPLAY_OVERTURN 1			
#define DISPLAY_BOTTOM_TO_TOP 0		
#define DISPLAY_RIGHT_TO_LEFT 1	
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在这里插入图片描述

1.3.4 LEFT朝上

#define DISPLAY_OVERTURN 1			
#define DISPLAY_BOTTOM_TO_TOP 1		
#define DISPLAY_RIGHT_TO_LEFT 0
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在这里插入图片描述

1.3.5 驱动代码

//st7789驱动
	TFT_SCLK_Set();			//特别注意！！
	TFT_RST_Clr();
	delay_ms(1000);
	TFT_RST_Set();
	delay_ms(1000);
    TFT_SEND_CMD(0x11); 			//Sleep Out
	delay_ms(120);               //DELAY120ms 
	 	  //-----------------------ST7789V Frame rate setting-----------------//
//************************************************
	TFT_SEND_CMD(0x3A);        //颜色数据格式RGB565 65k真彩色
	TFT_SEND_DATA(0x05);
	TFT_SEND_CMD(0xC5); 		//VCOM1
	TFT_SEND_DATA(0x1A);
/*		
	(0,0)*********240***********->
	*
	*
	*
	280           240x280
	*
	*
	*
	↓
**/
	TFT_SEND_CMD(0x36);                 // 屏幕显示方向设置

#if DISPLAY_BOTTOM_TO_TOP
	lcd_data |= (1<<7);
#else	
	lcd_data |= (0<<7);
#endif
#if DISPLAY_RIGHT_TO_LEFT
	lcd_data |= (1<<6);
#else	
	lcd_data |= (0<<6);
#endif

#if DISPLAY_OVERTURN//不翻转显示
	lcd_data |= (1<<5);//翻转显示
#else
	lcd_data |= (0<<5);	
#endif
	TFT_SEND_DATA(lcd_data);

/*****显示位置，注意，x和y是根据屏幕显示方向来定的，不一定统一**********/
	TFT_SEND_CMD(0x2B); //设置显示区域 x轴起始及结束坐标 
	TFT_SEND_DATA((start_x>>8)&0xff);
	TFT_SEND_DATA(start_x&0xff);
	TFT_SEND_DATA((end_x>>8)&0xff);
	TFT_SEND_DATA(end_x&0xff);

	TFT_SEND_CMD(0x2B); //设置显示区域 Y轴起始及结束坐标
	TFT_SEND_DATA((start_y>>8)&0xff);
	TFT_SEND_DATA(start_y&0xff);
	TFT_SEND_DATA((end_y>>8)&0xff);
	TFT_SEND_DATA(end_y&0xff);
	
	//-------------ST7789V Frame rate setting-----------//
	TFT_SEND_CMD(0xb2);		//Porch Setting
	TFT_SEND_DATA(0x05);
	TFT_SEND_DATA(0x05);
	TFT_SEND_DATA(0x00);
	TFT_SEND_DATA(0x33);
	TFT_SEND_DATA(0x33);

	TFT_SEND_CMD(0xb7);			//Gate Control
	TFT_SEND_DATA(0x05);			//12.2v   -10.43v
	//--------------ST7789V Power setting---------------//
	TFT_SEND_CMD(0xBB);//VCOM
	TFT_SEND_DATA(0x3F);

	TFT_SEND_CMD(0xC0); //Power control
	TFT_SEND_DATA(0x2c);

	TFT_SEND_CMD(0xC2);		//VDV and VRH Command Enable
	TFT_SEND_DATA(0x01);

	TFT_SEND_CMD(0xC3);			//VRH Set
	TFT_SEND_DATA(0x0F);		//4.3+( vcom+vcom offset+vdv)

	TFT_SEND_CMD(0xC4);			//VDV Set
	TFT_SEND_DATA(0x20);				//0v

	TFT_SEND_CMD(0xC6);				//Frame Rate Control in Normal Mode
	TFT_SEND_DATA(0X01);			//111Hz

