【原理】从零编写ILI9341驱动全过程（基于Arduino） |
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【原理】从零编写ILI9341驱动全过程（基于Arduino）
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最近在淘宝入手了一块ILI9341彩色屏幕，支持320x240分辨率。之前一直很好奇这类单片机驱动的彩色屏幕的原理，就打算自己写一个驱动，从电流层面操控ILI9341屏幕。话不多说，我们开始吧(￣▽￣)~* 1.ILI9341芯片和ILI9341驱动板首先这里要明确两个概念，ILI9341芯片和ILI9341驱动板。 ILI9341芯片是ilitek发布的液晶驱动芯片，是这个样子的：
而淘宝上的ILI9341驱动板是把ILI9341芯片、屏幕和针脚焊接在一起的电路板，它可能是这个样子的：
也可能是这个样子的：
还可能是这个样子的：
没错，不同的厂家可以制造不同形状，不同接口的ILI9341驱动板，但他们上面都有ILI9341芯片，所以我们可以用相同的方法操作它。 2.如何操作它呢？这是ILI9341驱动板的背面，我在上面做了些标注，应该会方便理解些。我们只要控制这些针脚的通电与否（高电平与低电平），就能够获得操控这块屏幕的“完整权限”！那这些针脚的定义是什么呢？我们一个一个看：
左上角有五个最重要的针脚，分别是LCD_RST、LCD_CS、LCD_RS、LCD_WR和LCD_RD：（直接用文字写不能冒号对齐，没办法，开个代码框(￣▽￣)~*） LCD_RST ： 即LCD Reset，用于在通电之后复位，初始化整个模块。 LCD_CS ： 即LCD Chip Select，用于多个芯片之间的片选操作。由于这块驱动板只有一个可用的芯片，所以一般该针脚不通电。 LCD_RS ： 又称D/CX信号线，用于切换写命令（Command）和写数据（Data），当对显示屏写命令（Command）时，应该让针脚不通电，当对显示屏写数据（Data）时，应该让针脚通电。 LCD_WR ： 写使能。当LCD_WR不通电，并且LCD_RD通电时，数据传输方向为写入。 LCD_RD ： 读使能。左下角的针脚负责供电，不细讲。 右上角的LCD_D0到LCD_D7是数据脚，通过控制它的通电与否来传输8个比特，也就是8个0或1。这种方式可以传输一个最小值0，最大值255的数字，我们用它来传输所有命令和数据。 右下角的SD_SS,SD_DI,SD_D0,SD_SCK适用于控制SD卡读写的，不属于ILI9341的范畴，我们先不讨论。 那么，如何操作它呢？这张图能够很清楚的说明：（下面用拉低代表示不通电，拉高表示通电，这样术语会更加标准） 这就是发送一个命令或者数据的方法。二进制，十进制和十六进制的转换和表达先直接略过，如果要展开，那可能可以出一本书了( • ̀ω•́ )✧，关于LCD_D0到D7脚应该发送什么，ILITEK在设计ILI9341时就已经规定好了，中文文档在此： 接下来，就是，愉快的，编码时间啦( • ̀ω•́ )✧！！！ 3.兼容性设定不知刚才你有没有注意到数据脚是从LCD_D2开始的？那是因为Arduino Uno开发板的第0和1脚是USB针脚，不能被使用，只能从第2个针脚开始设计：
那我们在编程时要用到LCD_D0和LCD_D1时，就必须写成8和9。另外不同机器脚位也不一样，所以我用宏定义来简化程序： #define LCD_D0 8 #define LCD_D1 9 #define LCD_D2 2 #define LCD_D3 3 #define LCD_D4 4 #define LCD_D5 5 #define LCD_D6 6 #define LCD_D7 7 #define LCD_RD A0 #define LCD_WR A1 #define LCD_RS A2 #define LCD_CS A3 #define LCD_RST A4这样即解决了LCD_D0和LCD_D1脚的问题，还搞定的不同开发板的兼容性问题。由于#define是在预编译阶段生成的，所以不会影响代码运行的速度。 4.发送命令和数据调用这块屏幕的方法很明确，就是写入2进制数字。通过设计厂商提供的命令表发送相应的2进制命令和数据，实现操控。这样做的好处是无论你使用的是什么机器，什么驱动板，只要实现了LcdWriteCommand()和LcdWriteData()两个函数，就可以实现对屏幕的完全控制。 你当然可以用最直接的办法去控制引脚，比如digitalWrite(): void LcdWriteCommand(unsigned char d){ //Write Command Mode On digitalWrite(LCD_RS,LOW); //Write Datas to LCD_D0 to LCD_D7 digitalWrite(LCD_D0,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D1,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D2,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D3,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D4,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D5,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D6,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D7,d%2); d = d >> 1; //Enable Datas digitalWrite(LCD_WR,LOW); digitalWrite(LCD_WR,HIGH); } void LcdWriteData(unsigned char d){ //Write Data Mode On digitalWrite(LCD_RS,HIGH); //Write Datas to LCD_D0 to LCD_D7 