STM32 嵌入式图形显示：打造人机交互新体验，让系统更直观易用

# 1. STM32嵌入式图形显示概述

嵌入式图形显示技术在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，它允许用户与设备进行直观交互并可视化数据。STM32微控制器系列提供强大的图形显示功能，使开发人员能够创建丰富且响应迅速的用户界面。本章将概述STM32嵌入式图形显示技术，包括其原理、优点和应用。

STM32微控制器集成了图形显示驱动器（GDD），该驱动器负责管理与图形显示面板的通信。GDD支持各种显示接口，例如RGB、MIPI-DSI和LVDS，允许开发人员连接不同的显示面板。此外，STM32微控制器还提供DMA控制器，用于高效地传输图形数据，从而实现流畅的显示性能。

# 2. 图形显示技术原理

### 2.1 液晶显示器（LCD）原理

#### 2.1.1 LCD结构和工作原理

液晶显示器（LCD）是一种平板显示技术，其工作原理基于液晶材料的电光效应。液晶材料是一种介于固体和液体之间的物质，当施加电场时，其分子会发生排列变化，从而改变光的透射或反射特性。

LCD的结构主要包括两片玻璃基板、液晶层和背光源。玻璃基板表面涂有透明电极，液晶层夹在两片玻璃基板之间，背光源位于液晶层后面。

当不施加电场时，液晶分子呈螺旋状排列，导致光线通过液晶层时发生偏振。偏振光通过偏光片后，会被阻挡，因此LCD处于暗态。

当施加电场时，液晶分子会重新排列，形成一条与电场方向平行的通道。偏振光通过液晶层时，不会发生偏振变化，因此可以透射通过偏光片，使LCD处于亮态。

#### 2.1.2 LCD驱动方式和接口

LCD驱动方式主要有两种：静态驱动和动态驱动。

* **静态驱动：**每个像素由独立的电极控制，可以实现高分辨率和色彩还原度，但驱动电路复杂，功耗较高。
* **动态驱动：**多个像素共用一个电极，通过时分复用方式逐行或逐列刷新显示内容，驱动电路简单，功耗较低。

LCD接口主要有以下几种：

* **并行接口：**使用多个数据线同时传输像素数据，速度快，但引脚数量较多。
* **串行接口：**使用一根数据线逐位传输像素数据，引脚数量少，但速度较慢。
* **MIPI接口：**一种高速串行接口，专门用于移动设备的显示驱动。

### 2.2 图形显示驱动器（GDD）

#### 2.2.1 GDD功能和架构

图形显示驱动器（GDD）是一种专门用于驱动图形显示的集成电路。其主要功能包括：

* 接收来自主机的图形数据
* 转换图形数据为LCD驱动信号
* 控制LCD的显示状态

GDD的架构通常包括以下模块：

* **图形控制器：**负责接收和处理图形数据，生成显示列表。
* **显示控制器：**负责将显示列表转换为LCD驱动信号，控制LCD的显示状态。
* **存储器：**用于存储图形数据和显示列表。
* **接口：**用于与主机和LCD进行通信。

#### 2.2.2 常用GDD芯片和特性

常用的GDD芯片包括：

| 芯片型号 | 制造商 | 特性 |
|---|---|---|
| ST7789 | STMicroelectronics | 16位并行接口，分辨率128x160 |
| ILI9341 | Ilitek | 16位串行接口，分辨率240x320 |
| HX8357 | Himax | 24位并行接口，分辨率320x480 |
| SSD1963 | Solomon Systech | MIPI接口，分辨率1024x600 |

GDD芯片的选择主要根据显示分辨率、接口类型和性能要求等因素。

# 3. STM32图形显示实践

### 3.1 图形显示接口配置

#### 3.1.1 GPIO配置

STM32微控制器提供丰富的GPIO接口，用于连接外部设备，包括图形显示器。GPIO配置主要涉及引脚复用、模式设置和速率控制。

// GPIO复用为LCD接口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_x;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;