【正点原子Linux连载】第二十四章RGBLCD显示实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南
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第二十四章RGBLCD显示实验
LCD液晶屏是常用到的外设，通过LCD可以显示绚丽的图形、界面等，提高人机交互的效率。I.MX6U提供了一个eLCDIF接口用于连接RGB接口的液晶屏。本章我们就学习如何驱动RGB接口液晶屏，并且在屏幕上显示字符。
24.1 LCD和eLCDIF简介
24.1.1 LCD简介
LCD全称是Liquid Crystal Display，也就是液晶显示器，是现在最常用到的显示器，手机、电脑、各种人机交互设备等基本都用到了LCD，最常见就是手机和电脑显示器了。由于笔者不是LCD从业人员，对于LCD的具体原理不了解，百度百科对于LCD的原理解释如下：
LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。
我们现在要在I.MX6U-ALPHA开发板上使用LCD，所以不需要去研究LCD的具体实现原理，我们只需要从使用的角度去关注LCD的几个重要点：
1、分辨率
提起LCD显示器，我们都会听到720P、1080P、2K或4K这样的字眼，这个就是LCD显示器分辨率。LCD显示器都是由一个一个的像素点组成，像素点就类似一个灯(在OLED显示器中，像素点就是一个小灯)，这个小灯是RGB灯，也就是由R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)这三种颜色组成的，而RGB就是光的三原色。1080P的意思就是一个LCD屏幕上的像素数量是1920*1080个，也就是这个屏幕一列1080个像素点，一共1920列，如图24.1.1.1所示：
图24.1.1.1 LCD像素点排布
在图24.1.1.1就是1080P 显示器的像素示意图，X轴就是LCD显示器的横轴，Y轴就是显示器的竖轴。图中的小方块就是像素点，一共有1920*1080=2073600个像素点。左上角的A点是第一个像素点，右下角的C点就是最后一个像素点。2K就是2560*1440个像素点，4K是3840*2160个像素点。很明显，在LCD尺寸不变的情况下，分辨率也高越清晰。同样的，分辨率不变的情况下，LCD尺寸越小越清晰。比如我们常用的24寸显示器基本都是1080P的，而我们现在使用的5寸的手机基本也是1080P的，但是手机显示细腻程度就要比24寸的显示器要好很多！
由此可见，LCD显示器的分辨率是一个很重要的参数，但是并不是分辨率越高的LCD就越好。衡量一款LCD的好坏，分辨率只是其中的一个参数，还有色彩还原程度、色彩偏离、亮度、可视角度、屏幕刷新率等其他参数。
2、像素格式
上面讲了，一个像素点就相当于一个RGB小灯，通过控制R、G、B这三种颜色的亮度就可以显示出各种各样的色彩。那该如何控制R、G、B这三种颜色的显示亮度呢？一般一个R、G、B这三部分分别使用8bit的数据，那么一个像素点就是8bit*3=24bit，也就是说一个像素点3个字节，这种像素格式称为RGB888。如果在加入8bit的Alpha(透明)通道的话一个像素点就是32bit，也就是4个字节，这种像素格式称为ARGB8888。如果学习过STM32的话应该还听过RGB565这种像素格式，在本章实验中我们使用ARGB8888这种像素格式，一个像素占用4个字节的内存，这四个字节每个位的分配如图24.1.1.2所示：
图24.1.1.2 ARGB8888数据格式
在图24.1.1.2中，一个像素点是4个字节，其中bit31~bit24是Alpha通道，bit23~bit16是RED通道，bit15~bit14是GREEN通道，bit7~bit0是BLUE通道。所以红色对应的值就是0X00FF0000，蓝色对应的值就是0X0000FF00，绿色对应的值为0X000000FF。通过调节R、G、B的比例可以产生其它的颜色，比如0X00FFFF00就是黄色，0X00000000就是黑色，0X00FFFFFF就是白色。大家可以打开电脑的“画图”工具，在里面使用调色板即可获取到想要的颜色对应的数值，如图24.1.1.3所示：
图24.1.1.3颜色选取
3、LCD屏幕接口
LCD屏幕或者说显示器有很多种接口，比如在显示器上常见的VGA、HDMI、DP等等，但是I.MX6U-ALPHA开发板不支持这些接口。I.MX6U-ALPHA支持RGB接口的LCD，RGBLCD接口的信号线如表24.1.1.1所示：
表24.1.1.1 RGB数据线
表24.1.1.1就是RGBLCD的信号线，R、G和B这24根是数据线，DE、VSYNC、HSYNC和PCLK这四根是控制信号线。RGB LCD一般有两种驱动模式：DE模式和HV模式，这两个模式的区别是DE模式需要用到DE信号线，而HV模式不需要用到DE信号线，在DE模式下是可以不需要HSYNC信号线的，即使不接HSYNC信号线LCD也可以正常工作。
ALIENTEK一共有三款RGB LCD屏幕，型号分别为：ATK-4342(4.3寸，480*272)、ATK-7084(7寸，800*480)和ATK-7016(7寸，1024*600)，本教程就以ATK-7016这款屏幕为例讲解，ATK-7016的屏幕接口原理图如图24.1.1.4所示：
图24.1.1.4 RGB LCD液晶屏屏幕接口
图中J1就是对外接口，是一个40PIN的FPC座（0.5mm间距），通过FPC线，可以连接到I.MX6U-ALPHA开发板上面，从而实现和I.MX6U的连接。该接口十分完善，采用RGB888格式，并支持DE&HV模式，还支持触摸屏和背光控制。右侧的几个电阻，并不是都焊接的，而是可以用户自己选择。默认情况，R1和R6焊接，设置LCD_LR和LCD_UD，控制LCD的扫描方向，是从左到右，从上到下（横屏看）。而LCD_R7/G7/B7则用来设置LCD的ID，由于RGBLCD没有读写寄存器，也就没有所谓的ID，这里我们通过在模块上面，控制R7/G7/B7的上/下拉，来自定义LCD模块的ID，帮助MCU判断当前LCD面板的分辨率和相关参数，以提高程序兼容性。这几个位的设置关系如表24.1.1.2所示：
表24.1.1.2 ALIENTEK RGBLCD模块ID对应关系
ATK-7016模块，就设置M2:M0=010即可。这样，我们在程序里面，读取LCD_R7/G7/B7，得到M0:M2的值，从而判断RGBLCD模块的型号，并执行不同的配置，即可实现不同LCD模块的兼容。
4、LCD时间参数
如果将LCD显示一帧图像的过程想象成绘画，那么在显示的过程中就是用一根“笔”在不同的像素点画上不同的颜色。这根笔按照从左至右、从上到下的顺序扫描每个像素点，并且在像素画上对应的颜色，当画到最后一个像素点的时候一幅图像就绘制好了。假如一个LCD的分辨率为1024*600，那么其扫描如图24.1.1.5所示：
图24.1.1.5 LCD一帧图像扫描图
结合图24.1.1.4我们来看一下LCD是怎么扫描显示一帧图像的。一帧图像也是由一行一行组成的。HSYNC是水平同步信号，也叫做行同步信号，当产生此信号的话就表示开始显示新的一行了，所以此信号都是在图24.1.1.5的最左边。当VSYNC信号是垂直同步信号，也叫做帧同步信号，当产生此信号的话就表示开始显示新的一帧图像了，所以此信号在图24.1.1.4的左上角。
在图24.1.1.5可以看到有一圈“黑边”，真正有效的显示区域是中间的白色部分。那这一圈“黑边”是什么东西呢？这就要从显示器的“祖先”CRT显示器开始说起了，CRT显示器就是以前很常见的那种大屁股显示器，在2019年应该很少见了，如果在农村应该还是可以见到的。CRT显示器屁股后面是个电子枪，这个电子枪就是我们上面说的“画笔”，电子枪打出的电子撞击到屏幕上的荧光物质使其发光。只要控制电子枪从左到右扫打万一行(也就是扫描一行)，然后从上到下扫描完所有行，这样一帧图像就显示出来了。也就是说，显示一帧图像电子枪是按照‘Z’形在运动，当扫描速度很快的时候看起来就是一幅完成的画面了。
当显示完一行以后会发出HSYNC信号，此时电子枪就会关闭，然后迅速的移动到屏幕的左边，当HSYNC信号结束以后就可以显示新的一行数据了，电子枪就会重新打开。在HSYNC信号结束到电子枪重新打开之间会插入一段延时，这段延时就图24.1.1.5中的HBP。当显示完一行以后就会关闭电子枪等待HSYNC信号产生，关闭电子枪到HSYNC信号产生之间会插入一段延时，这段延时就是图24.1.1.5中的HFP信号。同理，当显示完一帧图像以后电子枪也会关闭，然后等到VSYNC信号产生，期间也会加入一段延时，这段延时就是图24.1.1.5中的VFP。VSYNC信号产生，电子枪移动到左上角，当VSYNC信号结束以后电子枪重新打开，中间也会加入一段延时，这段延时就是图24.1.1.5中的VBP。
HBP、HFP、VBP和VFP就是导致图24.1.1.5中黑边的原因，但是这是CRT显示器存在黑边的原因，现在是LCD显示器，不需要电子枪了，那么为何还会有黑边呢？这是因为RGB LCD屏幕内部是有一个IC的，发送一行或者一帧数据给IC，IC是需要反应时间的。通过这段反应时间可以让IC识别到一行数据扫描完了，要换行了，或者一帧图像扫描完了，要开始下一帧图像显示了。因此，在LCD屏幕中继续存在HBP、HFP、VPB和VFP这四个参数的主要目的是为了锁定有效的像素数据。这四个时间是LCD重要的时间参数，后面编写LCD驱动的时候要用到的，至于这四个时间参数具体值是多少，那要需要去查看所使用的LCD数据手册了。
5、RGB LCD屏幕时序
上面讲了行显示和帧显示，我们来看一下行显示对应的时序图，如图24.1.1.6所示：
图24.1.1.6 行显示时序
图24.1.1.6就是RGB LCD的行显示时序，我们来分析一下其中重要的几个参数：
HSYNC：行同步信号，当此信号有效的话就表示开始显示新的一行数据，查阅所使用的LCD数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，假设此时是低电平有效。
