本章参考资料：《STM32F10X-中文参考手册》、《STM32F103增强型系列数据手册》、库帮助文档《stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm》。

关于开发板配套的液晶屏控制器参数可查阅《ILI9341.pdf》资料获知。

本章讲解的内容涉及对FSMC的控制，若您不了解FSMC外设，可以先学习前面的《FSMC—扩展外部SRAM》章节。

显示器属于计算机的I/O设备，即输入输出设备。它是一种将特定电子信息输出到屏幕上再反射到人眼的显示工具。常见的有CRT显示器、 液晶显示器、LED点阵显示器及OLED显示器。

液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display)，相对于上一代CRT显示器(阴极射线管显示器)，LCD显示器具有功耗低、体积小、 承载的信息量大及不伤眼的优点，因而它成为了现在的主流电子显示设备，其中包括电视、电脑显示器、手机屏幕及各种嵌入式设备的显示器。 图 液晶电视及CRT电视 是液晶电视与CRT电视的外观对比，很明显液晶电视更薄，“时尚”是液晶电视给人的第一印象，而CRT 电视则感觉很“笨重”。

液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶。 如果给液晶施加电场，会改变它的分子排列，从而改变光线的传播方向，配合偏振光片，它就具有控制光线透过率的作用，再配合彩色滤光片， 改变加给液晶电压大小，就能改变某一颜色透光量的多少， 图 液晶屏的绿色显示结构 中的就是绿色显示结构。 利用这种原理，做出可控红、绿、蓝光输出强度的显示结构，把三种显示结构组成一个显示单位，通过控制红绿蓝的强度， 可以使该单位混合输出不同的色彩，这样的一个显示单位被称为像素。

注意液晶本身是不发光的，所以需要有一个背光灯提供光源，光线经过一系列处理过程才到输出，所以输出的光线强度是要比光源的强度低很多的， 比较浪费能源(当然，比CRT显示器还是节能多了)。而且这些处理过程会导致显示方向比较窄，也就是它的视角较小，从侧面看屏幕会看不清它的显示内容。 另外，输出的色彩变换时，液晶分子转动也需要消耗一定的时间，导致屏幕的响应速度低。

LED点阵显示器不存在以上液晶显示器的问题，LED点阵彩色显示器的单个像素点内包含红绿蓝三色LED灯，显示原理类似我们实验板上的LED彩灯， 通过控制红绿蓝颜色的强度进行混色，实现全彩颜色输出，多个像素点构成一个屏幕。由于每个像素点都是LED灯自发光的， 所以在户外白天也显示得非常清晰，但由于LED灯体积较大，导致屏幕的像素密度低，所以它一般只适合用于广场上的巨型显示器。 相对来说，单色的LED点阵显示器应用得更广泛，如公交车上的信息展示牌、店招等，见图 LED点阵彩屏有LED单色显示屏 。

新一代的OLED显示器与LED点阵彩色显示器的原理类似， 但由于它采用的像素单元是“有机发光二极管”(Organic Light Emitting Diode)， 所以像素密度比普通LED点阵显示器高得多，见图 OLED像素结构 。

OLED显示器不需要背光源、对比度高、轻薄、视角广及响应速度快等优点。待到生产工艺更加成熟时， 必将取代现在液晶显示器的地位，见图 采用OLED屏幕的电视及智能手表 。

不管是哪一种显示器，都有一定的参数用于描述它们的特性，各个参数介绍如下：

(1) 像素

像素是组成图像的最基本单元要素，显示器的像素指它成像最小的点，即前面讲解液晶原理中提到的一个显示单元。

(2) 分辨率

一些嵌入式设备的显示器常常以“行像素值x列像素值”表示屏幕的分辨率。如分辨率800x480表示该显示器的每一行有800个像素点， 每一列有480个像素点，也可理解为有800列，480行。

(3) 色彩深度

色彩深度指显示器的每个像素点能表示多少种颜色，一般用“位”(bit)来表示。如单色屏的每个像素点能表示亮或灭两种状态(即实际上能显示2种颜色)， 用1个数据位就可以表示像素点的所有状态，所以它的色彩深度为1bit，其它常见的显示屏色深为16bit、24bit。

(4) 显示器尺寸

显示器的大小一般以英寸表示，如5英寸、21英寸、24英寸等，这个长度是指屏幕对角线的长度， 通过显示器的对角线长度及长宽比可确定显示器的实际长宽尺寸。

(5) 点距

点距指两个相邻像素点之间的距离，它会影响画质的细腻度及观看距离，相同尺寸的屏幕，若分辨率越高，则点距越小， 画质越细腻。如现在有些手机的屏幕分辨率比电脑显示器的还大，这是手机屏幕点距小的原因；LED点阵显示屏的点距一般都比较大，所以适合远距离观看。

图 适合STM32控制的显示屏实物图 是两种适合于STM32芯片使用的显示屏，我们以它为例讲解控制液晶屏的基本原理。

这个完整的显示屏由液晶显示面板、电容触摸面板以及PCB底板构成。图中的触摸面板带有触摸控制芯片，该芯片处理触摸信号并通过引出的信号线与外部器件通讯， 触摸面板中间是透明的，它贴在液晶面板上面，一起构成屏幕的主体，触摸面板与液晶面板引出的排线连接到PCB底板上，根据实际需要， PCB底板上可能会带有“液晶控制器芯片”，图中右侧的液晶屏PCB上带有RA8875液晶控制器。因为控制液晶面板需要比较多的资源， 所以大部分低级微控制器都不能直接控制液晶面板，需要额外配套一个专用液晶控制器来处理显示过程，外部微控制器只要把它希望显示的数据直接交给液晶控制器即可。 而不带液晶控制器的PCB底板 ，只有小部分的电源管理电路，液晶面板的信号线与外部微控制器相连，直接控制。STM32F429系列的芯片不需要额外的液晶控制器， 也就是说它把专用液晶控制器的功能集成到STM32F429芯片内部了，可以理解为电脑的CPU集成显卡，它节约了额外的控制器成本。 而STM32F1系列的芯片由于没有集成液晶控制器到芯片内部，所以它只能驱动自带控制器的屏幕，可以理解为电脑的外置显卡。

