【经验分享】STM32F7---＞使用LTDC接口驱动RGBLCD，并使用DMA2D图形加速

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STMCU小助手发布时间：2021-12-13 08:50

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文章简介:	一般的 RGB 屏有 24 根颜色数据线（RGB 各站 8 根，即RGB888 格式），这样可以表示最多 1600W 色，DE、VS、HS 和 DCLK，用于控制数据传输。

基础知识简介
RGBLCD
1.RGBLCD的信号

一般的 RGB 屏有 24 根颜色数据线（RGB 各站 8 根，即RGB888 格式），这样可以表示最多 1600W 色，DE、VS、HS 和 DCLK，用于控制数据传输。

8 `4 ~+ n1 ^' l+ y8 p6 Y& E2.RGBLCD驱动模式
其驱动模式主要分为两种

   DE模式
   DE 模式使用 DE 信号来确定有效数据，DE 为高/低时，数据有效
   HV模式
   HV模式需要行同步和列同步，来表示扫描的行和列

LTDC
STM32F767xx 系列芯片都带有 TFT LCD 控制器，即 LTDC，通过这个 LTDC，STM32F767可以直接外接 RGBLCD 屏，实现液晶驱动。

1.信号线
STM32F767 核心板板载的 LCD 接口引出为了，节省 IO，并提高图片显示速度，使用 RGB565 颜色格式，这样只需要 16 个 IO 口，当使用 RGB565 格式的时候，LCD 面板的数据线，必须连接到 LTDC 数据线的 MSB

2.图像处理单元
先从 AHB 接口获取显存中的图像数据，然后经过层 FIFO（有 2 个，对应 2 个层）缓存，每个层 FIFO 具有 64*32 位存储深度，然后经过像素格式转换器（PFC），把从层的所选输入像素格式转换为 ARGB8888 格式，再通过混合单元，把两层数据合并，混合得到单层要显示的数据，最后经过抖动单元处理（可选）后，输出给 LCD 显示。
混合单元首先将第一层与背景层进行混合，随后，第二层与第一层和第二层的混合颜色结果再次混合，完成混合后，送给 LCD显示。

3.AHB 接口
由于 LTDC 驱动 RGBLCD 的时候，需要有很多内存来做显存，比如一个 800480 的屏幕，按一般的 16 位 RGB565 模式，一个像素需要 2 个字节的内存，总共需要：800480*2=768K 字节内存，STM32 内部是没有这么多内存的，所以必须借助外部 SDRAM，而 SDRAM 是挂在AHB 总线上的，LTDC 的 AHB 接口，就是用来将显存数据，从 SDRAM 存储器传输到 FIFO 里面。

1 p9 X p0 D& F5 m+ P4.LTDC相关寄存器及使用方法
LTDC 的各种配置寄存器以及状态寄存器，用于控制整个 LTDC 的工作参数，
主要有：各信号的有效电平、垂直/水平同步时间参数、像素格式、数据使能等等。
如果 RGBLCD 使用的是 DE 模式，需要设置如下参数，然后 LTDC会根据这些设置，自动控制 DE 信号。

# G% l) r6 n& u4 s2 N% ^4 zLTCD全局控制寄存器 LTCD_GCR

LTCD同步大小寄存器 LTDC_SSCR
该寄存器用于设置垂直同步高度（VSH）和水平同步宽度（HSW）

LTDC有效宽度配置寄存器 LTDC_AWCR
这里所说的有效高度和有效宽度，是指 LCD 面板的宽度和高度，构成分辨率

  ^# J; P' x2 s. g" U  U

4 _  d. I: i- Y( B8 gLTDC 总宽度配置寄存器 LTDC_TWCR

LTDC 背景色配置寄存器 LTDC_BCCR
该寄存器定义背景层的颜色（RGB888），通过低 24 位配置，我们一般设置为全 0 即可。

LTDC当前位置状态寄存器 LTDC_CPSR

CXPOS[31~16]：返回当前X坐标位置
CYPOS[15~0]：返回当前Y坐标位置

LTDC当前显示状态寄存器 LTDC_CDSR
此寄存器返回由 HSYNC、VSYNC 和水平/垂直 DE 信号控制的当前显示阶段的状态

位 31:24 保留，必须保持复位值
位 3 HSYNCS：水平同步显示状态 (Horizontal Synchronization display Status)
0：低电平有效
1：高电平有效
位 2 VSYNCS：垂直同步显示状态 (Vertical Synchronization display Status)
0：低电平有效
1：高电平有效
位 1 HDES：水平数据使能显示状态 (Horizontal Data Enable display Status)
0：低电平有效
1：高电平有效
位 0 VDES：垂直数据使能显示状态 (Vertical Data Enable display Status)
0：低电平有效
1：高电平有效