HSPW：有些地方也叫做thp，是HSYNC信号宽度，也就是HSYNC信号持续时间。HSYNC信号不是一个脉冲，而是需要持续一段时间才是有效的，单位为CLK。
HBP：有些地方叫做thb，前面已经讲过了，术语叫做行同步信号后肩，单位是CLK。
HOZVAL：有些地方叫做thd，显示一行数据所需的时间，假如屏幕分辨率为1024*600，那么HOZVAL就是1024，单位为CLK。
HFP ：有些地方叫做thf，前面已经讲过了，术语叫做行同步信号前肩，单位是CLK。
当HSYNC信号发出以后，需要等待HSPW+HBP个CLK时间才会接收到真正有效的像素数据。当显示完一行数据以后需要等待HFP个CLK时间才能发出下一个HSYNC信号，所以显示一行所需要的时间就是：HSPW + HBP + HOZVAL + HFP。
一帧图像就是由很多个行组成的，RGB LCD的帧显示时序如图24.1.1.7所示：
图24.1.1.7 帧显示时序图
图24.1.1.7就是RGB LCD的帧显示时序，我们来分析一下其中重要的几个参数：
VSYNC：帧同步信号，当此信号有效的话就表示开始显示新的一帧数据，查阅所使用的LCD数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，假设此时是低电平有效。
VSPW：些地方也叫做tvp，是VSYNC信号宽度，也就是VSYNC信号持续时间，单位为1行的时间。
VBP：有些地方叫做tvb，前面已经讲过了，术语叫做帧同步信号后肩，单位为1行的时间。
LINE：有些地方叫做tvd，显示一帧有效数据所需的时间，假如屏幕分辨率为1024*600，那么LINE就是600行的时间。
VFP：有些地方叫做tvf，前面已经讲过了，术语叫做帧同步信号前肩，单位为1行的时间。
显示一帧所需要的时间就是：VSPW+VBP+LINE+VFP个行时间，最终的计算公式：
T=(VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)
因此我们在配置一款RGB LCD的时候需要知道这几个参数：HOZVAL(屏幕有效宽度)、LINE(屏幕有效高度)、HBP、HSPW、HFP、VSPW、VBP和VFP。ALIENTEK三款RGB LCD屏幕的参数如表24.1.1.3所示：
表24.1.1.3 RGB LCD屏幕时间参数
6、像素时钟
像素时钟就是RGB LCD的时钟信号，以ATK7016这款屏幕为例，显示一帧图像所需要的时钟数就是：
= (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)
=(3 + 20 + 600 + 12) * (20 + 140 + 1024 + 160)
= 635 * 1344
= 853440。
显示一帧图像需要853440个时钟数，那么显示60帧就是：853440*60=51206400≈51.2M，所以像素时钟就是51.2MHz。
I.MX6U的eLCDIF接口时钟图如图24.1.1.8所示：
图24.1.1.8 LCDIF接口时钟图
①、此部分是一个选择器，用于选择哪个PLL可以作为LCDIF时钟源，由寄存器CCM_CSCDR2的位LCDIF1_PRE_CLK_SEL(bit17:15)来决定，LCDIF1_PRE_CLK_SEL选择设置如表24.1.1.4所示：
表24.1.1.4LCDIF时钟源选择
在第16章讲解I.MX6U时钟系统的时候说过有个专用的PLL5给VIDEO使用，所以LCDIF1_PRE_CLK_SEL设置为2。
②、此部分是LCDIF时钟的预分频器，由寄存器CCM_CSCDR2的位LCDIF1_PRED来决定预分频值。可设置值为0~7，分别对应1~8分频。
③、此部分进一步分频，由寄存器CBCMR的位LCDIF1_PODF来决定分频值。可设置值为0~7，分别对应1~8分频。
④、此部分是一个选择器，选择LCDIF最终的根时钟，由寄存器CSCDR2的位LCDIF1_CLK_SEL决定，LCDIF1_CLK_SEL选择设置如表24.1.1.5所示：
表24.1.1.4LCDIF根时钟选择
这里肯定选择PLL5出来的那一路时钟作为LCDIF的根时钟，因此LCDIF1_CLK_SEL设置为0。LCDIF既然选择了PLL5作为时钟源，那么还需要初始化PLL5，LCDIF的时钟是由PLL5和图24.1.1.8中的②、③这两个分频值决定的，所以需要对这三个进行合理的设置以搭配出所需的时钟值，我们就以ATK7016屏幕所需的51.2MHz为例，看看如何进行配置。
PLL5频率设置涉及到四个寄存器：CCM_PLL_VIDEO、CCM_PLL_VIDEO_NUM、CCM_PLL_VIDEO_DENOM、CCM_MISC2。其中CCM_PLL_VIDEO_NUM和CCM_PLL_VIDEO_DENOM这两个寄存器是用于小数分频的，我们这里为了简单不使用小数分频，因此这两个寄存器设置为0。
PLL5的时钟计算公式如下：
PLL5_CLK = OSC24M * (loopDivider + (denominator / numerator)) / postDivider
不使用小数分频的话PLL5时钟计算公式就可以简化为 ：
PLL5_CLK = OSC24M * loopDivider / postDivider
OSC24M就是24MHz的有源晶振，现在的问题就是设置loopDivider和postDivider。先来看一下寄存器CCM_PLL_VIDEO，此寄存器结构如图24.1.1.9所示：
图24.1.1.9寄存器CCM_PLL_VIDEO结构
寄存器CCM_PLL_VIDEO用到的重要的位如下：
POST_DIV_SLECT(bit20:19)：此位和寄存器CCM_ANALOG_CCMSC2的VIDEO_DIV位共同决定了postDivider，为0的话是4分频，为1的话是2分频，为2的话是1分频。本章设置为2，也就是1分频。
ENABLE(bit13)：PLL5(PLL_VIDEO)使能为，为1的话使能PLL5，为0的话关闭PLL5。
DIV_SELECT(bit6:0)：loopDivider值，范围为27~54，本章设置为32。
寄存器CCM_ANALOG_MISC2的位VIDEO_DIV(bit31:30)与寄存器CCM_PLL_VIDEO的位POST_DIV_SLECT(bit20:19)共同决定了postDivider，通过这两个的配合可以获得2、4、8、16分频。本章将VIDEO_DIV设置为0，也就是1分频，因此postDivider就是1，loopDivider设置为32，PLL5的时钟频率就是：
PLL5_CLK = OSC24M * loopDivider / postDivider
=24M * 32/1
=768MHz。
PLL5此时为768MHz，在经过图24.1.1.8中的②和③进一步分频，设置②中为3分频，也就是寄存器CCM_CSCDR2的位LCDIF1_PRED(bit14:12)为2。设置③中为5分频，就是寄存器CCM_CBCMR的位LCDIF1_PODF(bit25:23)为4。设置好以后最终进入到LCDIF的时钟频率就是：768/3/5=51.2MHz，这就是我们需要的像素时钟频率。
7、显存
在讲像素格式的时候就已经说过了，如果采用ARGB8888格式的话一个像素需要4个字节的内存来存放像素数据，那么1024*600分辨率就需要1024*600*4=2457600B≈2.4MB内存。但是RGB LCD内部是没有内存的，所以就需要在开发板上的DDR3中分出一段内存作为RGB LCD屏幕的显存，我们如果要在屏幕上显示什么图像的话直接操作这部分显存即可。
24.1.2eLCDIF接口
eLCDIF是I.MX6U自带的液晶屏幕接口，用于连接RGB LCD接口的屏幕，eLCDIF接口特性如下：
、支持RGB LCD的DE模式。
、支持VSYNC模式以实现高速数据传输。
、支持ITU-R BT.656格式的4:2:2的YCbCr数字视频，并且将其转换为模拟TV信号。
、支持8/16/18/24/32位LCD。
eLCDIF支持三种接口：MPU接口、VSYNC接口和DOTCLK接口，这三种接口区别如下：
1、MPU接口
MPU接口用于在I.MX6U和LCD屏幕直接传输数据和命令，这个接口用于6080/8080接口的LCD屏幕，比如我们学习STM32的时候常用到的MCU屏幕。如果寄存器LCDIF_CTRL的位DOTCLK_MODE、DVI_MODE和VSYNC_MODE都为0的话就表示LCDIF工作在MPU接口模式。关于MPU接口的详细信息以及时序参考《I.MX6ULL参考手册》第2150页的“34.4.6 MPU Interface”小节，本教程不 使用MPU接口。
2、VSYNC接口
VSYNC接口时序和MPU接口时序基本一样，只是多了VSYNC信号来作为帧同步，当LCDIF_CTRL的位VSYNC_MODE为1的时候此接口使能。关于VSYNC接口的详细信息请参考《I.MX6ULL参考手册》第2152页的“34.4.7 VSYNC Interface”小节，本教程不使用VSYNC接口。
3、DOTCLK接口
DOTCLK接口就是用来连接RGB LCD接口屏幕的，它包括VSYNC、HSYNC、DOTCLK和ENABLE(可选的)这四个信号，这样的接口通常被成为RGB接口。DOTCLK接口时序如图24.1.2.1所示：
图24.1.2.1 DOTCLK接口时序
图24.1.2.1是不是和图24.1.1.6、图24.1.1.7很类似，因为DOTCLK接口就是连接RGB屏幕的，本教程使用的就是DOTCLK接口。
eLCDIF要驱动起来RGB LCD屏幕，重点是配置好上一小节讲解的那些时间参数即可，这个通过配置相应的寄存器就可以了，所以我们接下来看一下eLCDIF接口的几个重要的寄存器，首先看一下LCDIF_CTRL寄存器，此寄存器结构如图24.1.2.1所示：