总的来说，这两类屏幕的控制框图如图 两类液晶屏控制框图 所示。

本章我们主要讲解如何控制液晶面板，液晶面板的控制信号线即图 适合STM32控制的显示屏实物图 中液晶面板引出的FPC排线， 其说明见表 液晶面板的信号线 ， 液晶面板通过这些信号线与液晶控制器通讯，使用这种通讯信号的被称为RGB接口(RGB Interface)。

(1) RGB信号线

RGB信号线各有8根，分别用于表示液晶屏一个像素点的红、绿、蓝颜色分量。使用红绿蓝颜色分量来表示颜色是一种通用的做法， 打开Windows系统自带的画板调色工具，可看到颜色的红绿蓝分量值，见图 颜色表示法 。 常见的颜色表示会在“RGB”后面附带各个颜色分量值的数据位数，如RGB565表示红绿蓝的数据线数分别为5、6、5根， 一共为16个数据位，可表示216种颜色；而这个液晶屏的种颜色分量的数据线都有8根， 所以它支持RGB888格式，一共24位数据线，可表示的颜色为224种。

(2) 同步时钟信号CLK

液晶屏与外部使用同步通讯方式，以CLK信号作为同步时钟，在同步时钟的驱动下，每个时钟传输一个像素点数据。

(3) 水平同步信号HSYNC

水平同步信号HSYNC(Horizontal Sync)用于表示液晶屏一行像素数据的传输结束， 每传输完成液晶屏的一行像素数据时，HSYNC会发生电平跳变， 如分辨率为800x480的显示屏(800列，480行)，传输一帧的图像HSYNC的电平会跳变480次。

(4) 垂直同步信号VSYNC

垂直同步信号VSYNC(Vertical Sync)用于表示液晶屏一帧像素数据的传输结束，每传输完成一帧像素数据时，VSYNC会发生电平跳变。 其中“帧”是图像的单位，一幅图像称为一帧，在液晶屏中，一帧指一个完整屏液晶像素点。人们常常用“帧/秒”来表示液晶屏的刷新特性， 即液晶屏每秒可以显示多少帧图像，如液晶屏以60帧/秒的速率运行时，VSYNC每秒钟电平会跳变60次。

(5) 数据使能信号DE

数据使能信号DE(Data Enable)用于表示数据的有效性，当DE信号线为高电平时，RGB信号线表示的数据有效。

通过上述信号线向液晶屏传输像素数据时，各信号线的时序见图 液晶时序图 。图中表示的是向液晶屏传输一帧图像数据的时序，中间省略了多行及多个像素点。

液晶屏显示的图像可看作一个矩形，结合图 液晶数据传输图解 来理解。液晶屏有一个显示指针，它指向将要显示的像素。 显示指针的扫描方向方向从左到右、从上到下，一个像素点一个像素点地描绘图形。这些像素点的数据通过RGB数据线传输至液晶屏， 它们在同步时钟CLK的驱动下一个一个地传输到液晶屏中，交给显示指针，传输完成一行时，水平同步信号HSYNC电平跳变一次，而传输完一帧时VSYNC电平跳变一次。

但是，液晶显示指针在行与行之间，帧与帧之间切换时需要延时，而且HSYNC及VSYNC信号本身也有宽度， 这些时间参数说明见表 液晶通讯中的时间参数 。

在这些时间参数控制的区域，数据使能信号线“DE”都为低电平，RGB数据线的信号无效，当“DE”为高电平时，表示的数据有效，传输的数据会直接影响液晶屏的显示区域。

液晶屏中的每个像素点都是数据，在实际应用中需要把每个像素点的数据缓存起来，再传输给液晶屏，一般会使用SRAM或SDRAM性质的存储器， 而这些专门用于存储显示数据的存储器，则被称为显存。显存一般至少要能存储液晶屏的一帧显示数据，如分辨率为800x480的液晶屏， 使用RGB888格式显示，它的一帧显示数据大小为：3x800x480=1152000字节；若使用RGB565格式显示，一帧显示数据大小为：2x800x480=768000字节。

一般来说，外置的液晶控制器会自带显存，而像STM32F429等集成液晶控制器的芯片可使用内部SRAM或外扩SDRAM用于显存空间。

上面讲解的屏幕其液晶控制器与液晶屏是完全分离的，且具有带控制器和不带控制器的版本，易于理解， 下面我们再来分析实验板标配的分辨率为320*240的3.2寸电阻触摸液晶屏，见图 实验板标配的3_2寸电阻触摸屏 。

图中的标号部分是液晶屏幕的整体，通过引出的排针接入到实验板上可对它进行控制，它分为标号的液晶触摸面板和标号的PCB底板两部分。

标号处的液晶触摸面板由液晶屏和触摸屏组成，屏幕表面的灰色线框即为电阻触摸屏的信号线，触摸屏的下方即为液晶面板， 在它的内部包含了一个型号为ILI9341的液晶控制器芯片(由于集成度高，所以图中无法看见)，该液晶控制器使用8080接口与单片机通讯， 图中液晶面板引出的FPC信号线即8080接口(RGB接口已在内部直接与ILI9341相连)，且控制器中包含有显存， 单片机把要显示的数据通过引出的8080接口发送到液晶控制器，这些数据会被存储到它内部的显存中，然后液晶控制器不断把显存的内容刷新到液晶面板，显示内容。