LTDC 的层颜色帧缓冲区地址寄存器 LTDC_LxCFBAR（x=1/2）
该寄存器用来定义一层显存的起始地址。STM32F767 的 LTDC 支持 2 个层，所以总共有两个寄存器，分别设置层 1 和层 2 的显存起始地址。

LTDC 的层像素格式配置寄存器 LTDC_LxPFCR（x=1/2）
该寄存器只有最低 3 位有效，用于设置层颜色的像素格式，一般使用 RGB565 格式，即该寄存器设置为：010 即可。

LTDC 的层恒定 Alpha 配置寄存器 LTDC_LxCACR（x=1/2）
该寄存器低 8 位（CONSTA）有效，这些位配置混合时使用的恒定 Alpha。恒定 Alpha 由硬件实现 255 分频。

6 W$ H/ S, [0 s0 H# d
LTDC 的层默认颜色配置寄存器 LTDC_LxDCCR（x=1/2）
该寄存器定义采用 ARGB8888 格式的层的默认颜色。默认颜色在定义的层窗口外使用或在层禁止时使用。一般情况下，用不到，所以该寄存器一般设置为 0 即可。

LTDC 层混合系数配置寄存器：LTDC_LxBFCR（x=1/2）
该寄存器用于定义混合系数：BF1 和 BF2。BF1=100 的时候，使用恒定的 Alpha 混合系数（由LTDC_LxCACR寄存器设置恒定Alpha值），BF1=110的时候，使用像素Alpha恒定Alpha。像素 Alpha 即 ARGB 格式像素的 A 值（Alpha 值），仅限 ARGB 颜色格式时使用。在 RGB565格式下，我们设置 BF1=100 即可。BF2 同 BF1 类似，BF2=101 的时候，使用恒定的 Alpha 混合系数，BF2=111 的时候，使用像素 Alpha恒定 Alpha。在 RGB565 格式下，我们设置 BF2=101即可。
通用的混合公式为：BC=BF1C+BF2Cs
其中：BC=混合后的颜色；BF1=混合系数 1；C=当前层颜色，即我们写入层显存的颜色值；BF2=混合系数 2；Cs=底层混合后的颜色，对于层 1 来说，Cs=背景层的颜色，对于层 2 来说，Cs=背景层和层 1 混合后的颜色。

) w, _% j+ `" y4 xLTDC 的层窗口水平位置配置寄存器 LTDC_LxWHPCR（x=1/2）
该寄存器定义第 1 层或第 2 层窗口的水平位置，第一个和最后一个像素

WHSTPOS：窗口水平起始位置，定义层窗口的一行的第一个可见像素，
WHSPPOS：窗口水平停止位置，定义层窗口的一行的最后一个可见像素

8 G7 T, a! X1 s- w2 yLTDC 的层窗口垂直位置配置寄存器 LTDC_LxWVPCR（x=1/2）
该寄存器定义第 1 层或第 2 层窗口的垂直位置（第一行或最后一行）

WVSTPOS：窗口垂直起始位置，定义层窗口的第一个可见行。
WVSPPOS：窗口垂直停止位置，定义层窗口的最后一个可见行。

LTDC 的层颜色帧缓冲区长度寄存器 LTDC_LxCFBLR（x=1/2）
该寄存器定义颜色帧缓冲区的行长和行间距。

CFBLL：这些位定义一行像素的长度（以字节为单位）+3。
行长的计算方法为：有效宽度 * 每像素的字节数 + 3。
比如，LCD 面板的分辨率为 800480，有效宽度为 800，采用 RGB565 格式，那么 CFBLL 需要设置为：8002+3=1603。
CFBP：这些位定义从像素某行的起始处到下一行的起始处的增量（以字节为单位）。
这个设置，其实同样是一行像素的长度，对于 800480 的 LCD 面板，RGB565 格式，设置 CFBP 为：8002=1600 即可。

LTDC 的层颜色帧缓冲区行数寄存器 LTDC_LxCFBLNR（x=1/2）
该寄存器定义颜色帧缓冲区中的行数。
比如，LCD 面板的分辨率为 800*480，那么帧缓冲区的行数为 480 行，则设置 CFBLNBR=480 即可

5.时钟域
LTDC 有三个时钟域：AHB 时钟域（HCLK）、APB2 时钟域（PCLK2）和像素时钟域（LCD_CLK），
AHB 时钟域用于驱动 AHB 接口，读取存储器的数据到 FIFO 里面；
APB2 时钟域用于配置寄存器；
LCD_CLK像素时钟域则用于生成 LCD 接口信号，LCD_CLK 的输出应按照 LCD 面板要求进行配置。

DMA2D
为了提高STM32F767的图像处理能力，ST公司设计了一个专用于图像处理的专业 DMA，通过 DMA2D 对图像进行填充和搬运，可以完全不用CPU 干预，从而提高效率，减轻 CPU 负担。