图24.1.2.1寄存器LCDIF_CTRL结构
寄存器LCDIF_CTRL用到的重要位如下：
SFTRST(bit31)：eLCDIF软复位控制位，当此位为1的话就会强制复位LCD。
CLKGATE(bit30)：正常运行模式下，此位必须为0！如果此位为1的话时钟就不会进入到LCDIF。
BYPASS_COUNT(bit19)：如果要工作在DOTCLK模式的话就此位必须为1。
VSYNC_MODE(bit18)：此位为1的话LCDIF工作在VSYNC接口模式。
DOTCLK_MODE(bit17)：此位为1的话LCDIF工作在DOTCLK接口模式。
INPUT_DATA_SWIZZLE(bit15:14)：输入数据字节交换设置，此位为0的话不交换字节也就是小端模式；为1的话交换所有字节，也就是大端模式；为2的话半字交换；为3的话在每个半字内进行字节交换。本章我们设置为0，也就是不使用字节交换。
CSC_DATA_SWIZZLE(bit13:12)：CSC数据字节交换设置，交换方式和INPUT_DATA_SWIZZLE一样，本章设置为0，不使用字节交换。
LCD_DATABUS_WIDTH(bit11:10)：LCD数据总线宽度，为0的话总线宽度为16位；为1的话总线宽度为8位；为2的话总线宽度为18位；为3的话总线宽度为24位。本章我们使用24位总线宽度。
WORD_LENGTH(bit9:8)：输入的数据格式，也就是像素数据宽度，为0的话每个像素16位；为1的话每个像素8位；为2的话每个像素18位；为3的话每个像素24位。
MASTER(bit5)：为1的话设置eLCDIF工作在主模式。
DATA_FORMAT_16_BIT(bit3)：当此位为1并且WORD_LENGTH为0的时候像素格式为ARGB555，当此位为0并且WORD_LENGTH为0的时候像素格式为RGB565。
DATA_FORMAT_18_BIT(bit2)：只有当WORD_LENGTH为2的时候此位才有效，此位为0的话低18位有效，像素格为RGB666，高14位数据无效。当此位为1的话高18位有效，像素格式依旧是RGB666，但是低14位数据无效。
DATA_FORMAT_24_BIT(bit1)：只有当WORD_LENGTH为3的时候此位才有效，为0的时候表示全部的24位数据都有效。为1的话实际输入的数据有效位只有18位，虽然输入的是24位数据，但是每个颜色通道的高2位数据会被丢弃掉。
RUN(bit0)：eLCDIF接口运行控制位，当此位为1的话eLCDIF接口就开始传输数据，也就是eLCDIF的使能位。
接下来看一下寄存器LCDIF_CTRL1，此寄存器我们只用到位BYTE_PACKING_FORMAT(bit19:16)，此位用来决定在32位的数据中哪些字节的数据有效，默认值为0XF，也就是所有的字节有效，当为0的话表示所有的字节都无效。如果显示的数据是24位(ARGB格式，但是A通道不传输)的话就设置此位为0X7。
接下来看一下寄存器LCDIF_TRANSFER_COUNT，这个寄存器用来设置所连接的RGB LCD屏幕分辨率大小，此寄存器结构如图24.1.2.2所示：
图24.1.2.2寄存器LCDIF_TRANSFER_COUNT结构
寄存器LCDIF_TRANSFER_COUNT分为两部分，高16位和低16位，高16位是V_COUNT，是LCD的垂直分辨率。低16位是H_COUNT，是LCD的水平分辨率。如果LCD分辨率为1024*600的话，那么V_COUNT就是600，H_COUNT就是1024。
接下来看一下寄存器LCDIF_VDCTRL0，这个寄存器是VSYNC和DOTCLK模式控制寄存器0，寄存器结构如图24.1.2.3所示：
图24.1.2.3寄存器LCDIF_VDCTRL0结构
寄存器LCDIF_VDCTRL0用到的重要位如下：
VSYNC_OEB(bit29)：VSYNC信号方向控制位，为0的话VSYNC是输出，为1的话VSYNC是输入。
ENABLE_PRESENT(bit28)：EBABLE数据线使能位，也就是DE数据线。为1的话使能ENABLE数据线，为0的话关闭ENABLE数据线。
VSYNC_POL(bit27)：VSYNC数据线极性设置位，为0的话VSYNC低电平有效，为1的话VSYNC高电平有效，要根据所使用的LCD数据手册来设置。
HSYNC_POL(bit26)：HSYNC数据线极性设置位，为0的话HSYNC低电平有效，为1的话HSYNC高电平有效，要根据所使用的LCD数据手册来设置。
DOTCLK_POL(bit25)：DOTCLK数据线(像素时钟线CLK)极性设置位，为0的话下降沿锁存数据，上升沿捕获数据，为1的话相反，要根据所使用的LCD数据手册来设置。
ENABLE_POL(bit24)：EANBLE数据线极性设置位，为0的话低电平有效，为1的话高电平有效。
VSYNC_PERIOD_UNIT(bit21)：VSYNC信号周期单位，为0的话VSYNC周期单位为像素时钟。为1的话VSYNC周期单位是水平行，如果使用DOTCLK模式话就要设置为1。
VSYNC_PULSE_WIDTH_UNIT(bit20)：VSYNC信号脉冲宽度单位，和VSYNC_PERIOD_UNUT一样，如果使用DOTCLK模式的话要设置为1。
VSYNC_PULSE_WIDTH(bit17:0)：VSPW参数设置位。
接下来看一下寄存器LCDIF_VDCTRL1，这个寄存器是VSYNC和DOTCLK模式控制寄存器1，此寄存器只有一个功能，用来设置VSYNC总周期，就是：屏幕高度+VSPW+VBP+VFP。
接下来看一下寄存器LCDIF_VDCTRL2，这个寄存器分为高16位和低16位两部分，高16位是HSYNC_PULSE_WIDTH，用来设置HSYNC信号宽度，也就是HSPW。低16位是HSYNC_PERIOD，设置HSYNC总周期，就是：屏幕宽度+HSPW+HBP+HFP。
接下来看一下寄存器LCDIF_VDCTRL3，此寄存器结构如图24.1.2.4所示：
图24.1.2.4寄存器LCDIF_VDCTRL3结构
寄存器LCDIF_VDCTRL3用到的重要位如下：
HORIZONTAL_WAIT_CNT(bit27:16)：此位用于DOTCLK模式，用于设置HSYNC信号产生到有效数据产生之间的时间，也就是HSPW+HBP。
VERTICAL_WAIR_CNT(bit15:0)：和HORIZONTAL_WAIT_CNT一样，只是此位用于VSYNC信号，也就是VSPW+VBP。
接下来看一下寄存器LCDIF_VDCTRL4，此寄存器结构如图24.1.2.5所示：
图24.1.2.5寄存器LCDIF_VDCTRL4结构
寄存器LCDIF_VDCTRL4用到的重要位如下：
SYNC_SIGNALS_ON(bit18)：同步信号使能位，设置为1的话使能VSYNC、HSYNC、DOTCLK这些信号。
DOTCLK_H_VALID_DATA_CNT(bit15:0)：设置LCD的宽度，也就是水平像素数量。
最后在看一下寄存器LCDIF_CUR_BUF和LCDIF_NEXT_BUF，这两个寄存器分别为当前帧和下一帧缓冲区，也就是LCD显存。一般这两个寄存器保存同一个地址，也就是划分给LCD的显存首地址。
关于eLCDIF接口的寄存器就介绍到这里，关于这些寄存器详细的描述，请参考《I.MX6ULL参考手册》第2165页的34.6小节。本章我们使用I.MX6U的eLCDIF接口来驱动ALIENTEK的ATK7016这款屏幕，配置步骤如下：
1、初始化LCD所使用的IO
首先肯定是初始化LCD所示使用的IO，将其复用为eLCDIF接口IO。
2、设置LCD的像素时钟
查阅所使用的LCD屏幕数据手册，或者自己计算出的时钟像素，然后设置CCM相应的寄存器。
3、配置eLCDIF接口
设置LCDIF的寄存器CTRL、CTRL1、TRANSFER_COUNT、VDCTRL0~4、CUR_BUF和NEXT_BUF。根据LCD的数据手册设置相应的参数。
4、编写API函数
驱动LCD屏幕的目的就是显示内容，所以需要编写一些基本的API函数，比如画点、画线、画圆函数，字符串显示函数等。
24.2硬件原理分析
本试验用到的资源如下：
、指示灯LED0。
、RGB LCD接口。
③、DDR3
④、eLCDIF
RGB LCD接口在I.MX6U-ALPHA开发板底板上，原理图如图24.2.1所示：
图24.2.1 RGB LCD接口原理图
图24.2.1中三个SGM3157的目的是在未使用RGBLCD的时候将LCD_DATA7、LCD_DATA15和LCD_DATA23这三个线隔离开来，因为ALIENTEK的屏幕的LCD_R7/G7/B7着几个线用来设置LCD的ID，所以这几根线上有上拉/下拉电阻。但是I.MX6U的BOOT设置也用到了LCD_DATA7、LCD_DATA15和LCD_DATA23这三个引脚，所以接上屏幕以后屏幕上的ID电阻就会影响到BOOT设置，会导致代码无法运行，所以先将其隔离开来，如果要使用RGB LCD屏幕的时候再通过LCD_DE将其“连接”起来。我们需要40P的FPC线将ATK7016屏幕和I.MX6U-ALPHA开发板连接起来，如图24.2.2.2所示：
图24.2.2屏幕和开发板连接图
24.3实验程序编写
本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 1、裸机例程->15_lcd。
本章实验在上一章例程的基础上完成，更改工程名字为“lcd”，然后在bsp文件夹下创建名为“lcd”的文件夹，在bsp/lcd中新建bsp_lcd.c、bsp_lcd.h、bsp_lcdapi.c、bsp_lcdapi.h和font.h这五个文件。bsp_lcd.c和bsp_lcd.h是LCD的驱动文件，bsp_lcdapi.c和bsp_lcdapi.h是LCD的API操作函数文件，font.h是字符集点阵数据数组文件。在bsp_lcd.h中输入如下内容：
示例代码24.3.1 bsp_lcd.h文件代码
1#ifndef _BSP_LCD_H