	TFT_SEND_CMD(0xd0);				//Power Control 1
	TFT_SEND_DATA(0xa4);
	TFT_SEND_DATA(0xa1);

	TFT_SEND_CMD(0xE8);				//Power Control 1
	TFT_SEND_DATA(0x03);

	TFT_SEND_CMD(0xE9);				//Equalize time control
	TFT_SEND_DATA(0x09);
	TFT_SEND_DATA(0x09);
	TFT_SEND_DATA(0x08);
	//---------------ST7789V gamma setting-------------//
	TFT_SEND_CMD(0xE0); //Set Gamma
	TFT_SEND_DATA(0xD0);
	TFT_SEND_DATA(0x05);
	TFT_SEND_DATA(0x09);
	TFT_SEND_DATA(0x09);
	TFT_SEND_DATA(0x08);
	TFT_SEND_DATA(0x14);
	TFT_SEND_DATA(0x28);
	TFT_SEND_DATA(0x33);
	TFT_SEND_DATA(0x3F);
	TFT_SEND_DATA(0x07);
	TFT_SEND_DATA(0x13);
	TFT_SEND_DATA(0x14);
	TFT_SEND_DATA(0x28);
	TFT_SEND_DATA(0x30);
	 
	TFT_SEND_CMD(0XE1); //Set Gamma
	TFT_SEND_DATA(0xD0);
	TFT_SEND_DATA(0x05);
	TFT_SEND_DATA(0x09);
	TFT_SEND_DATA(0x09);
	TFT_SEND_DATA(0x08);
	TFT_SEND_DATA(0x03);
	TFT_SEND_DATA(0x24);
	TFT_SEND_DATA(0x32);
	TFT_SEND_DATA(0x32);
	TFT_SEND_DATA(0x3B);
	TFT_SEND_DATA(0x14);
	TFT_SEND_DATA(0x13);
	TFT_SEND_DATA(0x28);
	TFT_SEND_DATA(0x2F);

	TFT_SEND_CMD(0x21); 		//反显
   
	TFT_SEND_CMD(0x29);         //开启显示 
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二、图片显示

TFT-LCD采用RGB565格式的颜色数据，每个像素占用16bit，显示图片的方式是向TFT-LCD的GRAM写入数据，具体流程：读取图片的宽高->设置显示范围->发送写入GRAM命令（0x2C）->写入图片数据->TFT-LCD显示。
通常电脑端的BMP图片数据是RGB888的个数，需要使用工具将RGB888格式的数据转换成RGB565格式的数据。这里我用QT写了一个图片转换工具。具体细和使用方法在第四点。
注意：在图片数组的前四个字节加入图片宽高字段，方便后续读取，不需要我们手动去设置图片的宽高。
在这里插入图片描述

void TFT_display_image(const uint16_t *address, uint16_t startX, uint16_t startY)
{
	uint16_t image_width;//图片宽
	uint16_t image_hight;//图片高
	uint16_t x,y;
	image_width = address[0];
	image_hight = address[1];
	TFT_SetWindows(startX, startY, image_width, image_hight);
	for(y = 0; y < image_hight; y++)
	{
		for(x = 0; x < image_width; x++)
		{
			//发送图片数据，每次发送16位,先发高八位
			TFT_SEND_DATA(address[y*image_width + x + 2]>>8);
			TFT_SEND_DATA(address[y*image_width + x + 2]&0xff);
		}
	}	
}
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三、文字显示

3.1字体取模

使用PCtolLCD2002软件对要显示的字体进行取模，字体取模方式可参照下图进行设置
在这里插入图片描述

3.2 将取模得到的数组复制到代码中

在这里插入图片描述

3.3 显示字体函数

void TFT_display_char16_16(const uint8_t *address ,uint16_t startX,uint16_t startY,uint16_t color)
{
	unsigned int column;
	unsigned char tm=0,temp;