它可以执行下列操作：
用特定颜色填充目标图像的一部分或全部（可用于快速单色填充）
将源图像的一部分（或全部）复制到目标图像的一部分（或全部）中（可用于快速图像填充）
通过像素格式转换将源图像的一部分（或全部）复制到目标图像的一部分（或全部）中
将像素格式不同的两个源图像部分和/ 或全部混合，再将结果复制到颜色格式不同的部分或整个目标图像中

DMA2D 有四种工作模式，通过 DMA2D_CR 寄存器的 MODE[1:0]位选择工作模式：
1，寄存器到存储器
2，存储器到存储器
3，存储器到存储器并执行 PFC
4，存储器到存储器并执行 PFC 和混合

寄存器到储存器
寄存器到存储器模式用于以预定义颜色填充用户自定义区域，也就是可以实现快速的单色
填充显示，比如清屏操作。
在该模式下：颜色格式在 DMA2D_OPFCCR 中设置，DMA2D 不从任何源获取数据，它只
是将 DMA2D_OCOLR 寄存器中定义的颜色写入通过 DMA2D_OMA 寻址以及 DMA2D_NLR 和
DMA2D_OOR 定义的区域

储存器到储存器
该模式下，DMA2D 不执行任何图形数据转换。前景层输入 FIFO 充当缓冲区，数据从
DMA2D_FGMAR 中定义的源存储单元传输到 DMA2D_OMAR 寻址的目标存储单元，可用于快
速图像填充。DMA2D_FGPFCCR 寄存器的 CM[3:0]位中编程的颜色模式决定输入和输出的每像
素位数。对于要传输的区域大小，源区域大小由 DMA2D_NLR 和 DMA2D_FGOR 寄存器定义，
目标区域大小则由 DMA2D_NLR 和 DMA2D_OOR 寄存器定义。

以上两个工作模式，LTDC 在层帧缓存里面的开窗关系都一样的，经过如下三个寄存器的配置，就可以确定窗口的显示位置和大小。
(1). 窗口显示区域的显存首地址由 DMA2D_OMAR 寄存器指定，
(2).窗口宽度和高度由DMA2D_NRL 寄存器的 PL 和 NL 指定
(3).行偏移（确定下一行的起始地址）由 DMA2D_OOR寄存器指定，

在寄存器到存储器模式下，在开窗完成后，DMA2D 可以将 DMA2D_OCOLR 指定的颜色，
自动填充到开窗区域，完成单色填充。

在存储器到存储器模式下，需要完成两个开窗：前景层和显示层，完成配置后，图像数据从前景层拷贝到显示层（仅限窗口范围内），从而显示到 LCD 上面。显示层的开窗如上图所示，前景层也和上图类似，只是 DMA2D_OMAR 寄存器变成了DMA2D_FGMAR，DMA2D_OOR寄存器变成了DMA2D_FGOR，DMA2D_NRL则两个层共用，然后就可以完成对前景层的开窗，确定好两个窗口后，DMA2D 就将前景层窗口内的数据，拷贝到显示层窗口，完成快速图像填充。

DMA2D相关寄存器
DMA2D控制寄存器 DMA2D_CR
该寄存器，主要是MODE 和 START 这两个设置

MODE：表示 DMA2D 的工作模式，
00：存储器到存储器模式；01：存储器到存储器模式并执行 PFC；
10：存储器到存储器并执行混合；11，寄存器到存储器模式；
START：该位控制 DMA2D 的启动，在配置完成后，设置该位为 1，启动 DMA2D 传输。

DMA2D输出 PFC 控制寄存器 DMA2D_OPFCCR
该寄存器用于设置寄存器到存储器模式下的颜色格式

只有最低 3 位有效（CM[2:0]），表示的颜色格式有：
000，ARGB8888；001：RGB888；010：RGB565；
011：ARGB1555；100：ARGB1444。
我们一般使用的是 RGB565 格式，所以设置 CM[2:0]=010 即可。

DMA2D前景层 PFC 控制寄存器：DMA2D_FGPFCCR

该寄存器，低 4 位：CM[3:0]，用于设置存储器到存储器模式下的颜色格式，这四个位表示的颜色格式为：
0000：ARGB8888；0001：RGB888；0010：RGB565；
0011：ARGB1555；0100：ARGB4444；0101：L8；
0110：AL44；0111：AL88；1000：L4；1001：A8；1010：A4；
我们一般使用 RGB565 格式，所以设置 CM[3:0]=0010 即可。

DMA2D输出偏移寄存器 DMA2D_OOR

该寄存器仅最低 14 位有效（LO[13:0]），用于设置输出行偏移，作用于显示层，以像素为
单位表示。此值用于生成地址。行偏移将添加到各行末尾，用于确定下一行的起始地址。
同样的，还有前景层偏移寄存器：DMA2D_FGOR，该寄存器同 DMA2D_OOR 一样，也是
低 14 位有效，用于控制前景层的行偏移，也是用于生成地址，添加到各行末尾，从而确定下一
行的起始地址。