2#define _BSP_LCD_H
3/***************************************************************
4Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
5文件名 : bsp_lcd.h
6作者 : 左忠凯
7版本 : V1.0
8描述 : LCD驱动文件头文件。
9其他 : 无
10论坛 : www.openedv.com
11日志 : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建
12 ***************************************************************/
13 #include "imx6ul.h"
14
15/* 颜色宏定义 */
16 #define LCD_BLUE 0x000000FF
17 #define LCD_GREEN 0x0000FF00
18 #define LCD_RED 0x00FF0000
19/*省略掉其它宏定义，完整的请参考实验例程*/
20 #define LCD_ORANGE 0x00FFA500
21 #define LCD_TRANSPARENT 0x00000000
22
23 #define LCD_FRAMEBUF_ADDR (0x89000000) /* LCD显存地址 */
24
25/* LCD控制参数结构体 */
26struct tftlcd_typedef{
27 unsignedshort height; /* LCD屏幕高度 */
28 unsignedshort width; /* LCD屏幕宽度 */
29 unsignedchar pixsize; /* LCD每个像素所占字节大小 */
30 unsignedshort vspw; /* VSYNC信号宽度 */
31 unsignedshort vbpd; /*帧同步信号后肩 */
32 unsignedshort vfpd; /* 帧同步信号前肩 */
33 unsignedshort hspw; /* HSYNC信号宽度 */
34 unsignedshort hbpd; /* 水平同步信号后见肩 */
35 unsignedshort hfpd; /* 水平同步信号前肩 */
36 unsignedint framebuffer; /* LCD显存首地址 */
37 unsignedint forecolor; /* 前景色 */
38 unsignedint backcolor; /* 背景色 */
39};
40
41externstruct tftlcd_typedef tftlcd_dev;
42
43/* 函数声明 */
44void lcd_init(void);
45void lcdgpio_init(void);
46void lcdclk_init(unsignedchar loopDiv,unsignedchar prediv,
unsignedchar div);
47void lcd_reset(void);
48void lcd_noreset(void);
49void lcd_enable(void);
50void video_pllinit(unsignedchar loopdivi,unsignedchar postdivi);
51 inline void lcd_drawpoint(unsignedshort x,unsignedshort y,
unsignedint color);
52 inline unsignedint lcd_readpoint(unsignedshort x,
unsignedshort y);
53void lcd_clear(unsignedint color);
54void lcd_fill(unsignedshort x0,unsignedshort y0,
unsignedshort x1,unsignedshort y1,
unsignedint color);
55 #endif
在文件bsp_lcd.h中一开始定义了一些常用的颜色宏定义，颜色格式都是ARGB8888的。第23行的宏LCD_FRAMEBUF_ADDR是显存首地址，此处将显存首地址放到了0X89000000地址处。这个要根据所使用的LCD屏幕大小和DDR内存大小来确定的，前面我们说了ATK7016这款RGB屏幕所需的显存大小为2.4MB，而I.MX6U-ALPHA开发板配置的DDR有256和512MB两种类型，内存地址范围分别为0X80000000~0X90000000和0X80000000~0XA0000000。所以LCD显存首地址选择为0X89000000不管是256MB还是512MB的DDR都可以使用。
第26行的结构体tftlcd_typedef是RGB LCD的控制参数结构体，里面包含了跟LCD配置有关的一些成员变量。最后就是一些变量和函数是声明。
在bsp_lcd.c中输入如下内容：
示例代码24.3.2 bsp_lcd.c文件代码
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : bsp_lcd.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : LCD驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建
***************************************************************/
1 #include "bsp_lcd.h"
2 #include "bsp_gpio.h"
3 #include "bsp_delay.h"
4 #include "stdio.h"
5
6/* 液晶屏参数结构体 */
7struct tftlcd_typedef tftlcd_dev;
8
9/*
10 * @description : 始化LCD
11 * @param : 无
12 * @return : 无
13 */
14void lcd_init(void)
15{
16 lcdgpio_init(); /* 初始化IO */
17 lcdclk_init(32,3,5); /* 初始化LCD时钟 */
18
19 lcd_reset(); /* 复位LCD */
20 delayms(10); /* 延时10ms */
21 lcd_noreset(); /* 结束复位 */
22
23/* RGB LCD参数结构体初始化 */
24 tftlcd_dev.height =600; /* 屏幕高度 */
25 tftlcd_dev.width =1024; /* 屏幕宽度 */
26 tftlcd_dev.pixsize =4; /* ARGB8888模式，每个像素4字节 */
27 tftlcd_dev.vspw =3; /* VSYNC信号宽度 */
28 tftlcd_dev.vbpd =20; /* 帧同步信号后肩 */
29 tftlcd_dev.vfpd =12; /* 帧同步信号前肩 */
30 tftlcd_dev.hspw =20; /* HSYNC信号宽度 */
31 tftlcd_dev.hbpd =140; /* 水平同步信号后见肩 */
32 tftlcd_dev.hfpd =160; /* 水平同步信号前肩 */
33 tftlcd_dev.framebuffer = LCD_FRAMEBUF_ADDR;/* 帧缓冲地址 */
34 tftlcd_dev.backcolor = LCD_WHITE;/* 背景色为白色 */
35 tftlcd_dev.forecolor = LCD_BLACK;/* 前景色为黑色 */
36
37/* 初始化ELCDIF的CTRL寄存器
38 * bit 0 : 停止复位
39 * bit 1 : 旁路计数器模式
40 * bit 1 : LCD工作在dotclk模式
41 * bit 00 : 输入数据不交换
42 * bit 00 : CSC不交换
43 * bit 11 : 24位总线宽度
44 * bit 11 : 24位数据宽度,也就是RGB888
45 * bit 1: elcdif工作在主模式
46 * bit 0: 所有的24位均有效
47 */
48 LCDIF->CTRL |=(1<<19)|(1<<17)|(0<<14)|(0<<12)|
49(3<<10)|(3<<8)|(1<<5)|(0<<1);
50/*
51 * 初始化ELCDIF的寄存器CTRL1
52 * bit : 0X7 ARGB模式下，传输24位数据，A通道不用传输
53 */
54 LCDIF->CTRL1 =0X7<<16;
55
56/*
57 * 初始化ELCDIF的寄存器TRANSFER_COUNT寄存器
58 * bit : 高度
59 * bit : 宽度
60 */
61 LCDIF->TRANSFER_COUNT=(tftlcd_dev.height <<16)|
(tftlcd_dev.width <<0);
62
63/*
64 * 初始化ELCDIF的VDCTRL0寄存器
65 * bit 0 : VSYNC输出
66 * bit 1 : 使能ENABLE输出
67 * bit 0 : VSYNC低电平有效
68 * bit 0 : HSYNC低电平有效
69 * bit 0 : DOTCLK上升沿有效
70 * bit 1 : ENABLE信号高电平有效
71 * bit 1 : DOTCLK模式下设置为1
72 * bit 1 : DOTCLK模式下设置为1
73 * bit : vspw参数
74 */
75 LCDIF->VDCTRL0 =0;/* 先清零 */
76 LCDIF->VDCTRL0 =(0<<29)|(1<<28)|(0<<27)|
