STM32单片机图形显示实战：LCD、TFT显示应用

# 1. STM32单片机图形显示基础

STM32单片机具有强大的图形显示能力，可广泛应用于各种人机交互设备中。本章将介绍STM32图形显示的基础知识，包括LCD和TFT液晶显示屏的工作原理、STM32与液晶显示屏的接口连接方式，以及图形显示驱动程序的开发方法。

# 2. LCD图形显示原理与应用

### 2.1 LCD液晶显示屏的工作原理

液晶显示屏（LCD）是一种薄而轻的显示器件，广泛应用于各种电子设备中，如手机、平板电脑和显示器。LCD的工作原理基于液晶材料的特性。

液晶是一种介于固体和液体之间的物质，其分子可以自由流动，但又保持一定的取向。当没有电场作用时，液晶分子呈无序排列，光线可以通过液晶层。当施加电场时，液晶分子会重新排列，阻挡光线通过，从而形成图像。

LCD显示屏由两层玻璃基板组成，中间夹有液晶层。玻璃基板涂有透明电极，电极上施加电场，控制液晶分子的排列。当电场改变时，液晶分子的排列也会改变，从而改变光线通过液晶层的透射率，形成不同的图像。

### 2.2 STM32与LCD的接口连接

STM32微控制器通过专门的接口与LCD显示屏连接，该接口通常称为LCD控制器。LCD控制器负责生成液晶显示屏所需的控制信号，包括时钟信号、数据信号和控制信号。

STM32的LCD控制器通常支持多种接口标准，如并行接口、串行接口和LVDS接口。并行接口使用多条数据线同时传输数据，而串行接口使用单条数据线逐位传输数据。LVDS接口是一种高速差分信号接口，具有低功耗和高抗干扰性。

下表列出了STM32与LCD常见的接口连接方式：

| 接口类型 | 数据传输方式 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 并行接口 | 多条数据线同时传输数据 | 高速率 | 引脚占用多 |
| 串行接口 | 单条数据线逐位传输数据 | 引脚占用少 | 速率较低 |
| LVDS接口 | 高速差分信号传输 | 高速率、低功耗、抗干扰性强 | 硬件设计复杂 |

### 2.3 LCD图形显示驱动程序开发

LCD图形显示驱动程序是软件的一部分，负责将图像数据转换为LCD控制器可以理解的控制信号。驱动程序通常包括以下功能：

- 初始化LCD控制器，设置时钟、数据格式和控制参数。
- 将图像数据从内存中读出并转换为LCD控制器所需的格式。
- 根据图像数据生成控制信号，控制液晶分子的排列。
- 刷新显示缓冲区，将图像显示在LCD屏幕上。

LCD图形显示驱动程序的开发需要对LCD控制器和液晶显示屏的工作原理有深入的理解。驱动程序的性能直接影响LCD显示屏的图像质量和显示速度。

#### 代码示例：

// 初始化LCD控制器
void LCD_Init(void)
{
    // 设置时钟频率
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_LCD, ENABLE);

    // 复位LCD控制器
    LCD_DeInit();

    // 设置LCD控制器参数
    LCD_InitTypeDef LCD_InitStructure;
    LCD_InitStructure.LCD_Prescaler = LCD_Prescaler_8;
    LCD_InitStructure.LCD_Divider = LCD_Divider_16;
    LCD_InitStructure.LCD_Duty = LCD_Duty_1_4;
    LCD_InitStructure.LCD_Bias = LCD_Bias_1_4;
    LCD_InitStructure.LCD_Contrast = LCD_Contrast_0x7F;
    LCD_Init(&LCD_InitStructure);

    // 使能LCD控制器
    LCD_Cmd(LCD_CMD_DISPLAY_ON);
}

// 将图像数据写入LCD控制器
void LCD_WriteData(uint16_t data)
{
    // 等待写数据标志位置位
    while (LCD_GetFlagStatus(LCD_FLAG_WRITEDONE) == RESET);

    // 写入数据
    LCD_DataWrite(data);
}

// 刷新显示缓冲区
void LCD_Refresh(void)
{
    // 设置起始地址
    LCD_SetCursor(0, 0);

    // 写入图像数据
    for (uint16_t i = 0; i < LCD_WIDTH * LCD_HEIGHT; i++)
    {
        LCD_WriteData(image_data[i]);
    }
}

#### 代码逻辑分析：

* `LCD_Init(