digitalWrite(LCD_D0,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D1,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D2,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D3,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D4,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D5,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D6,d%2); d = d >> 1; digitalWrite(LCD_D7,d%2); d = d >> 1; //Enable Datas digitalWrite(LCD_WR,LOW); digitalWrite(LCD_WR,HIGH); }但是这样做的话，速度嘛。。。看看这个，你就不会想用digitalWrite了：
单片机中，速度为王，我们还是直接改Register吧： void LcdWriteCommand(unsigned char d){ //Write Command Mode On fastDigitalWriteLOW(LCD_RS); //Write Datas to LCD_D0 to LCD_D7 PORTD = (PORTD & B00000011) | ((d) & B11111100); PORTB = (PORTB & B11111100) | ((d) & B00000011); //Enable Datas fastDigitalWriteLOW(LCD_WR); fastDigitalWriteHIGH(LCD_WR); } void LcdWriteData(unsigned char d){ //Write Command Mode On fastDigitalWriteHIGH(LCD_RS); //Write Datas to LCD_D0 to LCD_D7 PORTD = (PORTD & B00000011) | ((d) & B11111100); PORTB = (PORTB & B11111100) | ((d) & B00000011); //Enable Datas fastDigitalWriteLOW(LCD_WR); fastDigitalWriteHIGH(LCD_WR); }这段代码中，我用了宏定义来实现fastDigitalWriteHIGH()和fastDigitalWriteLOW()，这两个定义能避免函数的栈调用。其实用内联函数来写也可以实现： inline void fastDigitalWriteHIGH(int Pin){ *(portOutputRegister(digitalPinToPort(Pin)))|=digitalPinToBitMask(Pin); return; }但我就是喜欢宏定义，而且宏定义行数少些。 另外你可能会疑惑：什么是PORTB和PORTD？ PORTB其实就是针脚8-13，PORTD其实就是针脚0-7：
假如你有一个这样的二进制数： 00000100把他转换成十进制： 4再把它赋值给PORTD PORTD = 4;你就会发现针脚2通电了（图中连接到左边第一个红色灯泡）：
这就是PORTD的真正意义，它使用一个从0到255的数，记录针脚0到7的通电情况。 那我们为什么不用digitalWrite()，而是要用PORTB和PORTD呢？因为快啊(￣▽￣)~* 5.Enjoy!我们刚刚实现了LcdWriteCommand()和LcdWriteData()两个函数，现在，我们就可以实现对屏幕的完全控制了！ 首先，先运行一段初始化命令： //Initialize Data Pins pinMode(LCD_D0,OUTPUT); pinMode(LCD_D1,OUTPUT); pinMode(LCD_D2,OUTPUT); pinMode(LCD_D3,OUTPUT); pinMode(LCD_D4,OUTPUT); pinMode(LCD_D5,OUTPUT); pinMode(LCD_D6,OUTPUT); pinMode(LCD_D7,OUTPUT); //Initialize Command Pins pinMode(LCD_RD,OUTPUT); pinMode(LCD_WR,OUTPUT); pinMode(LCD_RS,OUTPUT); pinMode(LCD_CS,OUTPUT); pinMode(LCD_RST,OUTPUT); digitalWrite(LCD_CS,LOW); digitalWrite(LCD_RD,HIGH); digitalWrite(LCD_WR,LOW); //Reset digitalWrite(LCD_RST,HIGH); delay(5); digitalWrite(LCD_RST,LOW); delay(15); digitalWrite(LCD_RST,HIGH); delay(15); LcdWriteCommand(0xCB); LcdWriteData(0x39); LcdWriteData(0x2C); LcdWriteData(0x00); LcdWriteData(0x34); LcdWriteData(0x02); LcdWriteCommand(0xCF); LcdWriteData(0x00); LcdWriteData(0XC1); LcdWriteData(0X30); LcdWriteCommand(0xE8); LcdWriteData(0x85); LcdWriteData(0x00); LcdWriteData(0x78); LcdWriteCommand(0xEA); LcdWriteData(0x00); LcdWriteData(0x00); LcdWriteCommand(0xED); LcdWriteData(0x64); LcdWriteData(0x03); LcdWriteData(0X12); LcdWriteData(0X81); LcdWriteCommand(0xF7); LcdWriteData(0x20); LcdWriteCommand(0xC0); //Power