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2018年8月 DocID029237 Rev 1 [English Rev 2] 1/91

AN4861

应用笔记

STM32 MCU上的LCD-TFT显示控制器（LTDC）

前言

移动、工业和消费应用的发展使得对图形用户界面（GUI）的需求更强，并且所需硬件资源

也有所增加。这些应用需要更高质量的图形、更多的硬件和软件资源（比如图形基元或帧缓

冲区的内存）以及更高的处理性能。

为了应对这种日益增长的需求，通常会使用微处理器单元，而这导致了成本更高、设计更复

杂，而且上市时间也更长。为了应对这些要求，STM32 MCU提供了丰富的图形产品组合。

由于采用了嵌入式LCD-TFT显示控制器（LTDC），STM32 MCU可以直接驱动高分辨率显

示面板，无需任何CPU干预。另外，LTDC可以自主访问内部存储器或外部存储器来获取像素

数据。

本应用笔记介绍了

表

1中所列STM32微控制器的LCD-TFT显示控制器，并演示了如何使用和

配置LTDC外设。还重点阐述了为获得最佳图形性能所需要的一些硬件、软件和架构考虑因

素。

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（RM0090）的高级ARM

• STM32F429/439、STM32F469/479、STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8、

STM32F7x9数据表

表1. 适用产品

类型产品线

微控制器

STM32F429/439、STM32F469/479、

STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8、STM32F7x9

www.st.com

目录 AN4861

2/91 DocID029237 Rev 1 [English Rev 2]

1 显示器和图形概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.1 基本图形概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2 显示接口标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

1.3 STM32 MCU支持的显示接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2LTDC控制器和STM32 MCU图形产品组合概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.1 STM32 MCU上的LCD-TFT显示控制器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2 LTDC可用性和STM32系列的图形产品组合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.3 智能架构中的LTDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4 使用STM32 LTDC控制器的优势 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3 LCD-TFT（LTDC）显示控制器说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.1 功能描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.1.1 LTDC时钟域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.1.2 LTDC复位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.2 灵活的时序和硬件接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2.1 LCD-TFT引脚和信号接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2.2 对于不同的显示器尺寸，其时序完全可编程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3 两个可编程LTDC层 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3.1 灵活的窗口位置和尺寸配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.2 可编程层：颜色帧缓冲器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.4 中断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.5 低功耗模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 使用LTDC创建图形应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.1 确定图形应用要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.2 检查显示器尺寸和色深与硬件配置的兼容性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.2.1 帧缓冲存储器大小要求和位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.2.2 考虑存储器时检查显示兼容性带宽要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2.3 检查显示面板接口与LTDC的兼容性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.3 STM32封装选择指南 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.4 LTDC与DMA2D和CPU同步 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.4.1 DMA2D 的用法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

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AN4861 目录

4.4.2 LTDC和DMA2D/CPU同步 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.5 图形性能优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.5.1 内存分配 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.5.2 优化从外部存储器读取LTDC帧缓冲器的过程（SDRAM或SRAM） . . . 43

4.5.3 优化从SDRAM读取LTDC帧缓冲器的过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.5.4 在消隐周期中更新帧缓冲器内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.6 关于Cortex

-M7（STM32F7系列）的特别建议 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.6.1 如果不使用，就禁用FMC bank1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.6.2 配置存储器保护单元（MPU） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.7 LTDC外设配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4.7.1 显示面板连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4.7.2 LTDC时钟和时序配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

4.7.3 LTDC层配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.7.4 显示面板配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.8 存储图形基元 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.8.1 将图像转换为C文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.9 硬件注意事项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5 节省能耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

6LTDC应用示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

6.1 实现示例和资源要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

6.1.1 单片MCU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

6.1.2 带外部存储器的MCU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6.2 示例：创建基本图形应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

6.2.1 硬件说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

6.2.2 如何检查特定显示器尺寸是否匹配

硬件配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

6.2.3 LTDC GPIO配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

6.2.4 LTDC外设配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

6.2.5 显示来自内部闪存的图像 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6.2.6 FMC SDRAM配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

6.2.7 MPU和高速缓存配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

6.3 带LCD-TFT面板的参考板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

7 所支持的显示面板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

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AN4861 表格索引

表格索引

表1. 适用产品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

表2. STM32 MCU支持的显示接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

表3. 嵌入了LTDC的STM32 MCU及其可用的图形产品组合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

表4. 使用STM32 MCU LTDC控制器的优势 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

表5. LTDC接口输出信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

表6. LTDC时序寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

表7. LTDC中断总结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

表8. LTDC外设状态与STM32低功耗模式的关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

表9. 不同屏幕分辨率的帧缓冲器大小 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

表10. STM32F4x9，其HCLK @ 180 MHz并且SDRAM @ 90 MHz

最大支持像素时钟与LTDC配置和SDRAM总线宽度的关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

表11. STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9，其HCLK @ 200 MHz并且

SDRAM@ 100 MHz时，最大支持像素时钟与LTDC配置和SDRAM总线宽度的关系38

表12. 特定STM32硬件配置下所支持的显示分辨率示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

表13. 带LTDC外设的STM32封装与RGB接口可用性的关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

表14. 从ROCKTECH RK043FN48H数据表中提取LCD-TFT时序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

表

15. 编程LTDC时序寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

表16. 使用不同硬件配置下STM32的图形移植示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

表17. STM32参考板，嵌入了LTDC并具有板上LCD-TFT面板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

表18. 常见问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

表19. 文档版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

表20. 中文文档版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

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