标号处的是PCB底板，它主要包含了一个电阻触摸屏的控制器XPT2046，电阻触摸屏控制器实质上是一个ADC芯片， 通过检测电压值来计算触摸坐标。PCB底板与液晶触摸面板通过FPC排线座连接，然后引出到排针，方便与实验板的排母连接。

本液晶屏内部包含有一个液晶控制芯片ILI9341，它的内部结构非常复杂，见图 ILI9341控制器内部框图 。 该芯片最主核心部分是位于中间的GRAM(Graphics RAM)，它就是显存。GRAM中每个存储单元都对应着液晶面板的一个像素点。 它右侧的各种模块共同作用把GRAM存储单元的数据转化成液晶面板的控制信号，使像素点呈现特定的颜色，而像素点组合起来则成为一幅完整的图像。

框图的左上角为ILI9341的主要控制信号线和配置引脚，根据其不同状态设置可以使芯片工作在不同的模式， 如每个像素点的位数是6、16还是18位；可配置使用SPI接口、8080接口还是RGB接口与MCU进行通讯。 MCU通过SPI、8080接口或RGB接口与ILI9341进行通讯，从而访问它的控制寄存器(CR)、地址计数器(AC)、及GRAM。

在GRAM的左侧还有一个LED控制器(LED Controller)。LCD为非发光性的显示装置， 它需要借助背光源才能达到显示功能，LED控制器就是用来控制液晶屏中的LED背光源。

ILI9341控制器根据自身的IM[3:0]信号线电平决定它与MCU的通讯方式，它本身支持SPI及8080通讯方式， 本示例中液晶屏的ILI9341控制器在出厂前就已经按固定配置好(内部已连接硬件电路)，它被配置为通过8080接口通讯， 使用16根数据线的RGB565格式。内部硬件电路连接完，剩下的其它信号线被引出到FPC排线， 最后该排线由PCB底板引出到排针，排针再与实验板上的STM32芯片连接， 引出的排针信号线见图 液晶屏引出的信号线 。

这些信号线的说明见表 液晶屏引出的信号线说明 。

这些信号线即8080通讯接口，带X的表示低电平有效，STM32通过该接口与ILI9341芯片进行通讯，实现对液晶屏的控制。 通讯的内容主要包括命令和显存数据，显存数据即各个像素点的RGB565内容；命令是指对ILI9341的控制指令， MCU可通过8080接口发送命令编码控制ILI9341的工作方式，例如复位指令、设置光标指令、睡眠模式指令等等， 具体的指令在《ILI9341.pdf》数据手册均有详细说明。 写命令时序图见图 使用18条数据线的8080接口写命令时序 。

由图可知，写命令时序由片选信号CSX拉低开始，对数据/命令选择信号线D/CX也置低电平表示写入的是命令地址(可理解为命令编码，如软件复位命令：0x01)， 以写信号WRX为低，读信号RDX为高表示数据传输方向为写入，同时，在数据线D[17:0](或D[15:0])输出命令地址， 在第二个传输阶段传送的是命令的参数，所以D/CX要置高电平，表示写入的是命令数据，命令数据是某些指令带有的参数，如复位指令编码为0x01，它后面可以带一个参数， 该参数表示多少秒后复位(实际的复位命令不含参数，此处只是为了讲解指令编码与参数的区别)。

当需要把像素数据写入GRAM时，过程很类似，把片选信号CSX拉低后，再把数据/命令选择信号线D/CX置为高电平， 这时由D[17:0]传输的数据则会被ILI9341保存至它的GRAM中。

ILI9341的8080通讯接口时序可以由STM32使用普通I/O接口进行模拟，但这样效率太低，STM32提供了一种特别的控制方法——使用FSMC接口实现8080时序。

STM32F1系列芯片使用FSMC外设来管理扩展的存储器， FSMC是Flexible Static Memory Controller的缩写，译为灵活的静态存储控制器。 它可以用于驱动包括SRAM、NOR FLASH以及NAND FLSAH类型的存储器，不能驱动如SDRAM这种动态的存储器而在STM32F429系列的控制器中， 它具有FMC外设，支持控制SDRAM存储器。

由于FSMC外设可以用于控制扩展的外部存储器，而MCU对液晶屏的操作实际上就是把显示数据写入到显存中，与控制存储器非常类似， 且8080接口的通讯时序完全可以使用FSMC外设产生，因而非常适合使用FSMC控制液晶屏。

FSMC外设的结构见图 FSMC结构图 。

在框图的右侧是FSMC外设相关的控制引脚，由于控制不同类型存储器的时候会有一些不同的引脚，看起来有非常多， 其中地址线FSMC_A和数据线FSMC_D是所有控制器都共用的。这些FSMC引脚具体对应的GPIO端口及引脚号可在《STM32F103规格书》中搜索查找到，不在此列出。

在本章示例中，控制LCD时，是使用FSMC的NORPSRAM模式的，而且控制LCD时使用的是NOR FLASH类型的模式B， 所以我们重点分析框图中NOR FLASH控制信号线部分，控制NOR FLASH主要使用到表 FSMC控制NOR_FLASH的信号线 的信号线：

在控制LCD时，使用的是类似异步、地址与数据线独立的NOR FLASH控制方式，所以实际上CLK、NWAIT、NADV引脚并没有使用到。

其中比较特殊的FSMC_NE是用于控制存储器芯片的片选控制信号线，STM32具有FSMC_NE1/2/3/4号引脚，不同的引脚对应STM32内部不同的地址区域。 例如，当STM32访问0x68000000-0x6BFFFFFF地址空间时，FSMC_NE3引脚会自动设置为低电平，由于它一般连接到外部存储器的片选引脚且低电平有效， 所以外部存储器的片选被使能，而访问0x60000000-0x63FFFFFF地址时，FSMC_NE1会输出低电平。当使用不同的FSMC_NE引脚连接外部存储器时， STM32访问外部存储的地址不一样，从而达到控制多个外部存储器芯片的目的。各引脚对应的地址会在后面“FSMC的地址映射”小节讲解。