	TFT_SetWindows(startX, startY, 16, 16);
	
	for(column = 0; column < 32; column++)  //column loop
	{
		temp =* address;
		for(tm = 0; tm < 8; tm++)
		{
			if(temp&0x01)
			{
				TFT_SEND_DATA(color>>8);
				TFT_SEND_DATA(color);
			}
			else 
			{
				TFT_SEND_DATA(0);
				TFT_SEND_DATA(0);
			}
			temp >>= 1;
		}
		address++;
	}
}  
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3.4 遇到的问题

1、在显示文字的时候原始写法就是如果是1就填充对应文字的颜色，没有数据就填充黑色（背景色），但是如果整个屏幕的背景色不是黑色的话看感觉文字背景设很突兀。
在这里插入图片描述
为了解决上一个问题在此增加了一个函数用于显示透明的文字（其它大小展示没有调试），使用这种方式也有一个缺点就是显示速度太慢，因为是一个点一个点的刷上去

void TFT_display_char16_16_noBackColor(const uint8_t *address ,uint16_t startX,uint16_t startY,uint16_t color)
{
	unsigned int column;
	unsigned char tm=0,temp;
	unsigned int x = 0;
	unsigned int y = 0;
	for(column = 0; column < 16; column++)//显示前16行数据
	{
		temp =* address;
		for(tm = 0; tm < 8; tm++)
		{			
			if(temp&0x01)
			{
				TFT_display_point(startX+ tm, startY+ y ,color);
				printf("cloumn:%d Y:%d\r\n",column, tm);
			}
			
			temp >>= 1;
		}
		address++;
		temp =* address;
		for(tm = 0; tm < 8; tm++)
		{			
			if(temp&0x01)
			{
				TFT_display_point(startX+ tm+8, startY+ y ,color);
			}
			
			temp >>= 1;
		}
//		if(column>0 && column%2 == 0)//如果开启字体的高读会压缩到之前的一半
		y++;
		address++;
	}	
} 
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显示效果
在这里插入图片描述
可以对比下一在图片上显示效果，后者是不带底色显示问题

四 bmp图片转换软件

我这里是使用QT自己写的一个转换工具，将BMP图片转换成C语言数组和bin文件（未验证），此软件占时只做一张图片的转换，自己可以根据自己的需求做修改。

4.1 BMP图片

BMP图片头部14Byte+位部信息头40Byte，注意：每个信息块是从右向左计算
头部14字节具体含义如下
在这里插入图片描述

4.2图片头部信息

Byte1-2
0x42：‘B’，0x4d：‘M’
在这里插入图片描述
Byte3-6文件大小(bmp图片总占用空间)
注意高位是高字节，低位是低字节，实际大小应该是0x0313b6=201654

Byte11-14
位图数据部分相对于文件首的起始偏移，0x36=54

4.3位图信息

位图信息共占40位
在这里插入图片描述

Byte15-18
信息头部：通常为0x28或者0x38，0x0000 0028

Byte19-22
图像宽度0x0000 0118 = 280

Byte23-26
图像高度0x0000 00f0=240

Byte27-28
保留位，值永远为0x01

Byte29-30
每个像素占用的位数0x0018=24，即该图像为RGB888格式
在这里插入图片描述
Byte31-34
压缩方式

Byte35-38
图像尺寸（字节数，真正图片数据不包括图片信息的头部）0x0003 1380=201600(Byte3-6 减去 Byte11-14)