77(0<<26)|(0<<25)|(1<<24)|
78(1<<21)|(1<<20)|(tftlcd_dev.vspw <<0);
79/*
80 * 初始化ELCDIF的VDCTRL1寄存器，设置VSYNC总周期
81 */
82 LCDIF->VDCTRL1 = tftlcd_dev.height + tftlcd_dev.vspw +
tftlcd_dev.vfpd + tftlcd_dev.vbpd;
83
84/*
85 * 初始化ELCDIF的VDCTRL2寄存器，设置HSYNC周期
86 * bit ：hsw
87 * bit: HSYNC总周期
88 */
89 LCDIF->VDCTRL2 =(tftlcd_dev.hspw <<18)|(tftlcd_dev.width +
tftlcd_dev.hspw + tftlcd_dev.hfpd + tftlcd_dev.hbpd);
90
91/*
92 * 初始化ELCDIF的VDCTRL3寄存器，设置HSYNC周期
93 * bit ：水平等待时钟数
94 * bit: 垂直等待时钟数
95 */
96 LCDIF->VDCTRL3 =((tftlcd_dev.hbpd + tftlcd_dev.hspw)<<16)|
(tftlcd_dev.vbpd + tftlcd_dev.vspw);
97
98/*
99 * 初始化ELCDIF的VDCTRL4寄存器，设置HSYNC周期
100 * bit 1 : 当使用VSHYNC、HSYNC、DOTCLK的话此为置1
101 * bit: 宽度
102 */
103
104 LCDIF->VDCTRL4 =(1<<18)|(tftlcd_dev.width);
105
106/*
107 * 初始化ELCDIF的CUR_BUF和NEXT_BUF寄存器
108 * 设置当前显存地址和下一帧的显存地址
109 */
110 LCDIF->CUR_BUF =(unsignedint)tftlcd_dev.framebuffer;
111 LCDIF->NEXT_BUF =(unsignedint)tftlcd_dev.framebuffer;
112
113 lcd_enable(); /* 使能LCD */
114 delayms(10);
115 lcd_clear(LCD_WHITE); /* 清屏 */
116
117}
118
119/*
120* @description : LCD GPIO初始化
121* @param : 无
122* @return : 无
123*/
124void lcdgpio_init(void)
125{
126 gpio_pin_config_t gpio_config;
127
128/* 1、IO初始化复用功能 */
129 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00,0);
130 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01,0);
131 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA02_LCDIF_DATA02,0);
132 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA03_LCDIF_DATA03,0);
……
154 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE,0);
155 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC,0);
156 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC,0);
157 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08,0);/* 背光引脚*/
158
159/* 2、配置LCD IO属性
160 *bit 16:0 HYS关闭
161 *bit : 0 默认22K上拉
162 *bit : 0 pull功能
163 *bit : 0 pull/keeper使能
164 *bit : 0 关闭开路输出
165 *bit : 10 速度100Mhz
166 *bit : 111 驱动能力为R0/7
167 *bit : 1 高转换率
168 */
169 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00,0xB9);
170 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01,0xB9);
……
193 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK,0xB9);
194 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE,0xB9);
195 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC,0xB9);
196 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC,0xB9);
197 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08,0xB9);
198
199/* GPIO初始化 */
200 gpio_config.direction = kGPIO_DigitalOutput; /* 输出 */
201 gpio_config.outputLogic =1; /* 默认关闭背光 */
202 gpio_init(GPIO1,8,&gpio_config); /* 背光默认打开 */
203 gpio_pinwrite(GPIO1,8,1); /* 打开背光 */
204}
205
206/*
207* @description : LCD时钟初始化, LCD时钟计算公式如下：
208* LCD CLK = 24 * loopDiv / prediv / div
209* @param - loopDiv : loopDivider值
210* @param - loopDiv : lcdifprediv值
211* @param - div : lcdifdiv值
212* @return : 无
213*/
214void lcdclk_init(unsignedchar loopDiv,unsignedchar prediv,
unsignedchar div)
215{
216/* 先初始化video pll
217 * VIDEO PLL = OSC24M * (loopDivider + (denominator /
numerator)) / postDivider
218 *不使用小数分频器，因此denominator和numerator设置为0
219 */
220 CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_NUM =0;/* 不使用小数分频器 */
221 CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_DENOM =0;
222
223/*
224 * PLL_VIDEO寄存器设置
225 * bit : 1 使能VIDEO PLL时钟
226 * bit : 2 设置postDivider为1分频
227 * bit : 32设置loopDivider寄存器
228 */
229 CCM_ANALOG->PLL_VIDEO =(2<<19)|(1<<13)|(loopDiv <<0);
230
231/*
232 * MISC2寄存器设置
233 * bit: 0VIDEO的post-div设置，1分频
234 */
235 CCM_ANALOG->MISC2 &=~(3<<30);
236 CCM_ANALOG->MISC2 =0<<30;
237
238/* LCD时钟源来源与PLL5，也就是VIDEO PLL*/
239 CCM->CSCDR2 &=~(7<<15);
240 CCM->CSCDR2 |=(2<<15);/* 设置LCDIF_PRE_CLK使用PLL5 */
241
242/* 设置LCDIF_PRE分频 */
243 CCM->CSCDR2 &=~(7<<12);
244 CCM->CSCDR2 |=(prediv -1)<<12; /* 设置分频*/
245
246/* 设置LCDIF分频 */
247 CCM->CBCMR &=~(7<<23);
248 CCM->CBCMR |=(div -1)<<23;
249
250/* 设置LCD时钟源为LCDIF_PRE时钟 */
251 CCM->CSCDR2 &=~(7<<9); /* 清除原来的设置 */
252 CCM->CSCDR2 |=(0<<9); /* LCDIF_PRE时钟源选择LCDIF_PRE时钟 */
253}
254
255/*
256* @description : 复位ELCDIF接口
257* @param : 无
258* @return : 无
259*/
260void lcd_reset(void)
261{
262 LCDIF->CTRL=1<<31; /* 强制复位 */
263}
264
265/*
266* @description : 结束复位ELCDIF接口
267* @param : 无
268* @return : 无
269*/
270void lcd_noreset(void)
271{
272 LCDIF->CTRL=0<<31; /* 取消强制复位 */