上面不同类型的引脚是连接到FSMC内部对应的存储控制器中的。NOR/PSRAM/SRAM设备使用相同的控制器，NAND/PC卡设备使用相同的控制器， 不同的控制器有专用的寄存器用于配置其工作模式。

控制NOR FLASH的有FSMC_BCR1/2/3/4控制寄存器、 FSMC_BTR1/2/3/4片选时序寄存器以及FSMC_BWTR1/2/3/4写时序寄存器。每种寄存器都有4个， 分别对应于4个不同的存储区域，各种寄存器介绍如下：

FSMC_BCR控制寄存器可配置要控制的存储器类型、数据线宽度以及信号有效极性能参数。

FMC_BTR时序寄存器用于配置SRAM访问时的各种时间延迟，如数据保持时间、地址保持时间等。

FMC_BWTR写时序寄存器与FMC_BTR寄存器控制的参数类似，它专门用于控制写时序的时间参数。

FSMC外设挂载在AHB总线上，时钟信号来自于HCLK(默认72MHz)，控制器的同步时钟输出就是由它分频得到。 例如，NOR控制器的FSMC_CLK引脚输出的时钟，它可用于与同步类型的NOR FLASH芯片进行同步通讯， 它的时钟频率可通过FSMC_BTR寄存器的CLKDIV位配置，可以配置为HCLK的1/2或1/3，也就是说，若它与同步类型的NOR FLASH通讯时， 同步时钟最高频率为36MHz。本示例中的NOR FLASH为异步类型的存储器，不使用同步时钟信号，所以时钟分频配置不起作用。

FSMC连接好外部的存储器并初始化后，就可以直接通过访问地址来读写数据，这种地址访问与I2C EEPROM、SPI FLASH的不一样， 后两种方式都需要控制I2C或SPI总线给存储器发送地址，然后获取数据；在程序里，这个地址和数据都需要分开使用不同的变量存储， 并且访问时还需要使用代码控制发送读写命令。而使用FSMC外接存储器时，其存储单元是映射到STM32的内部寻址空间的；在程序里， 定义一个指向这些地址的指针，然后就可以通过指针直接修改该存储单元的内容，FSMC外设会自动完成数据访问过程， 读写命令之类的操作不需要程序控制，访问示例代码见 代码清单:液晶显示-1 。

以上代码实际上就是标准的C语言对特定地址的指针式访问，只是由于该地址被STM32映射到FSMC外设，所以访问这些地址时，FSMC会自动输出地址、数据等访问时序。

FSMC的地址映射见图 FSMC的地址映射 。

图中左侧的是Cortex-M3内核的存储空间分配，右侧是STM32 FSMC外设的地址映射。 可以看到FSMC的NOR/PSRAM/SRAM/NAND FLASH以及PC卡的地址都在External RAM地址空间内。正是因为存在这样的地址映射，使得访问FSMC控制的存储器时，就跟访问STM32的片上外设寄存器一样(片上外设的地址映射即图中左侧的“Peripheral”区域)。

FSMC把整个External RAM存储区域分成了4个Bank区域，并分配了地址范围及适用的存储器类型，如NOR及SRAM存储器只能使用Bank1的地址。 在每个Bank的内部又分成了4个小块，每个小块有相应的控制引脚用于连接片选信号，如FSMC_NE[4:1]信号线可用于选择BANK1内部的4小块地址区域， 见图 Bank1内部的小块地址分配 ， 当STM32访问0x6C000000-0x6FFFFFFF地址空间时，会访问到Bank1的第1小块区域，相应的FSMC_NE1信号线会输出控制信号。

FSMC外设支持输出多种不同的时序以便于控制不同的存储器，它具有ABCD四种模式，下面我们仅针对控制异步NOR FLASH使用的模式B进行讲解， 见图 FSMC写NOR_FLASH的时序图 。

当内核发出访问某个指向外部存储器地址时，FSMC外设会根据配置控制信号线产生时序访问存储器， 上图中的是访问外部异步NOR FLASH（模式B）时FSMC外设的读写时序。

以读时序为例，该图表示一个存储器操作周期由地址建立周期(ADDSET)、数据建立周期(DATAST)以及2个HCLK周期组成。在地址建立周期中， 地址线发出要访问的地址，数据掩码信号线指示出要读取地址的高、低字节部分，片选信号使能存储器芯片； 地址建立周期结束后读使能信号线发出读使能信号，接着存储器通过数据信号线把目标数据传输给FSMC，FSMC把它交给内核。

写时序类似，区别是它的一个存储器操作周期仅由地址建立周期(ADDSET)和数据建立周期(DATAST)组成，且在数据建立周期期间写使能信号线发出写信号， 接着FSMC把数据通过数据线传输到存储器中。

根据STM32对寻址空间的地址映射，地址0x6000 0000 ~0x9FFF FFFF是映射到外部存储器的， 而其中的0x6000 0000 ~0x6FFF FFFF则是分配给NOR FLASH、 PSRAM这类可直接寻址的器件。

当FSMC外设被配置成正常工作，并且外部接了NOR FLASH时， 若向0x60000000地址写入数据如0xABCD，FSMC会自动在各信号线上产生相应的电平信号， 写入数据。FSMC会控制片选信号NE1选择相应的NOR芯片，然后使用地址线A[25:0]输出0x60000000，在NWE写使能信号线上发出低电平的写使能信号， 而要写入的数据信号0xABCD则从数据线D[15:0]输出，然后数据就被保存到NOR FLASH中了。

见表 FSMC的NOR与8080信号线对比 ，对比FSMC NOR/PSRAM中的模式B时序与ILI9341液晶控制器芯片使用的8080时序可发现， 这两个时序是十分相似的(除了FSMC的地址线A和8080的D/CX线，可以说是完全一样)。