DMA2D输出存储器地址寄存器 DMA2D_OMAR

该寄存器设置由 MA[31:0]设置输出存储器地址，也就是输出 FIFO 所存储的数据地址，该地址需要根据开窗的起始坐标来进行设置。以 800480 的 LCD 屏为例，行长度为 800 像素，假定帧缓存数组为：ltdc_framebuf，我们设置窗口的起始地址为：sx（<800），sy（<480），颜色格式为 RGB565，每个像素 2 个字节，那么 MA 的设置值应该为：
*MA[31:0]= framebuf+2(800sy+sx)**
同样的，还有前景层偏移寄存器：DMA2D_ FGMAR，该寄存器同 DMA2D_OMAR 一样，
不过是用于控制前景层的存储器地址，计算方法同 DMA2D_OMAR。

DMA2D行数寄存器 DMA2D_NLR

该寄存器用于控制每行的像素和行数，该寄存器的设置对前景层和显示层均有效，通过该寄存器的配置，就可以设置开窗的大小。其中：
NL[15: 0]：设置待传输区域的行数，用于确定窗口的高度。
PL[13: 0]：设置待传输区域的每行像素数，用于确定窗口的宽度

DMA2D输出颜色寄存器 DMA2D_OCOLR

该寄存器用于配置在寄存器到存储器模式下，填充时所用的颜色值，该寄存器是一个 32位寄存器，可以支持 ARGB8888 格式，也可以支持 RGB565 格式。我们一般使用 RGB565 格式，比如要填充红色，那么直接设置 DMA2D_OCOLR=0XF800 就可以了。

DMA2D中断状态寄存器 DMA2D_ISR

该寄存器表示了 DMA2D 的各种状态标识
TCIF 位，表示 DMA2D 的传输完成中断标志。当 DMA2D 传输操作完成（仅限数据传输）时此位置 1，表示可以开始下一次 DMA2D 传输了
DMA2D 中断标志清零寄存器：DMA2D_IFCR，用于清除 DMA2D_ISR 寄存器对应位的标志。通过向该寄存器的第 1 位（CTCIF）写 1，可以用于清除 DMA2D_ISR 寄存器的 TCIF 位标志。

LTDC具体使用步骤
1.使能 LTDC 时钟，并配置 LTDC 相关的 IO 及其时钟使能。
使用 LTDC，当然首先得开启其时钟。
然后需要把 LCD_R/G/B 数据线、LCD_HSYNC和 LCD_VSYNC 等相关 IO 口，全部配置为复用输出，并使能各 IO 组的时钟。

//LTDC底层IO初始化和时钟使能
" H3 W, |, Y3 y( w
//此函数会被HAL_LTDC_Init()调用: N$ i( Z' L- {7 f
//hltdc:LTDC句柄5 I. X3 i) N+ X$ W* A* ?0 Q
void HAL_LTDC_MspInit(LTDC_HandleTypeDef* hltdc)& @! J/ a: T! f+ m K" ~5 }2 s
{
# {3 n T# T9 a+ e1 D
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
: ~& k' ~. V+ q' U+ L+ Q
( h- M) ?. T2 \8 C! f" l5 s
__HAL_RCC_LTDC_CLK_ENABLE(); //使能LTDC时钟- j" K, B( k, R8 S9 [
__HAL_RCC_DMA2D_CLK_ENABLE(); //使能DMA2D时钟& B0 A- E* M' f& H& m$ l
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); //使能GPIOB时钟1 k3 g6 J! n6 l$ |
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); //使能GPIOF时钟6 d$ N. \# z, L4 p! H4 Q- M- v* G
__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE(); //使能GPIOG时钟1 f* `8 N/ P" W' `. J7 r" \
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE(); //使能GPIOH时钟
, i$ D3 }: h( K, n9 [- o
__HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE(); //使能GPIOI时钟! f" V' P. e7 T G$ }- J
4 h" m) k) @. m2 u( R
//初始化PB5，背光引脚
+ F% N+ H0 P' F, A p- b0 J
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_5; //PB5推挽输出，控制背光
* l' a6 h# u7 V
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出
0 v' o3 u; C/ W
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉. @# k+ L8 G) `. \
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
$ H* d% r7 n) e6 F
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
% ~! l# T; c7 x1 |4 W
! Z8 a3 ^# ~+ D% J& B
//初始化PF10
0 o$ d, V8 i+ P+ u/ V% d1 [/ S
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_10;
; G0 o0 H( r/ F. |; \ p/ i
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //复用
& k' }& a9 I" q; X9 d' f
GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;: |* P# g$ W' p' A' j
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
% A' A" V6 I1 R5 j5 D% b! A+ f& N! P
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF14_LTDC; //复用为LTDC6 l" s' ?- D, g4 ~
HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_Initure);# b4 Y! U" U5 o; L
, D9 |; H x0 J
//初始化PG6,7,11
3 [7 v+ |9 @; X8 Z% a0 E4 u+ v
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_11;
- s8 U9 E& Q# {6 ^+ }) D1 q
HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure);
0 Z: ]& ^# B3 F/ ^, w
" O$ c8 b; C( ~5 d% P6 q7 s
//初始化PH9,10,11,12,13,14,15% {1 W1 B+ e$ J# l; S9 ~ ^0 W
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|\; g6 T4 y3 d/ C% u( Y8 g* u0 M
GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;8 f' v" P) i* K6 g
HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
( b* |9 s# D, v9 p$ E; Z5 v
+ C3 y' v. E" D& c% o* h
//初始化PI0,1,2,4,5,6,7,9,108 A& b/ e% t6 d, S" B
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|\
3 G: J; t7 |; e/ N
GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
1 A: A' M8 v/ o- q0 f* i9 c
HAL_GPIO_Init(GPIOI,&GPIO_Initure);
& b* F; G1 X( s1 B% x; l
}