Byte39-42
水平分辨率0x0ec4 = 3780

Byte43-46
垂直分辨率0x0ec4 = 3780

Byte47-50
引用色彩数
在这里插入图片描述
Byte51-54
关键色彩数

在这里插入图片描述

4.4 QT代码

#include "mainwindow.h"
#include "./ui_mainwindow.h"
#include "protocol.h"
#include <QDataStream>
#include <QFile>
#include <QFileDialog>
#include <QImage>
#include <QMessageBox>
#include <QPixmap>
#include <QSettings>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}



void MainWindow::on_openImage_clicked()
{
    QString fileName;
    QSettings setting("./lastopenFile.ini", QSettings::IniFormat);
    QString lastPath = setting.value("LastFilePath").toString();
    fileName = QFileDialog::getOpenFileName(this, QString::fromLocal8Bit("选择图片"), lastPath, tr("Images(*.bmp)"));
    ui->imageInfoEdit->append("/*imag name:"+fileName+"*/");
    qInfo()<<"*imag name:"<< fileName<<"*";
    if(!fileName.isEmpty())
    {
        setting.setValue("LastFilePath", fileName);
        read_BMP(fileName);
    }
}

void MainWindow::read_BMP(QString fileName)
{
    QFile file(fileName);
    QFile saveFile("./image.bin");//图片数据保存的bin文件
    saveFile.open(QIODevice::WriteOnly);//以只写的方式打开文件
    QDataStream saveFileStream(&saveFile);//定义一个数据流
    QString showStr;
    QString bmpToCarray;
    BmpHeader header;
    Pixel bmpPixel;
    unsigned short rgb565Data = 0x0000;
    int times = 0;
    int lines = 0;
    char bmpData = 0x00;
//    unsigned char rgb888[WIDTH*3];
    if(!file.exists())
    {
        return;
    }
    file.open(QFileDevice::ReadOnly);
    file.read((char*)&header, sizeof(BmpHeader));//读取图片文件头信息
    showStr.append("/*图片宽："+(QString("%1  ").arg(header.bmpWidth, 1, 10, QLatin1Char('0')).toUpper())+"\n");
    showStr.append("图片高："+(QString("%1  ").arg(header.bmpHeight, 1, 10, QLatin1Char('0')).toUpper())+"\n");
    showStr.append("每像素占用位数（bit）："+(QString("%1  ").arg(header.bmpBitCount, 1, 10, QLatin1Char('0')).toUpper())+"*/\n");
    bmpToCarray.append("#ifndef __IMAGE_H\n");
    bmpToCarray.append("#define __IMAGE_H\n#include <stdint.h>\n");
    bmpToCarray.append("const uint16_t bmp_array[] ={ ");
    /*图像的宽高*/
    bmpToCarray.append("\n\t0x"+(QString("%1  ").arg((header.bmpWidth)&0xffff, 4, 16, QLatin1Char('0')).toUpper())+",/*width*/ ");
//    bmpToCarray.append("0x"+(QString("%1  ").arg(header.bmpWidth&0xff, 2, 10, QLatin1Char('0')).toUpper())+",  /*width*/ ");
    bmpToCarray.append("\n\t0x"+(QString("%1  ").arg((header.bmpHeight)&0xffff, 4, 16, QLatin1Char('0')).toUpper())+",/*height*/\n\t");
 //   bmpToCarray.append("0x"+(QString("%1  ").arg(header.bmpHeight&0xff, 2, 10, QLatin1Char('0')).toUpper())+", /*height*/\n\t");
    for(int i = 0; i < header.bmpHeight; i++)
    {
        file.seek((header.bmpHeight - i -1)*header.bmpWidth*3 + header.bfOffBits+((header.bmpHeight - i -1))*(4-header.bmpWidth%4));
        for(int j = 0; j < header.bmpWidth; j++)
        {
            /*注意：BMP图片数据存储是从左到右，从下到上存储的！！！*/
//            file.seek(i*header.bmpWidth*3+j*sizeof(bmpPixel)+54);