对于FSMC和8080接口，前四种信号线都是完全一样的，仅仅是FSMC的地址信号线A[25:0]与8080的数据/命令选择线D/CX有区别。而对于D/CX线， 它为高电平的时候表示数值，为低电平的时候表示命令，如果能使用FSMC的A地址线根据不同的情况产生对应的电平， 那么就完全可以使用FSMC来产生8080接口需要的时序了。

为了模拟出8080时序，我们可以把FSMC的A0地址线(也可以使用其它A1/A2等地址线)与ILI9341芯片8080接口的D/CX信号线连接， 那么当A0为高电平时(即D/CX为高电平)，数据线D[15:0]的信号会被ILI9341理解为数值，若A0为低电平时(即D/CX为低电平)， 传输的信号则会被理解为命令。

由于FSMC会自动产生地址信号，当使用FSMC向0x6xxx xxx1、0x6xxx xxx3、 0x6xxx xxx5…这些奇数地址写入数据时，地址最低位的值均为1， 所以它会控制地址线A0(D/CX)输出高电平，那么这时通过数据线传输的信号会被理解为数值； 若向0x6xxx xxx0 、0x6xxx xxx2、0x6xxx xxx4…这些偶数地址写入数据时， 地址最低位的值均为0，所以它会控制地址线A0(D/CX)输出低电平， 因此这时通过数据线传输的信号会被理解为命令，见表 使用FSMC输出地址示例 。

有了这个基础，只要配置好FSMC外设，然后在代码中利用指针变量，向不同的地址单元写入数据，就能够由FSMC模拟出的8080接口向ILI9341写入控制命令或GRAM的数据了。

注意：在实际控制时，以上地址计算方式还不完整，还需要注意HADDR内部地址与FSMC地址信号线的转换，关于这部分内容在代码讲解时再详细举例说明。

在讲解程序前，再来了解一下与FSMC NOR FLASH控制相关的结构体。

控制FSMC使用NOR FLASH存储器时主要是配置时序寄存器以及控制寄存器，利用ST标准库的时序结构体以及初始化结构体可以很方便地写入参数。

NOR FLASH时序结构体的成员见 代码清单:液晶显示-2 。

这个结构体与SRAM中的时序结构体完全一样，以下仅列出控制NOR FLASH时使用模式B用到的结构体成员说明：

(1) FSMC_AddressSetupTime

本成员设置地址建立时间，即FSMC读写时序图 FSMC写NOR_FLASH的时序图 中的ADDSET值，它可以被设置为0-0xF个HCLK周期数， 按STM32标准库的默认配置，HCLK的时钟频率为72MHz，即一个HCLK周期为1/72微秒。

(2) FSMC_DataSetupTime

本成员设置数据建立时间，即FSMC读写时序图 FSMC写NOR_FLASH的时序图 中的DATAST值，它可以被设置为0-0xF个HCLK周期数。

(3) FSMC_DataSetupTime

本成员设置数据建立时间，即FSMC读写时序图 FSMC写NOR_FLASH的时序图 中的DATAST值，它可以被设置为0-0xF个HCLK周期数。

(4) FSMC_BusTurnAroundDuration

本成员设置总线转换周期，在NOR FLASH存储器中，地址线与数据线可以分时复用，总线转换周期就是指总线在这两种状态间切换需要的延时， 防止冲突。控制其它存储器时这个参数无效，配置为0即可。

(5) FSMC_CLKDivision

本成员用于设置时钟分频，它以HCLK时钟作为输入，经过FSMC_CLKDivision分频后输出到FSMC_CLK引脚作为通讯使用的同步时钟。 控制其它异步通讯的存储器时这个参数无效，配置为0即可。

(6) FSMC_DataLatency

本成员设置数据保持时间，它表示在读取第一个数据之前要等待的周期数，该周期指同步时钟的周期，本参数仅用于同步NOR FLASH类型的存储器， 控制其它类型的存储器时，本参数无效。

(7) FSMC_AccessMode ..

本成员设置存储器访问模式，不同的模式下FSMC访问存储器地址时引脚输出的时序不一样，可选FSMC_AccessMode_A/B/C/D模式。 控制异步NOR FLASH时使用B模式。

这个FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef时序结构体配置的延时参数，将作为下一节的FSMC NOR FLASH初始化结构体的一个成员。

FSMC控制NOR FLASH相关的结构体，初始化结构体见 代码清单:液晶显示-3 。

这个结构体，除最后两个成员是上一小节讲解的时序配置外，其它结构体成员的配置都对应到FSMC_BCR中的寄存器位。各个成员意义介绍如下， 括号中的是STM32标准库定义的宏：

(1) FSMC_Bank

本成员用于选择FSMC映射的存储区域，它的可选参数以及相应的内核地址映射范围见表 可以选择的存储器区域及区域对应的地址范围 。

(2) FSMC_DataAddressMux

本成员用于设置地址总线与数据总线是否复用(FSMC_DataAddressMux_Enable /Disable)，在控制NOR FLASH时， 可以地址总线与数据总线可以分时复用，以减少使用STM32信号线的数量。

(3) FSMC_MemoryType

本成员用于设置要控制的存储器类型，它支持控制的存储器类型为SRAM、 PSRAM以及NOR FLASH(FSMC_MemoryType_SRAM/PSRAM/NOR)。

(4) FSMC_MemoryDataWidth

本成员用于设置要控制的存储器的数据宽度，可选择设置成8或16位(FSMC_MemoryDataWidth_8b /16b)。

(5) FSMC_BurstAccessMode

本成员用于设置是否使用突发访问模式(FSMC_BurstAccessMode_Enable/Disable)，突发访问模式是指发送一个地址后连续访问多个数据， 非突发模式下每访问一个数据都需要输入一个地址，仅在控制同步类型的存储器时才能使用突发模式。