复制代码

2.设置LCD_CLK时钟
配置 LCD 的像素时钟，根据 LCD 的面板参数进行设置，LCD_CLK 由 PLLSAI进行配置，配置使用到的 HAL 库函数为：

//pllsain:SAI时钟倍频系数N,取值范围:50~432.
5 h9 y& f' L! I$ M
//pllsair:SAI时钟的分频系数R,取值范围:2~73 K% w. {8 g3 o9 `$ v" k/ A
//pllsaidivr:LCD时钟分频系数,取值范围:0~3,对应分频2~16 ) E" L0 Q- I2 m
//假设:外部晶振为25M,pllm=25的时候,Fin=1Mhz.
5 u, }* I; @/ w2 v4 J7 K4 O
//例如:要得到20M的LTDC时钟,则可以设置:pllsain=400,pllsair=5,pllsaidivr=1
* ?1 {. Q! r% f5 S% S
//Fdclk=1*396/3/2*2^1=396/12=33Mhz6 [" |' i9 ?: Y0 r
RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkIniture;
! ?8 |0 P% z; C$ D1 H
) U% M! n! f9 E- v! C( B: U
//LTDC输出像素时钟，需要根据自己所使用的LCD数据手册来配置！6 j( f9 B' l. D& ^' ] J
PeriphClkIniture.PeriphClockSelection=RCC_PERIPHCLK_LTDC; //LTDC时钟8 f @* J" c6 b
PeriphClkIniture.PLLSAI.PLLSAIN=pllsain;
( R$ _& w: l2 j# A6 Q1 b$ P S
PeriphClkIniture.PLLSAI.PLLSAIR=pllsair;
7 I: @( k- w, p' l9 ]6 B
PeriphClkIniture.PLLSAIDivR=pllsaidivr;8 L% e: I. h( E" R- ?8 k, D$ t+ D
HAL_StatusTypeDef HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(RCC_PeriphCLKInitTypeDef *PeriphClkInit)

