C语言编程：LCD驱动编写思路
时间：2021-10-27 14:05:19
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[导读]网络上配套STM32开发板有很多LCD例程，主要是TFTLCD跟OLED的。从这些例程，大家都能学会如何点亮一个LCD。但这代码都有下面问题：分层不清晰，通俗讲就是模块化太差。接口乱。只要接口不乱，分层就会好很多了。可移植性差。通用性差。为什么这样说呢？如果你已经了解了LCD的操...
- 分层不清晰，通俗讲就是模块化太差。
- 接口乱。只要接口不乱，分层就会好很多了。
- 可移植性差。
- 通用性差。
LCD种类概述
在讨论怎么写LCD驱动之前，我们先大概了解一下嵌入式常用LCD。概述一些跟驱动架构设计有关的概念，在此不对原理和细节做深入讨论，会有专门文章介绍，或者参考网络文档。TFT lcd
TFT LCD，也就是我们常说的彩屏。通常像素较高，例如常见的2.8寸，320X240像素。4.0寸的，像素800X400。这些屏通常使用并口，也就是8080或6800接口（STM32 的FSMC接口）；或者是RGB接口，STM32F429等芯片支持。其他例如手机上使用的有MIPI接口。总之，接口种类很多。也有一些支持SPI接口的。除非是比较小的屏幕，否则不建议使用SPI接口，速度慢，刷屏闪屏。玩STM32常用的TFT lcd屏幕驱动IC通常有：ILI9341/ILI9325等。tft lcd：IPS：COG lcd
很多人可能不知道COG LCD是什么，我觉得跟现在开发板销售方向有关系，大家都出大屏，玩酷炫界面，对于更深的技术，例如软件架构设计，都不涉及。使用单片机的产品，COG LCD其实占比非常大。COG是Chip On Glass的缩写，就是驱动芯片直接绑定在玻璃上，透明的。实物像下图：这种LCD通常像素不高，常用的有128X64，128X32。一般只支持黑白显示，也有灰度屏。接口通常是SPI，I2C。也有号称支持8位并口的，不过基本不会用，3根IO能解决的问题，没必要用8根吧？常用的驱动IC：STR7565。OLED lcd
买过开发板的应该基本用过。新技术，大家都感觉高档，在手环等产品常用。OLED目前屏幕较小，大一点的都很贵。在控制上跟COG LCD类似，区别是两者的显示方式不一样。从我们程序角度来看，最大的差别就是，OLED LCD，不用控制背光。。。。。实物如下图：常见的是SPI跟I2C接口。常见驱动IC：SSD1615。硬件场景
接下来的讨论，都基于以下硬件信息：1、有一个TFT屏幕，接在硬件的FSMC接口，什么型号屏幕？不知道。2、有一个COG lcd，接在几根普通IO口上，驱动IC是STR7565，128X32像素。3、有一个COG LCD，接在硬件SPI3跟几根IO口上，驱动IC是STR7565，128x64像素。4、有一个OLED LCD，接在SPI3上，使用CS2控制片选，驱动IC是SSD1315。预备知识
在进入讨论之前，我们先大概说一下下面几个概念，对于这些概念，如果你想深入了解，请GOOGLE。面向对象
面向对象，是编程界的一个概念。什么叫面向对象呢？编程有两种要素：程序（方法），数据（属性）。例如：一个LED，我们可以点亮或者熄灭它，这叫方法。LED什么状态？亮还是灭？这就是属性。我们通常这样编程：u8 ledsta = 0;
void ledset(u8 sta)
{
}
这样的编程有一个问题，假如我们有10个这样的LED，怎么写？这时我们可以引入面向对象编程，将每一个LED封装为一个对象。可以这样做：/*
定义一个结构体，将LED这个对象的属性跟方法封装。
这个结构体就是一个对象。
但是这个不是一个真实的存在，而是一个对象的抽象。
*/
typedef struct{
u8 sta;
void (*setsta)(u8 sta);
}LedObj;
/* 声明一个LED对象，名称叫做LED1，并且实现它的方法drv_led1_setsta*/
void drv_led1_setsta(u8 sta)
{
}
LedObj LED1={
.sta = 0,
.setsta = drv_led1_setsta,
};