            file.read((char*)&bmpPixel, sizeof(Pixel));
            rgb565Data = RGB888toRGB565(bmpPixel.red, bmpPixel.green, bmpPixel.blue);
            if(i == 0 && j == 0)
            {
                qInfo()<<"RED：0x"<<(QString("%1").arg(bmpPixel.red&0xff, 2, 16, QLatin1Char('0')).toUpper());
                qInfo()<<"GREEN：0x"<<(QString("%1").arg(bmpPixel.green&0xff, 2, 16, QLatin1Char('0')).toUpper());
                qInfo()<<"BLUE：0x"<<(QString("%1").arg(bmpPixel.blue&0xff, 2, 16, QLatin1Char('0')).toUpper());
            }
            bmpToCarray.append("0x"+(QString("%1").arg(rgb565Data&0xfFFf, 4, 16, QLatin1Char('0')).toUpper())+",  ");

            lines++;
            if(lines == 8)
            {
                bmpToCarray.append("\n\t");
                lines = 0;
            }

            saveFileStream<<(unsigned short)rgb565Data;//保存到bin文件中
          ("%1  ").arg(bmpData & 0xff, 1, 16, QLatin1Char('0')).toUpper()));
        }
    }
    bmpToCarray.append("};\n");
    bmpToCarray.append("#endif\n");
//    }
    ui->imageInfoEdit->append(showStr);
    ui->imageInfoEdit->append(bmpToCarray);
    file.close();
    saveFile.close();
}
/************************************
 *
 * RGB888格式转换成RGB565规则
 * 取出R的高5位、G高6位、B高5位
 *
 * *********************************/
unsigned short MainWindow::RGB888toRGB565(unsigned char red, unsigned char green, unsigned char blue)
{   //RGB888转RGB565，都是保留高几位
    unsigned short B = (blue >> 3) & 0x001F;
    unsigned short G = ((green >> 2) << 5) & 0x07E0;
    unsigned short R = ((red >> 3) << 11) & 0xF800;
    return (unsigned short) (R | G | B);
 }
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4.5 软件使用方法

在下载的资源QT文件夹下有个tool文件夹目录点进去
在这里插入图片描述
点击BMP_Transform_BIN.exe打开软件

点击打开图片按钮找到你要转换的图片（只能是BMP格式的）

然后将转换后的图片数据复制到keil中image.h文件夹中

最后运行代码烧录到stm32中就可以了

4.6遇到的问题

图片数据，因为图片格式为RGB888格式，即三个字节表示一个像素点，注意：实际保存的数据不是Red、Green、Blue、而是Blue、Green、Red（小端模式，即低地址存放低位数据）
如图所示red：0x21，green：0x2a，blue：0x31
在这里插入图片描述
注意：BMP图片数数据时从左到右，从下到上存储的

4.7编程中遇到的坑

1、BMP图片数据存储是从左到右，从下到上存储的！！！
如下图所示，c6 c6 d3…是bmp图片最后一行像素信息
在这里插入图片描述
2、windows是4字节对齐，如果图片宽度不是4字节对齐的话windows会自动补齐（填0x00），这样会导致显示的图片出现倾斜。如下图，图片的宽度是50，每个像素占用3Byte，3*50=150，所以系统自动填充2Byte补齐。所以在程序中要注意这种情况，在读数据的时候做特殊处理。
在这里插入图片描述

所以在QT中要加以下特殊处理

终

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stm32驱动st7789 TFT-LCD屏幕显示

前言

一 硬件相关说明

1.1接线说明

1.2硬件初始化

1.3驱动初始化

1.3.1 UP方向朝上

1.3.2 BOTTOM朝上

1.3.3 RIGHT朝上

1.3.4 LEFT朝上

1.3.5 驱动代码

二、图片显示

三、文字显示

3.1字体取模

3.2 将取模得到的数组复制到代码中

3.3 显示字体函数

3.4 遇到的问题

四 bmp图片转换软件

4.1 BMP图片

4.2图片头部信息

4.3位图信息

4.4 QT代码

4.5 软件使用方法

4.6遇到的问题

4.7编程中遇到的坑

终

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一硬件相关说明