复制代码

3.设置RGBLCD相关参数，并使能LTDC

typedef struct
a% f9 O. v0 W
{
7 V7 v9 p7 T0 S% c
uint32_t HSPolarity; //水平同步极性
O2 S, T2 k% N
uint32_t VSPolarity; //垂直同步极性 % _4 N M2 @, J& Z5 ^7 s! ]% }
uint32_t DEPolarity; //数据使能极性
" L6 I" a5 J/ [! F. v C8 R# O
uint32_t PCPolarity; //像素时钟极性" N9 B* C# ~0 H, ]- v
uint32_t HorizontalSync; //水平同步宽度 * B6 z8 j" i1 j# E* X
uint32_t VerticalSync; //垂直同步高度0 a* ?$ v2 Y1 N* L3 G; o6 {
uint32_t AccumulatedHBP; //水平同步后沿宽度5 O2 c4 Y! O' x* G& q
uint32_t AccumulatedVBP; //垂直同步后沿高度
uint32_t AccumulatedActiveW; //累加有效宽度 2 \! {) Z8 T I. P: p2 J1 _
uint32_t AccumulatedActiveH; //累加有效高度
$ ]/ w0 G }5 o6 r( ~ Z; V8 L
uint32_t TotalWidth; //总宽度
1 O. }; r' B, b
uint32_t TotalHeigh; //总高度
9 X$ Y1 |0 U% o3 c, w
LTDC_ColorTypeDef Backcolor; //屏幕背景层颜色
$ t/ |$ e9 V: U0 ~, C
} LTDC_InitTypeDef; `9 l- T- p, j4 O( t. Y$ r
. F. `1 S q/ Z; B; H- n$ @1 Q
typedef struct
0 ~8 I; ?' w3 s1 U: J4 d' U
{
7 {8 v& l* L( e; Z$ y0 q1 m
LTDC_TypeDef *Instance; /*Instance变量是LTDC_TypeDef结构体指针类型*/
' {* K9 g1 \$ {4 s& j/ C
LTDC_InitTypeDef Init; /*用来初始化LTDC的结构体变量*/4 \6 |( K* ~7 k# K+ l$ E5 ?
LTDC_LayerCfgTypeDef LayerCfg[MAX_LAYER]; /*保存LTDC层配置参数*/) E7 p+ ~0 C' a# t& l& j
HAL_LockTypeDef Lock; /*锁状态*/: U# C( f1 h: T$ ]7 X- J
__IO HAL_LTDC_StateTypeDef State; /*LTDC的状态*/- y2 Z3 E! @+ `' w
__IO uint32_t ErrorCode; /*错误处理*/
: R3 d" [9 j9 N- e; [# N+ G. ^
} LTDC_HandleTypeDef;, G3 [* h4 b$ t: Z6 Z; ?
$ e" c$ N' {8 O( s. L: E% n
LTDC_HandleTypeDef LTDC_Handler; //LTDC句柄
, i9 c* L! x: K2 Z. c+ Q
1 U) h9 n0 _+ g2 b
LTDC_Handler.Instance=LTDC;8 q C ~, U9 H
LTDC_Handler.Init.HSPolarity=LTDC_HSPOLARITY_AL; //水平同步极性
/ x) z2 [' e! Q+ \# k4 k' C4 d( Y
LTDC_Handler.Init.VSPolarity=LTDC_VSPOLARITY_AL; //垂直同步极性
L& C J: f# h# u$ f* ~' C
LTDC_Handler.Init.DEPolarity=LTDC_DEPOLARITY_AL; //数据使能极性$ S# H% V+ \! V
LTDC_Handler.Init.PCPolarity=LTDC_PCPOLARITY_IPC; //像素时钟极性
' K1 m/ b0 w5 n9 D$ |9 U! h+ P
LTDC_Handler.Init.HorizontalSync=10-1; //水平同步宽度
( L' R" j2 l! R' X$ ?1 P3 `" U6 G
LTDC_Handler.Init.VerticalSync=2-1; //垂直同步宽度
0 b% ~# w! X, {5 F6 W, `+ r) ~0 N
LTDC_Handler.Init.AccumulatedHBP=10+20-1; //水平同步后沿宽度
; [/ G5 V) b5 R8 U
LTDC_Handler.Init.AccumulatedVBP=2+2-1; //垂直同步后沿高度
7 S2 M% A" h* E7 ^: a4 A9 A' P" Z9 U
LTDC_Handler.Init.AccumulatedActiveW=10+20+480-1; //有效宽度; A4 Y+ A' ~3 R
LTDC_Handler.Init.AccumulatedActiveH=2+2+272-1; //有效高度 Q$ ]# z4 s5 e5 ?3 z
LTDC_Handler.Init.TotalWidth=10+20+480+10-1; //总宽度6 g/ e* A5 n( t. ~' d X4 o
LTDC_Handler.Init.TotalHeigh=2+2+272+4-1; //总高度0 E; L( K3 F* t4 R: ?( f. l/ m
LTDC_Handler.Init.Backcolor.Red=0; //屏幕背景层红色部分
) a/ G* n1 m, i8 E
LTDC_Handler.Init.Backcolor.Green=0; //屏幕背景层绿色部分% [4 X2 a# m9 t; U- C, R
LTDC_Handler.Init.Backcolor.Blue=0; //屏幕背景色蓝色部分* M* }/ v8 F, W6 Z2 w0 j! z& N
HAL_LTDC_Init(<DC_Handler); //设置 RGBLCD 的相关参数，并使能 LTDC，会调用HAL_LTDC_MspInit