/* 声明一个LED对象，名称叫做LED2，并且实现它的方法drv_led2_setsta*/
void drv_led2_setsta(u8 sta)
{
}
LedObj LED2={
.sta = 0,
.setsta = drv_led2_setsta,
};
/* 操作LED的函数，参数指定哪个led*/
void ledset(LedObj *led, u8 sta)
{
led->setsta(sta);
}
是的，在C语言中，实现面向对象的手段就是结构体的使用。上面的代码，对于API来说，就很友好了。操作所有LED，使用同一个接口，只需告诉接口哪个LED。大家想想，前面说的LCD硬件场景。4个LCD，如果不面向对象，「显示汉字的接口是不是要实现4个」？每个屏幕一个？驱动与设备分离
如果要深入了解驱动与设备分离，请看LINUX驱动的书籍。什么是设备？我认为的设备就是「属性」，就是「参数」，就是「驱动程序要用到的数据和硬件接口信息」。那么驱动就是「控制这些数据和接口的代码过程」。通常来说，如果LCD的驱动IC相同，就用相同的驱动。有些不同的IC也可以用相同的，例如SSD1315跟STR7565，除了初始化，其他都可以用相同的驱动。例如一个COG lcd:❝驱动IC是STR7565 128 * 64 像素用SPI3背光用PF5 ,命令线用PF4 ,复位脚用PF3❞上面所有的信息综合，就是一个设备。驱动就是STR7565的驱动代码。为什么要驱动跟设备分离，因为要解决下面问题：
❝有一个新产品，收银设备。系统有两个LCD，都是OLED，驱动IC相同，但是一个是128x64，另一个是128x32像素，一个叫做主显示，收银员用；一个叫顾显，顾客看金额。❞这个问题，「两个设备用同一套程序控制」才是最好的解决办法。驱动与设备分离的手段：
❝在驱动程序接口函数的参数中增加设备参数，驱动用到的所有资源从设备参数传入。❞驱动如何跟设备绑定呢？通过设备的驱动IC型号。
模块化
我认为模块化就是将一段程序封装，提供稳定的接口给不同的驱动使用。不模块化就是，在不同的驱动中都实现这段程序。例如字库处理，在显示汉字的时候，我们要找点阵，在打印机打印汉字的时候，我们也要找点阵，你觉得程序要怎么写？把点阵处理做成一个模块，就是模块化。非模块化的典型特征就是「一根线串到底，没有任何层次感」。LCD到底是什么
前面我们说了面向对象，现在要对LCD进行抽象，得出一个对象，就需要知道LCD到底是什么。问自己下面几个问题：- LCD能做什么？
- 要LCD做什么？
- 谁想要LCD做什么？
- LCD可以一个点一个点显示内容。
- 要LCD显示汉字或图片-----就是显示一堆点
- APP想要LCD显示图片或文字。
/*
LCD驱动定义
*/
typedef struct
{
u16 id;
s32 (*init)(DevLcd *lcd);
s32 (*draw_point)(DevLcd *lcd, u16 x, u16 y, u16 color);
s32 (*color_fill)(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey, u16 color);
s32 (*fill)(DevLcd *lcd, u16 sx,u16 ex,u16 sy,u16 ey,u16 *color);
s32 (*onoff)(DevLcd *lcd, u8 sta);
s32 (*prepare_display)(DevLcd *lcd, u16 sx, u16 ex, u16 sy, u16 ey);
void (*set_dir)(DevLcd *lcd, u8 scan_dir);
void (*backlight)(DevLcd *lcd, u8 sta);
}_lcd_drv;
上面的接口，也就是对应的驱动，包含了一个驱动id号。- id，驱动型号
- 初始化
- 画点
- 将一片区域的点显示某种颜色
- 将一片区域的点显示某些颜色
- 显示开关
- 准备刷新区域（主要彩屏直接DMA刷屏使用）
- 设置扫描方向
- 背光控制
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