(6) FSMC_AsynchronousWait

本成员用于设置是否使能在同步传输时使用的等待信号(FSMC_AsynchronousWait_Enable/Disable)，在控制同步类型的NOR或PSRAM时， 存储器可以使用FSMC_NWAIT引脚通知STM32需要等待。

(7) FSMC_WaitSignalPolarity

本成员用于设置等待信号的有效极性，即要求等待时，使用高电平还是低电平(FSMC_WaitSignalPolarity_High/Low)。

(8) FSMC_WrapMode

本成员用于设置是否支持把非对齐的AHB突发操作分割成2次线性操作(FSMC_WrapMode_Enable/Disable)，该配置仅在突发模式下有效。

(9) FSMC_WaitSignalActive

本成员用于配置在突发传输模式时， 决定存储器是在等待状态之前的一个数据周期有效还是在等待状态期间有效(FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState/DuringWaitState)。

(10) FSMC_WriteOperation

这个成员用于设置是否写使能(FSMC_WriteOperation_ Enable /Disable)， 禁止写使能的话FSMC只能从存储器中读取数据，不能写入。

(11) FSMC_WaitSignal

本成员用于设置当存储器处于突发传输模式时，是否允许通过NWAIT信号插入等待状态(FSMC_WaitSignal_Enable/Disable)。

(12) FSMC_ExtendedMode

本成员用于设置是否使用扩展模式(FSMC_ExtendedMode_Enable/Disable)，在非扩展模式下，对存储器读写的时序都只使用FSMC_BCR寄存器中的配置， 即下面的FSMC_ReadWriteTimingStruct结构体成员；在扩展模式下，对存储器的读写时序可以分开配置， 读时序使用FSMC_BCR寄存器，写时序使用FSMC_BWTR寄存器的配置，即后面的FSMC_WriteTimingStruct结构体成员。

(13) FSMC_ReadWriteTimingStruct

本成员是一个指针，赋值时使用上一小节中讲解的时序结构体FSMC_NORSRAMInitTypeDef设置，当不使用扩展模式时，读写时序都使用本成员的参数配置。

(14) FSMC_WriteTimingStruct

同样地，本成员也是一个时序结构体的指针，只有当使用扩展模式时，本配置才有效，它是写操作使用的时序。

对本结构体赋值完成后，调用FSMC_NORSRAMInit库函数即可把配置参数写入到FSMC_BCR及FSMC_BTR/BWTR寄存器中。

本小节讲解如何使用FSMC外设控制实验板配套的3.2寸ILI9341液晶屏， 见图 液晶屏实物图 ，该液晶屏的分辨率为320x240，支持RGB565格式。

学习本小节内容时，请打开配套的“固件库例程液晶显示程序液晶显示”目录下的工程配合阅读。

图 屏幕PCB底板原理图 液晶屏背面的PCB电路对应图 屏幕PCB底板原理图 、图 屏幕PCB底板的触摸部分原理图 3、 图 开发板与屏幕的连接的信号说明 中的原理图，分别是屏幕PCB底板原理图、触摸部分原理图、液晶排针接口线序图。

屏幕的PCB底板引出的信号线会通过PCB底板上的FPC接口与液晶面板连接，这些信包括液晶控制相关的CS、RS等信号及DB0-DB15数据线， 其中RS引脚以高电平表示传输数据，低电平表示传输命令；另外还有引出LCD_BK引脚用于控制屏幕的背光供电，可以通过该引脚控制背光的强度， 该引脚为低电平时打开背光。图中的X+/X-/Y+/Y-引脚是液晶面板上触摸屏引出的信号线，它们会被连接到PCB底板的电阻触摸屏控制器，用于检测触摸信号， 其原理图见图 屏幕PCB底板的触摸部分原理图 。

触摸检测的主体是型号为XPT2046的芯片，它接收触摸屏的X+/X-/Y+/Y-信号进行处理，把触摸信息使用SPI接口输出到STM32等控制器， 在触摸屏章节将会详细讲解其检测原理。

图 液晶屏接口 表示的是PCB底板引出的排针线序， 屏幕整体通过这些引出的排针与开发板或其它控制器连接。

图 开发板与屏幕的连接的信号说明 是指南者开发板上的液晶排母接口原理图， 它说明了配套的3.2寸屏幕接入到开发板上时的信号连接关系。 其中请着重关注图中液晶屏LCD_CS及LCD_RS(即DC引脚)与FSMC存储区选择引脚FSMC_NE及地址信号FSMC_A的编号， 它们会决定STM32要使用什么内存地址来控制与液晶屏的通讯。

以上原理图可查阅《3.2寸液晶原理图.pdf》及《指南者开发板原理图.pdf》文档获知，若您使用的液晶屏或实验板不一样，请根据实际连接的引脚修改程序。

为了使工程更加有条理，我们把LCD控制相关的代码独立分开存储，方便以后移植。 在“USART—串口通讯”工程的基础上新建“bsp_ili9341_lcd.c”及“bsp_ili9341_lcd.h”文件，这些文件也可根据您的喜好命名， 它们不属于STM32标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。

初始化通讯使用的目标引脚及端口时钟；

使能FSMC外设的时钟；

配置FSMC 为异步NOR FLASH模式以仿真8080时序；

建立机制使用FSMC向液晶屏发送命令及数据；

发送控制命令初始化液晶屏；

编写液晶屏的绘制像素点函数；

利用描点函数制作各种不同的液晶显示应用。

液晶LCD硬件相关宏定义

我们把FSMC控制液晶屏硬件相关的配置都以宏的形式定义到 “bsp_ili9341_lcd.h”文件中，见 代码清单:液晶显示-4 。

以上代码根据硬件的连接，把与FSMC与液晶屏通讯使用的引脚号、引脚源以及复用功能映射都以宏封装起来。 其中请着重关注代码中液晶屏LCD_CS及LCD_RS(DC引脚)与FSMC存储区选择引脚FSMC_NE及地址信号FSMC_A的编号， 它们会决定STM32要使用什么内存地址来控制与液晶屏的通讯。