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4.设置 LTDC层参数

//layerx:层值,0/1.
: |/ M1 C7 J" A4 d
//bufaddr:层颜色帧缓存起始地址2 W) A% w$ G# C7 E; i: N
//pixformat:颜色格式.0,ARGB8888;1,RGB888;2,RGB565;3,ARGB1555;4,ARGB4444;5,L8;6;AL44;7;AL88
. L* z. W H9 M$ f1 r
//alpha:层颜色Alpha值,0,全透明;255,不透明 g) e5 Z9 r$ R- T. c- }/ g
//alpha0:默认颜色Alpha值,0,全透明;255,不透明; Q _; V& [9 j
//bfac1:混合系数1,4(100),恒定的Alpha;6(101),像素Alpha*恒定Alpha7 ?/ a! T8 m3 R2 \
//bfac2:混合系数2,5(101),恒定的Alpha;7(111),像素Alpha*恒定Alpha
$ K/ N3 o n" L) _0 j
//bkcolor:层默认颜色,32位,低24位有效,RGB888格式* ~8 S- |. f- X/ d$ ~* Y, k
void LTDC_Layer_Parameter_Config(u8 layerx,u32 bufaddr,u8 pixformat,u8 alpha,u8 alpha0,u8 bfac1,u8 bfac2,u32 bkcolor)
. z/ o8 J: |) `/ j& A+ ^
{ w+ w9 x- o# U# e, n' M# k0 \
LTDC_LayerCfgTypeDef pLayerCfg;' b; \* }& X) `! R' ?
9 w2 ?$ E1 F8 B4 c) Z1 i
pLayerCfg.WindowX0=0; //窗口起始X坐标
9 H7 E/ w6 x1 i Y1 T5 R
pLayerCfg.WindowY0=0; //窗口起始Y坐标3 K9 Q0 t' z) F, f: q# h9 F
pLayerCfg.WindowX1=lcdltdc.pwidth; //窗口终止X坐标8 `9 ]# m& C( j# U* s7 z
pLayerCfg.WindowY1=lcdltdc.pheight; //窗口终止Y坐标* y" L- q I |& N8 C4 r
pLayerCfg.PixelFormat=pixformat; //像素格式# N$ K8 X+ N/ j6 j
pLayerCfg.Alpha=alpha; //Alpha值设置，0~255,255为完全不透明 F1 e3 H$ k) L9 F% X1 L4 O
pLayerCfg.Alpha0=alpha0; //默认Alpha值& H" [! s) t& |
pLayerCfg.BlendingFactor1=(u32)bfac1<<8; //设置层混合系数
$ J" Y5 o1 c# w
pLayerCfg.BlendingFactor2=(u32)bfac2<<8; //设置层混合系数
; {8 N1 c% n8 M9 D5 K2 B1 ?5 j' _
pLayerCfg.FBStartAdress=bufaddr; //设置层颜色帧缓存起始地址; { F9 W" _% X9 c# |
pLayerCfg.ImageWidth=lcdltdc.pwidth; //设置颜色帧缓冲区的宽度 : [) V6 m: h. c( M: B8 ^4 W5 b
pLayerCfg.ImageHeight=lcdltdc.pheight; //设置颜色帧缓冲区的高度" P* `7 y: {, v4 R5 c* R: p$ @
pLayerCfg.Backcolor.Red=(u8)(bkcolor&0X00FF0000)>>16; //背景颜色红色部分
; u) P, w3 T* Q- e7 S$ m! J
pLayerCfg.Backcolor.Green=(u8)(bkcolor&0X0000FF00)>>8; //背景颜色绿色部分
% {: V% _7 Y+ s( g" W& d
pLayerCfg.Backcolor.Blue=(u8)bkcolor&0X000000FF; //背景颜色蓝色部分
- m x; J: p: ]% h! m* ]8 v
HAL_LTDC_ConfigLayer(<DC_Handler,&pLayerCfg,layerx); //设置所选中的层; i5 {( P) U; U- \, [
}
5 M5 _- Y! T; S4 b- Q y
$ z$ Q8 s8 p. N! y$ V4 V
//在init时调用6 b! n+ F) A+ Q7 \ e
LTDC_Layer_Parameter_Config(0(u32)ltdc_framebuf[0],LCD_PIXFORMAT,255,0,6,7,0X000000); //层参数配置

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5.设置LTDC层窗口

//layerx:层值,0/1.
+ g: D- H4 Z! C1 T
//sx,sy:起始坐标
6 b8 I& m' \, v4 C/ i* _
//width,height:宽度和高度. \% N8 s0 k; E
void LTDC_Layer_Window_Config(u8 layerx,u16 sx,u16 sy,u16 width,u16 height)7 b8 X8 S; L6 p. f5 Y
{
7 v& \7 N) b. i7 M6 U9 C9 x( K
HAL_LTDC_SetWindowPosition(<DC_Handler,sx,sy,layerx); //设置窗口的位置) N+ }' K3 h" {7 X- w* h; c8 d
HAL_LTDC_SetWindowSize(<DC_Handler,width,height,layerx); //设置窗口大小 , z4 I( \" b9 [* z2 l' i; e5 H
}$ P5 s8 o j7 r2 E( E& F g: v# X
7 v0 D( M- Q8 m# {7 a, b* V% \
//在init时调用
' \, b1 t7 K B+ [' Y0 k, |1 j
LTDC_Layer_Window_Config(0,0,0,lcdltdc.pwidth,lcdltdc.pheight); //层窗口配置,以LCD面板坐标系为基准

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完成了 LTDC 的配置，可以控制 RGBLCD 显示了。

使用DMA2D完成颜色填充
使用官方提供的 HAL 库 DMA2D 相关库函数进行颜色填充效率极为低下，大量时间浪费在函数的入栈出栈以及过程处理，所以在项目开发中一般都不会使用 DMA2D 库函数进行颜色填充

1）使能 DMA2D 时钟，并先停止 DMA2D。
要使用 DMA2D，先得开启其时钟。然后 DMA2D 在配置其相关参数的时候，需要先停止DMA2D 传输。使能 DMA2D 时钟和停止 DMA2D 方法为：