control LcdWriteData(0x23); //VRH[5:0] LcdWriteCommand(0xC1); //Power control LcdWriteData(0x10); //SAP[2:0];BT[3:0] LcdWriteCommand(0xC5); //VCM control LcdWriteData(0x3e); //Contrast LcdWriteData(0x28); LcdWriteCommand(0xC7); //VCM control2 LcdWriteData(0x86); //-- LcdWriteCommand(0x36); // Memory Access Control LcdWriteData(0x48); LcdWriteCommand(0x3A); LcdWriteData(0x55); LcdWriteCommand(0xB1); LcdWriteData(0x00); LcdWriteData(0x18); LcdWriteCommand(0xB6); // Display Function Control LcdWriteData(0x08); LcdWriteData(0x82); LcdWriteData(0x27); LcdWriteCommand(0x11); //Exit Sleep delay(120); LcdWriteCommand(0x29); //Display on LcdWriteCommand(0x2c);这么多！不要怕，原样复制过去运行就好。这段命令是按照ILITEK设计文档中的规则发送的，用于初始化屏幕。运行完这段命令之后，我们就可以开始发自己的命令了。 我们试着来清一下屏。清屏就是指定一块区域，然后给屏幕每一个像素点的颜色为白色，这样就好了。 首先定义我们要写入的区域，这里就是从(0,0)写入到(239,319)： int x1 = 0; int x2 = 239; int y1 = 0; int y2 = 319;接着通知屏幕我们要写入的区域的X坐标的起始、终止位置（命令0x2a）： LcdWriteCommand(0x2a);然后发送X坐标的起始位置（x1），和X坐标的终止位置（x2）。我们的机器一次只能发送八位数字，但八位数字最大只能表示255，所以我们要分两次发送，先发送前八位，再发送后八位： LcdWriteData(x1>>8); LcdWriteData(x1); LcdWriteData(x2>>8); LcdWriteData(x2);Y坐标也是一样，只是把通知命令改成0x2b： LcdWriteCommand(0x2b); LcdWriteData(y1>>8); LcdWriteData(y1); LcdWriteData(y2>>8); LcdWriteData(y2);接着，我们发送开始写入的命令（0x2c），告诉屏幕我要开始发送像素了： LcdWriteCommand(0x2c);最后，发送所有像素的颜色数据（Data）。里面的RGB()宏定义是我在上一篇文章实现的。另外，因为是数据，所以我们要使用LcdWriteData()： #define RGB(r,g,b) ((b&31)+((g&63)8); LcdWriteData(y2); //Start Writing LcdWriteCommand(0x2c); for(int i=y1;i8); LcdWriteData(RGB(31,63,31)); } } } void loop(){ }接下来的路线就很简单了，把指定区域的命令（0x2a,0x2b,0x2c）分装成LcdOpenWindow()函数，再实现LcdFill()函数，一个完整的ILI9341驱动就完成了： #define LCD_D0 8 #define LCD_D1 9 #define LCD_D2 2 #define LCD_D3 3 #define LCD_D4 4 #define LCD_D5 5 #define LCD_D6 6 #define LCD_D7 7 #define LCD_RD A0 #define LCD_WR A1 #define LCD_RS A2 #define LCD_CS A3 #define LCD_RST A4 #define fastDigitalWriteHIGH(Pin) *(portOutputRegister(digitalPinToPort(Pin)))|=digitalPinToBitMask(Pin) //Faster digitalWrite(Pin,HIGH); #define fastDigitalWriteLOW(Pin) *(portOutputRegister(digitalPinToPort(Pin)))&=~digitalPinToBitMask(Pin) //Faster digitalWrite(Pin,LOW); #define RGB(r,g,b) ((b&31)+((g&63)8); LcdWriteData(x2); LcdWriteCommand(0x2b); LcdWriteData(y1>>8); LcdWriteData(y1); LcdWriteData(y2>>8); LcdWriteData(y2); LcdWriteCommand(0x2c); } void LcdFill(int x,int y,int width,int height,unsigned int color) { LcdOpenWindow(x,y,x+width-1,y+height-1); for(int i=y;i8); LcdWriteData(color); } } } void setup(){ LcdInit(); LcdFill(0,0,239,319,RGB(31,63,31)); LcdFill(10,10,100,100,RGB(31,0,0)); LcdFill(20,20,110,110,RGB(0,63,0)); LcdFill(30,30,120,120,RGB(0,0,31)); } void loop(){ }
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