273}
274
275/*
276* @description : 使能ELCDIF接口
277* @param : 无
278* @return : 无
279*/
280void lcd_enable(void)
281{
282 LCDIF->CTRL |=1<<0;/* 使能ELCDIF */
283}
284
285/*
286* @description : 画点函数
287* @param - x : x轴坐标
288* @param - y : y轴坐标
289* @param - color : 颜色值
290* @return : 无
291*/
292 inline void lcd_drawpoint(unsignedshort x,unsignedshort y,
unsignedint color)
293{
294*(unsignedint*)((unsignedint)tftlcd_dev.framebuffer +
295 tftlcd_dev.pixsize *(tftlcd_dev.width *
y + x)) = color;
296}
297
298
299/*
300* @description : 读取指定点的颜色值
301* @param - x : x轴坐标
302* @param - y : y轴坐标
303* @return : 读取到的指定点的颜色值
304*/
305 inline unsignedint lcd_readpoint(unsignedshort x,
unsignedshort y)
306{
307return*(unsignedint*)((unsignedint)tftlcd_dev.framebuffer +
308 tftlcd_dev.pixsize *(tftlcd_dev.width * y + x));
309}
310
311/*
312* @description : 清屏
313* @param - color : 颜色值
314* @return : 读取到的指定点的颜色值
315*/
316void lcd_clear(unsignedint color)
317{
318unsignedint num;
319unsignedint i =0;
320
321unsignedint*startaddr=(unsignedint*)tftlcd_dev.framebuffer;
322 num=(unsignedint)tftlcd_dev.width * tftlcd_dev.height;
323for(i =0; i < num; i++)
324{
325 startaddr= color;
326}
327}
328
329/*
330* @description : 以指定的颜色填充一块矩形
331* @param - x0 : 矩形起始点坐标X轴
332* @param - y0 : 矩形起始点坐标Y轴
333* @param - x1 : 矩形终止点坐标X轴
334* @param - y1 : 矩形终止点坐标Y轴
335* @param - color : 要填充的颜色
336* @return : 读取到的指定点的颜色值
337*/
338void lcd_fill(unsignedshort x0,unsignedshort y0,
339unsignedshort x1,unsignedshort y1,
unsignedint color)
340{
341unsignedshort x, y;
342
343if(x0 <0) x0 =0;
344if(y0 <0) y0 =0;
345if(x1 >= tftlcd_dev.width) x1 = tftlcd_dev.width -1;
346if(y1 >= tftlcd_dev.height) y1 = tftlcd_dev.height -1;
347
348for(y = y0; y <= y1; y++)
349{
350for(x = x0; x <= x1; x++)
351 lcd_drawpoint(x, y, color);
352}
353}
文件bsp_lcd.c里面一共有10个函数，第一个函数是lcd_init，这个是LCD初始化函数，此函数先调用LCD的IO初始化函数、时钟初始化函数、复位函数等，然后会按照我们前面讲解的步骤初始化eLCDIF相关的寄存器，最后使能eLCDIF。第二个函数是lcdgpio_init，这个是LCD的IO初始化函数。第三个函数lcdclk_init是LCD的时钟初始化函数。第四个函数lcd_reset和第五个函数lcd_noreset分别为复位LCD的停止LCD复位函数。第六个函数lcd_enable是eLCDIF使能函数，用于使能eLCDIF。第七个和第八个是画点和读点函数，分别为lcd_drawpoint和lcd_readpoint，通过这两个函数就可以在LCD的指定像素点上显示指定的颜色，或者读取指定像素点的颜色。第九个函数lcd_clear是清屏函数，使用指定的颜色清除整个屏幕。最后一个函数lcd_fill是填充函数，使用此函数的时候需要指定矩形的起始坐标、终止坐标和填充颜色，这样就可以填充出一个矩形区域。
在bsp_lcdapi.h中输入如下所示内容：
示例代码24.3.3 bsp_lcdapi.h文件代码
1#ifndef BSP_LCDAPI_H
2#define BSP_LCDAPI_H
3/***************************************************************
4Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
5文件名 : bsp_lcdapi.h
6作者 : 左忠凯
7版本 : V1.0
8描述 : LCD显示API函数。
9其他 : 无
10论坛 : www.openedv.com
11日志 : 初版V1.0 2019/3/18 左忠凯创建
12 ***************************************************************/
13 #include "imx6ul.h"
14 #include "bsp_lcd.h"
15
16/* 函数声明 */
17void lcd_drawline(unsignedshort x1,unsignedshort y1,unsigned
short x2,unsignedshort y2);
18void lcd_draw_rectangle(unsignedshort x1,unsignedshort y1,
unsignedshort x2,unsignedshort y2);
19void lcd_draw_circle(unsignedshort x0,unsignedshort y0,
unsignedchar r);
20void lcd_showchar(unsignedshort x,unsignedshort y,
unsignedchar num,unsignedchar size,
unsignedchar mode);
21unsignedint lcd_pow(unsignedchar m,unsignedchar n);
22void lcd_shownum(unsignedshort x,unsignedshort y,
unsignedint num,unsignedchar len,
unsignedchar size);
23void lcd_showxnum(unsignedshort x,unsignedshort y,
unsignedint num,unsignedchar len,
unsignedchar size,unsignedchar mode);
24void lcd_show_string(unsignedshort x,unsignedshort y,
unsignedshort width,unsignedshort height,
unsignedchar size, char*p);
25 #endif
文件bsp_lcdapi.h内容很简单，就是函数声明。在bsp_lcdapi.c中输入如下内容：
示例代码24.3.4 bsp_lcdapi.c文件代码
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : bsp_lcdapi.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : LCD API函数文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/3/18 左忠凯创建
***************************************************************/
1 #include "bsp_lcdapi.h"
2 #include "font.h"
3
4/*
5 * @description : 画线函数
6 * @param - x1 : 线起始点坐标X轴
7 * @param - y1 : 线起始点坐标Y轴
8 * @param - x2 : 线终止点坐标X轴
9 * @param - y2 : 线终止点坐标Y轴
10 * @return : 无
11 */
12void lcd_drawline(unsignedshort x1,unsignedshort y1,
unsignedshort x2,unsignedshort y2)
13{
14 u16 t;
15int xerr =0, yerr =0, delta_x, delta_y, distance;
16int incx, incy, uRow, uCol;
17 delta_x = x2 - x1; /* 计算坐标增量 */
18 delta_y = y2 - y1;