初始化FSMC的 GPIO

利用上面的宏，编写FSMC的GPIO引脚初始化函数，见 代码清单:液晶显示-5 。

与控制SRAM中的GPIO初始化类似，对于FSMC引脚，全部直接初始化为复用推挽输出模式即可，而背光BK引脚及液晶复信RST信号则被初始化成普通的推挽输出模式， 这两个液晶控制信号直接输出普通的电平控制即可。

配置FSMC的模式

接下来需要配置FSMC的工作模式，见 代码清单:液晶显示-6 。

这个函数的主体是把FSMC配置成异步NOR FLASH使用的模式B，使用该方式模拟8080时序控制液晶屏，执行流程如下：

(1) 初始化FSMC时钟

函数开头使用库函数RCC_AHBPeriphClockCmd使能FSMC外设的时钟。

(2) 时序结构体赋值

接下来对时序结构体FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef赋值。在这个时序结构体配置中， 由于我们要使用异步NOR FLASH的方式模拟8080时序， 所以选择FSMC为模式B，在该模式下配置FSMC的控制时序结构体中， 实际上只有地址建立时间FSMC_AddressSetupTime（即ADDSET的值）以及数据建立时间FSMC_DataSetupTime（即DATAST的值）成员的配置值是有效的， 其它异步NOR FLASH没使用到的成员值全配置为0即可。而且，这些成员值使用的单位为：1个HCLK的时钟周期， 而HCLK的时钟频率为72MHz，对应每个时钟周期为1/72微秒。

由图 ILI9341时序参数说明图 及图 ILI9341的时序参数要求 中的ILI9341时序参数说明及要求可大致得知ILI9341的写周期为最小twc = 66ns， 而读周期最小为trdl+trod=45+20=65ns。 （对于读周期表中有参数要一个要求为trcfm和trc分别为450ns及160ns， 但经过测试并不需要遵照它们的指标要求）

在FSMC代码中使用结构体中的FSMC_AddressSetupTime（即ADDSET的值）及FSMC_DataSetupTime（即DATAST的值）成员控制FSMC的读写周期， 见图 FSMC的读写时序 。

结合ILI9341的时序要求和FSMC的配置图，代码中按照读写时序周期均要求至少66ns来计算，配置结果为ADDSET = 1及DATST = 4， 把时间单位1/72微秒(即1000/72纳秒)代入，因此读写周期的时间被配置为：

读周期：trc =((ADDSET+1)+(DATST+1)+2) *1000/72 = ((1+1)+(4+1)+2)*1000/72 = 125ns

写周期：twc =((ADDSET+1)+(DATST+1)) *1000/72 = ((1+1)+(4+1))*1000/72 = 97ns

所以把这两个参数值写入到FSMC后，它控制的读写周期都比ILI9341的最低要求值大。（经测试，这两个参数值也可以适当减小，您可以亲自试一下）

把计算得的参数赋值到时序结构体中的FSMC_AddressSetupTime（即ADDSET的值）及FSMC_DataSetupTime（即DATAST的值）中， 然后再把时序结构体作为指针赋值到下面的FSMC初始化结构体中，作为读写的时序参数，最后再调用FSMC_NORSRAMInit函数即可把参数写入到相应的寄存器中。

(3) 配置FSMC初始化结构体

函数接下来对FSMC SRAM的初始化结构体赋值。主要包括存储映射区域、存储器类型以及数据线宽度等，这些是根据外部电路设置的。

设置存储区域FSMC_Bank

FSMC_Bank成员设置FSMC的NOR FLASH存储区域映射选择为宏 FSMC_Bank1_NORSRAMx (即FSMC_Bank1_NORSRAM4)， 这是由于我们的SRAM硬件连接到FSMC_NE4和NOR/PSRAM相关引脚， 所以对应到存储区域Bank1SRAM4，对应的基地址为0X6C00 0000；

存储器类型FSMC_MemoryType

由于使用异步NOR FLASH模式模拟8080时序，所以FSMC_MemoryType成员要选择相应的FSMC_MemoryType_NOR；

数据线宽度FSMC_MemoryDataWidth

根据硬件的数据线连接，数据线宽度被配置为16位宽FSMC_MemoryDataWidth_16b；

写使能FSMC_WriteOperation

FSMC_WriteOperation用于设置写使能，只有使能了才能正常使用FSMC向外部存储器写入数据；

扩展模式以及读写时序

在FSMC_ExtendedMode成员中可以配置是否使用扩展模式，当设置扩展模式时，读时序使用FSMC_ReadWriteTimingStruct中的配置，写时序使用FSMC_WriteTimingStruct中的配置，两种配置互相独立，可以赋值为不同的读写时序结构体。在本实例中不使用扩展模式，即 读写时序使用相同的配置，都是赋值为前面的readWriteTiming结构体；

其它

配置FSMC还涉及到其它的结构体成员，但这些结构体成员与异步NOR FLASH控制不相关，都被设置为Disable了；

赋值完成后调用库函数FSMC_NORSRAMInit把初始化结构体配置的各种参数写入到FSMC_BCR控制寄存器及FSMC_BTR时序寄存器中。最后调用FSMC_NORSRAMCmd函数使能要控制的存储区域FSMC_Bank1_NORSRAM4。