19 uRow = x1;
20 uCol = y1;
21if(delta_x >0) incx =1; /* 设置单步方向 */
22elseif(delta_x==0) incx =0;/* 垂直线 */
23else
24{
25 incx =-1;
26 delta_x =-delta_x;
27}
28
29if(delta_y>0) incy=1;
30elseif(delta_y ==0) incy=0; /* 水平线 */
31else
32{
33 incy =-1;
34 delta_y =-delta_y;
35}
36if( delta_x > delta_y)distance = delta_x;/*选取基本增量坐标轴*/
37else distance = delta_y;
38for(t =0; t <= distance+1; t++) /* 画线输出 */
39{
40 lcd_drawpoint(uRow, uCol, tftlcd_dev.forecolor);/* 画点 */
41 xerr += delta_x ;
42 yerr += delta_y ;
43if(xerr > distance)
44{
45 xerr -= distance;
46 uRow += incx;
47}
48if(yerr > distance)
49{
50 yerr -= distance;
51 uCol += incy;
52}
53}
54}
55
56/*
57 * @description : 画矩形函数
58 * @param - x1 : 矩形坐上角坐标X轴
59 * @param - y1 : 矩形坐上角坐标Y轴
60 * @param - x2 : 矩形右下角坐标X轴
61 * @param - y2 : 矩形右下角坐标Y轴
62 * @return : 无
63 */
64void lcd_draw_rectangle(unsignedshort x1,unsignedshort y1,
unsignedshort x2,unsignedshort y2)
65{
66 lcd_drawline(x1, y1, x2, y1);
67 lcd_drawline(x1, y1, x1, y2);
68 lcd_drawline(x1, y2, x2, y2);
69 lcd_drawline(x2, y1, x2, y2);
70}
71
72/*
73 * @description : 在指定位置画一个指定大小的圆
74 * @param - x0 : 圆心坐标X轴
75 * @param - y0 : 圆心坐标Y轴
76 * @param - y2 : 圆形半径
77 * @return : 无
78 */
79void lcd_draw_circle(unsignedshort x0,unsignedshort y0,
unsignedchar r)
80{
81int mx = x0, my = y0;
82int x =0, y = r;
83
84int d =1- r;
85while(y > x)/* y>x即第一象限的第1区八分圆 */
86{
87 lcd_drawpoint(x+ mx, y+ my, tftlcd_dev.forecolor);
88 lcd_drawpoint(y+ mx, x+ my, tftlcd_dev.forecolor);
89 lcd_drawpoint(-x + mx, y+ my, tftlcd_dev.forecolor);
90 lcd_drawpoint(-y + mx, x+ my, tftlcd_dev.forecolor);
91
92 lcd_drawpoint(-x + mx,-y + my, tftlcd_dev.forecolor);
93 lcd_drawpoint(-y + mx,-x + my, tftlcd_dev.forecolor);
94 lcd_drawpoint(x+ mx,-y + my, tftlcd_dev.forecolor);
95 lcd_drawpoint(y+ mx,-x + my, tftlcd_dev.forecolor);
96if( d <0)
97{
98 d = d +2* x +3;
99}
100else
101{
102 d= d +2*(x - y)+5;
103 y--;
104}
105 x++;
106}
107}
108
109/*
110* @description : 在指定位置显示一个字符
111* @param - x : 起始坐标X轴
112* @param - y : 起始坐标Y轴
113* @param - num : 显示字符
114* @param – size : 字体大小, 可选12/16/24/32
115* @param – mode : 叠加方式(1)还是非叠加方式(0)
116* @return : 无
117*/
118void lcd_showchar(unsignedshort x,unsignedshort y,
119unsignedchar num,unsignedchar size,
120unsignedchar mode)
121{
122unsignedchartemp, t1, t;
123unsignedshort y0 = y;
/* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
124unsignedchar csize =(size /8+((size %8)?1:0))*
(size /2);
125 num = num -' ';/* 得到偏移后的值（ASCII字库是从空格开始取模，
所以-' '就是对应字符的字库）*/
126for(t =0; t < csize; t++)
127{
128if(size ==12) temp = asc2_1206;/* 调用1206字体 */
129elseif(size ==16)temp = asc2_1608;/* 调用1608字体 */
130elseif(size ==24)temp = asc2_2412;/* 调用2412字体 */
131elseif(size ==32)temp = asc2_3216;/* 调用3216字体 */
132elsereturn;/* 没有的字库 */
133for(t1 =0; t1 <8; t1++)
134{
135if(temp &0x80)lcd_drawpoint(x, y, tftlcd_dev.forecolor);
136elseif(mode==0)lcd_drawpoint(x, y,
tftlcd_dev.backcolor);
137 temp <<=1;
138 y++;
139if(y >= tftlcd_dev.height)return;/* 超区域了 */
140if((y - y0)== size)
141{
142 y = y0;
143 x++;
144if(x >= tftlcd_dev.width)return;/* 超区域了 */
145break;
146}
147}
148}
149}
150
151/*
152* @description : 计算m的n次方
153* @param - m : 要计算的值
154* @param - n : n次方
155* @return : m^n次方.
156*/
157unsignedint lcd_pow(unsignedchar m,unsignedchar n)
158{
159unsignedint result =1;
160while(n--) result *= m;
161return result;
162}
163
164/*
165* @description : 显示指定的数字，高位为0的话不显示
166* @param - x : 起始坐标点X轴。
167* @param - y : 起始坐标点Y轴。
168* @param - num : 数值(0~999999999)。
169* @param - len : 数字位数。
170* @param – size : 字体大小
171* @return : 无
172*/
173void lcd_shownum(unsignedshort x,
174unsignedshort y,
175unsignedint num,
176unsignedchar len,
177unsignedchar size)
178{
179unsignedchart, temp;
180unsignedcharenshow =0;
181for(t =0; t < len; t++)
182{
183 temp =(num / lcd_pow(10, len - t -1))%10;
184if(enshow ==0&& t <(len -1))
185{
186if(temp ==0)
187{
188 lcd_showchar(x +(size /2)* t, y,' ', size,0);
189continue;
190}else enshow =1;
191}
192 lcd_showchar(x +(size /2)* t, y, temp +'0', size,0);
193}
194}
195
196/*
197* @description : 显示指定的数字，高位为0,还是显示
198* @param - x : 起始坐标点X轴。
199* @param - y : 起始坐标点Y轴。
200* @param - num : 数值(0~999999999)。
201* @param - len : 数字位数。
202* @param - size : 字体大小
203* @param - mode : :0,不填充;1,填充0.
204* :保留
205* :0,非叠加显示;1,叠加显示.
206* @return : 无
207*/
208void lcd_showxnum(unsignedshort x,unsignedshort y,
209unsignedint num,unsignedchar len,
210unsignedchar size,unsignedchar mode)
211{
212unsignedchar t, temp;
213unsignedchar enshow =0;
214for(t =0; t < len; t++)
215{
216 temp =(num / lcd_pow(10, len - t-1))%10;
217if(enshow ==0&& t <(len -1))
218{
219if(temp ==0)
220{
221if(mode &0X80) lcd_showchar(x +(size /2)* t, y, \
'0', size, mode &0X01);
222elselcd_showchar(x +(size /2)* t, y ,' ', size,
mode &0X01);
223continue;
224}else enshow=1;
225
226}
227 lcd_showchar( x +(size /2)* t, y, temp +'0', size ,
mode &0X01);
228}
229}
230
231/*
232* @description : 显示一串字符串
233* @param - x : 起始坐标点X轴。
234* @param - y : 起始坐标点Y轴。
235* @param - width : 字符串显示区域长度
236* @param - height : 字符串显示区域高度
237* @param - size : 字体大小
238* @param - p : 要显示的字符串首地址
239* @return : 无
240*/
241void lcd_show_string(unsignedshort x,unsignedshort y,
242unsignedshort width,unsignedshort height,
243unsignedchar size,char*p)
244{
245unsignedchar x0 = x;
246 width += x;
247 height += y;
248while((*p <='~')&&(*p >=' '))/* 判断是不是非法字符! */
249{
250if(x >= width){x = x0; y += size;}
251if(y >= height)break; /* 退出 */
252 lcd_showchar(x, y,*p , size,0);
253 x += size /2;
254 p++;
255}
256}
文件bsp_lcdapi.h里面都是一些LCD的API操作函数，比如画线、画矩形、画圆、显示数字、显示字符和字符串等函数。这些函数都是从STM32例程里面移植过来的，如果学习过ALIENTEK的STM32教程的话就会很熟悉，都是一些纯软件的东西。
lcd_showchar函数是字符显示函数，要理解这个函数就得先了解一下字符（ASCII字符集）在LCD上的显示原理。要显示字符，我们先要有字符的点阵数据，ASCII常用的字符集总共有95个，从空格符开始，分别为：!"#$%&'()*+,-0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQR
STUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~.
我们先要得到这个字符集的点阵数据，这里我们介绍一个款很好的字符提取软件：PCtoLCD2002完美版。该软件可以提供各种字符，包括汉字（字体和大小都可以自己设置）阵提取，且取模方式可以设置好几种，常用的取模方式，该软件都支持。该软件还支持图形模式，也就是用户可以自己定义图片的大小，然后画图，根据所画的图形再生成点阵数据，这功能在制作图标或图片的时候很有用。
该软件的界面如图24.3.1所示：
图24.3.1 PCtoLCD2002软件界面
然后我们点击字模选项按钮进入字模选项设置界面。设置界面中点阵格式和取模方式等参数配置如图24.3.2所示：
图24.3.2 设置取模方式
上图设置的取模方式，在右上角的取模说明里面有，即：从第一列开始向下每取8个点作为一个字节，如果最后不足8个点就补满8位。取模顺序是从高到低，即第一个点作为最高位。如*-------取为10000000。其实就是按如图24.3.3所示的这种方式：
图24.3.3 取模方式图解
从上到下，从左到右，高位在前。我们按这样的取模方式，然后把ASCII字符集按12*6大小、16*8、24*12和32*16大小取模出来（对应汉字大小为12*12、16*16、24*24和32*32，字符的只有汉字的一半大！）。将取出的点阵数组保存在font.h里面，每个12*6的字符占用12个字节，每个16*8的字符占用16个字节，每个24*12的字符占用36个字节，每个32*16的字符占用64个字节。font.h中的字符集点阵数据数组asc2_1206、asc2_1608、asc2_2412和asc2_3216就对应着这四个大小字符集，具体见font.h部分代码（该部分我们不再这里列出来了，请大家参考光盘里面的代码）。
最后在main.c中输入如下所示内容：
示例代码24.3.5main.c文件代码
/**************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : mian.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : I.MX6U开发板裸机实验16 LCD液晶屏实验
其他 : 本实验学习如何在I.MX6U上驱动RGB LCD液晶屏幕，I.MX6U有个
ELCDIF接口，通过此接口可以连接一个RGB LCD液晶屏。
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/15 左忠凯创建
**************************************************************/
1#include "bsp_clk.h"
2#include "bsp_delay.h"
3#include "bsp_led.h"
4#include "bsp_beep.h"
5#include "bsp_key.h"
6#include "bsp_int.h"
7#include "bsp_uart.h"
8#include "stdio.h"
9#include "bsp_lcd.h"
10 #include "bsp_lcdapi.h"
11
12
13/* 背景颜色数组 */
14unsignedint backcolor={
15LCD_BLUE, LCD_GREEN, LCD_RED, LCD_CYAN, LCD_YELLOW,
16LCD_LIGHTBLUE,LCD_DARKBLUE, LCD_WHITE,LCD_BLACK,LCD_ORANGE
17
18};
19
20/*
21* @description : main函数
22* @param : 无
23* @return : 无
24*/
25int main(void)
26{
27 unsignedchar index =0;
28 unsignedchar state = OFF;
29
30 int_init(); /* 初始化中断(一定要最先调用！) */
31 imx6u_clkinit(); /* 初始化系统时钟 */
32 delay_init(); /* 初始化延时 */
33 clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */
34 led_init(); /* 初始化led */
35 beep_init(); /* 初始化beep */
36 uart_init(); /* 初始化串口，波特率115200 */
37 lcd_init(); /* 初始化LCD */
38
39 tftlcd_dev.forecolor = LCD_RED;
40 lcd_show_string(10,10,400,32,32,(char*)"ALPHA-IMX6UL
ELCD TEST");
41 lcd_draw_rectangle(10,52,1014,290); /* 绘制矩形框 */
42 lcd_drawline(10,52,1014,290); /* 绘制线条 */
43 lcd_drawline(10,290,1014,52); /* 绘制线条 */
44 lcd_draw_Circle(512,171,119); /* 绘制圆形 */
45
46 while(1)
47 {
48 index++;
49 if(index ==10) index =0;
50 lcd_fill(0,300,1023,599, backcolor);
51 lcd_show_string(800,10,240,32,32,(char*)"INDEX=");
52 lcd_shownum(896,10, index,2,32);/* 显示数字，叠加显示*/
53
54 state =!state;
55 led_switch(LED0,state);
56 delayms(1000); /* 延时一秒 */
57 }
58 return0;
59}
第37行调用函数lcd_init初始化LCD。
第39行设置前景色，也就是画笔颜色为红色。
第40~44行都是调用bsp_lcdapi.c中的API函数在LCD上绘制各种图形和显示字符串。
第46行的while循环中每隔1S中就调用函数lcd_fill填充指定的区域，并且显示index值。
main函数很简单，重点就是初始化LCD，然后调用LCD的API函数进行一些常用的操作，比如画线、画矩形、显示字符串和数字等等。
24.4 编译下载验证
24.4.1 编写Makefile和链接脚本
修改Makefile中的TARGET为lcd，然后在在INCDIRS和SRCDIRS中加入“bsp/lcd”，修改后的Makefile如下：
示例代码19.4.1 Makefile代码
1CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
2TARGET ?=lcd
3
4/* 省略掉其它代码...... */
5
6INCDIRS := imx6ul \
7 stdio/include \
8 bsp/clk \
9 bsp/led \
10 bsp/delay\
11 bsp/beep \
12 bsp/gpio \
13 bsp/key \
14 bsp/exit \
15 bsp/int \
16 bsp/epittimer \
17 bsp/keyfilter \
18 bsp/uart \
19 bsp/lcd
20
21 SRCDIRS := project \
22 stdio/lib \
23 bsp/clk \
24 bsp/led \
25 bsp/delay \
26 bsp/beep \
27 bsp/gpio \
28 bsp/key \
29 bsp/exit \
30 bsp/int \
31 bsp/epittimer \
32 bsp/keyfilter \
33 bsp/uart \
34 bsp/lcd
35
36/* 省略掉其它代码...... */
37
38 clean:
39rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS)$(SOBJS)
第2行修改变量TARGET为“lcd”，也就是目标名称为“lcd”。
第19行在变量INCDIRS中添加RGB LCD驱动头文件(.h)路径。
第34行在变量SRCDIRS中添加RGB LCD驱动驱动文件(.c)路径。
链接脚本保持不变。
24.4.2编译下载
使用Make命令编译代码，编译成功以后使用软件imxdownload将编译完成的lcd.bin文件下载到SD卡中，命令如下：
chmod 777 imxdownload //给予imxdownload可执行权限，一次即可
./imxdownload lcd.bin /dev/sdd //烧写到SD卡中
烧写成功以后将SD卡插到开发板的SD卡槽中，然后复位开发板。程序开始运行，LED0每隔1S闪烁依次，屏幕下半部分会每1S刷新依次，并且在屏幕的右上角显示索引值，LCD屏幕显示如图24.4.3所示
图24.4.3 LCD显示画面
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