计算控制液晶屏时使用的地址

初始化完FSMC后，即可使用类似扩展外部SRAM中的读取方式：通过访问某个地址，由FSMC产生时序与外部存储器通讯，进行读写。

同样地，当访问特定地址时，FSMC会产生相应的模拟8080时序，控制地址线输出要访问的内存地址，使用数据信号线接收或发送数据， 其它片选信号NE、读使能信号NOE、写使能信号NWE辅助产生完整的时序，而由于控制液晶屏的硬件连接中， 使用如图 FSMC与8080端口连接简图 中的连接来模拟8080时序， 所以FSMC产生的这些信号会被ILI9341接收，并且使用其中一根FSMC_Ax地址控制命令/数据选择引脚RS(即D/CX)，因此， 需要重点理解下当STM32访问什么地址时，对应的FSMC_Ax引脚会输出高电平表示传输的是数据，访问什么地址时， 对应的FSMC_Ax引脚会输出低电平表示传输的是命令。若理解了计算过程，以后就可以根据自己制作的硬件电路来计算访问地址了。

计算地址的过程如下：

(1) 本工程中使用的是FSMC_NE1作为8080_CS片选信号，所以首先可以确认地址范围， 当访问0X6000 0000 ~ 0X63FF FFFF地址时，FSMC均会对外产生片选有效的访问时序；

(2) 本工程中使用FSMC_A16地址线作为命令/数据选择线RS信号，所以在以上地址范围内， 再选择出使得FSMC_A16输出高电平的地址，即可控制表示数据，选择出使得FSMC_A16输出低电平的地址，即可控制表示命令。

要使FSMC_A16地址线为高电平，实质是输出地址信号的第16位为1即可，使用0X6000 0000~0X63FF FFFF内的任意地址，作如下运算：

设置地址的第16位为1： 0X6000 0000 |= (1 8 ); ILI9341_Write_Data ( ( usY + usHeight - 1) & 0xff ); }

代码中定义的ILI9341_OpenWindow函数实现了图 设置显示窗口的X坐标 及图 设置液晶显示窗口的Y坐标 的0x2A和0x2B命令， 它们分别用于设置显示窗口的起始及结束的X坐标和Y坐标，每个命令后包含4个8位的参数，这些参数组合后成起始坐标和结束坐标各1个用16位表示的值。

ILI9341_OpenWindow把它的四个函数输入参数X、Y起始坐标，宽度、高度转化成命令参数的格式，写入到液晶屏中，从而设置出一个显示窗口。

发送像素数据

调用上面的ILI9341_OpenWindow函数设置显示窗口后，再向液晶屏发送像素数据时，这些数据就会直接显示在它设定的窗口位置中。 发送像素数据的操作见 代码清单:液晶显示-11 。

当设置了液晶显示窗口，再连续向液晶屏写入像素点时，它会一个点一个点地往液晶屏的X方向填充， 填充完一行X方向的像素点后，向Y方向下移一行，X坐标回到起始位置，再往X方向一个点一个点地填充，如此循环直至填充完整个显示窗口。

而屏幕的坐标原点和XY方向都可以根据实际需要使用0X36命令来配置的， 该命令的说明见 图 液晶扫描模式命令 。

0X36命令参数中的MY、MX、MV这三个数据位用于配置扫描方向，因此一共有23 = 8种模式。 ILI9341_GramScan函数就是根据输入的模式设置这三个数据位，并且根据相应的模式更改XY方向的分辨率LCD_X_LENGTH和LCD_Y_LENGTH， 使得其它函数可以利用这两个全局变量获屏幕实际的XY方向分辨率信息；同时， 函数内还设置了全局变量LCD_SCAN_MODE的值用于记录当前的屏幕扫描模式，这在后面计算触摸屏坐标的时候会使用到。 设置完扫描方向后，代码中还调用设置液晶显示窗口的命令CMD_SetCoordinateX/Y（0X2A/0X2B命令）默认打开一个与屏幕大小一致的显示窗口，方便后续的显示操作。

调用ILI9341_GramScan函数设置0-7模式时，各个模式的坐标原点及XY方向如图 液晶屏的8种扫描模式 所示。

其中模式6最符合我们的阅读习惯，扫描方向与文字方向一致，都是从左到右，从上到下，所以本开发板中的大部分液晶程序都是默认使用模式6。

其实模式0、3、5、6的液晶扫描方向都与文字方向一致，比较适合显示文字，只要适当旋转屏幕即可，使得用屏幕四个边沿作为正面看去都有适合的文字显示模式。 而其它模式由于扫描方向与文字方向不一致，要想实现同样的效果非常麻烦，也没有实现的必要。

液晶屏全局初始化

利用前面介绍的各种函数，我们把它封装成ILI9341_Init函数，见 代码清单:液晶显示-15 。

本函数初始化GPIO、FSMC外设，然后开启液晶屏的背光，复位液晶屏，并且写入基本的液晶屏配置， 最后调用ILI9341_GramScan函数设置默认的液晶扫描方向。在需要使用液晶屏的时候，直接调用本函数即可完成初始化。

本章内容中配套了两个工程进行演示，它们的液晶驱动完全一样，仅是main函数里的应用层展示不同效果时稍有区别， 先讲解基本的《液晶显示》例程，其main函数内容见 代码清单:液晶显示-16 。

程序中，调用了ILI9341_Init函数初始化液晶屏，然后再初始化串口。（在实际测试中，若先初始化串口再初始化液晶屏， 会导致错误，原因不明。所以在应用时，注意先初始化液晶屏再初始化串口）

初始化完成后，调用LCD_Test函数显示各种图形进行测试(如直线、矩形、圆形)，见 代码清单:液晶显示-17 。 具体内容请直接在工程中阅读源码。LCD_Test中还调用了文字显示函数，关于文字显示的原理在下一章再详细说明。

打开《液晶坐标方向演示》的例程，可看到其main函数与上一个工程有区别， 见 代码清单:液晶显示-18 。