__HAL_RCC_DMA2D_CLK_ENABLE(); //使能 DM2D 时钟
% W( t+ B6 I" n( v2 g+ H7 H& L
DMA2D->CR&=~DMA2D_CR_START; //停止 DMA2D

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2）设置 DMA2D 工作模式。
通过 DMA2D_CR 寄存器，配置 DMA2D 的工作模式。我们用了寄存器到存储器模式和存储器到存储器这两个模式。
寄存器到存储器模式设置：

DMA2D->CR=DMA2D_R2M; //寄存器到存储器模式

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存储器到存储器模式设置：

DMA2D->CR= DMA2D_M2M; //存储器到存储器模式

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3）设置 DMA2D 的相关参数。
这一步，我们需要设置：颜色格式、输出窗口、输出存储器地址、前景层地址（仅存储器到存储器模式需要设置）、颜色寄存器（仅寄存器到存储器模式需要设置）等，由：DMA2D_OPFCCR、DMA2D_FGPFCCR、DMA2D_OOR、DMA2D_FGOR 、DMA2D_OMAR、DMA2D_FGMAR 和 DMA2D_NLR 等寄存器进行配置。具体配置过程请参考实验源码。

4）启动 DMA2D 传输。
通过 DMA2D_CR 寄存器配置开启 DMA2D 传输，实现图像数据的拷贝填充，方法为：

DMA2D->CR|=DMA2D_CR_START; //启动 DMA2D
1
5）等待 DMA2D 传输完成，清除相关标识。
最后，在传输过程中，不要再次设置 DMA2D，否则会打乱显示，所以一般在启动 DMA2D后，需要等待 DMA2D 传输完成（判断 DMA2D_ISR），在传输完成后，清除传输完成标识（设置 DMA2D_IFCR），以便启动下一次 DMA2D 传输。

while((DMA2D->ISR&DMA2D_FLAG_TC)==0) ; //等待传输完成, j0 \; t2 _# @. {3 q
DMA2D->IFCR|=DMA2D_FLAG_TC; //清除传输完成标志

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通过以上几个步骤，我们就完成了 DMA2D 填充

使用示例

//LCD LTDC重要参数集
% k+ l5 W0 b/ L% p; b
typedef struct 3 O- a% }$ A) [$ H B( w" W
{
* @, G- K* P- P3 u, T0 @, q% r
u32 pwidth; //LCD面板的宽度,固定参数,不随显示方向改变,如果为0,说明没有任何RGB屏接入
* B p' W4 @) C5 @# t5 e2 g
u32 pheight; //LCD面板的高度,固定参数,不随显示方向改变
7 N m" ~6 i, m: S) U
u16 hsw; //水平同步宽度 Horizontal synchronization width
" H; s% A7 D }! S
u16 vsw; //垂直同步宽度 Vertical synchronization width1 O& B- ?' O( g: {- |1 o) ]
u16 hbp; //水平后廊0 G" @1 z8 Y7 q( ]' O/ ?) B
u16 vbp; //垂直后廊
9 c& C; k% c. X( {- y5 B% K( X
u16 hfp; //水平前廊) \1 a8 O% @) v" \7 {
u16 vfp; //垂直前廊$ m, e6 V( o0 w- r k' O
u8 activelayer; //当前层编号:0/1
1 d9 K, Y% t2 k
u8 dir; //0,竖屏;1,横屏;; @3 F% Y, Q/ `, Z; G( g* ~
u16 width; //LCD宽度
4 {4 K. D2 j6 _$ j. O3 F+ T# G1 k. r
u16 height; //LCD高度
# V+ @( E6 U' e# s9 o& z
u32 pixsize; //每个像素所占字节数
! o: b6 M. m+ K) o2 Y
}_ltdc_dev;& d# X% T& ~# j1 r1 T: N7 P/ d
3 f- T. i* {$ |5 d8 z, Q [
_ltdc_dev lcdltdc; //管理LCD LTDC的重要参数0 Y8 N- S+ {1 ~9 d4 b" F2 Y. a
2 K f7 X1 m, Y3 L1 L& [: C% T
//LTDC填充矩形,DMA2D填充
% N" R+ @% e) w
//(sx,sy),(ex,ey):填充矩形对角坐标,区域大小为:(ex-sx+1)*(ey-sy+1)
1 }1 D' c/ F0 w Z! k4 P7 J6 ]% j) W
//注意:sx,ex,不能大于lcddev.width-1;sy,ey,不能大于lcddev.height-1!!!
& Q$ u" c! l/ K) {. {# J' v* p) X
//color:要填充的颜色
/ H4 \* p( b0 @. o+ x
void LTDC_Fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u32 color)
- f/ N% j$ Y& w2 v- t
{ 2 e% C' h& V \5 D
u32 psx,psy,pex,pey; //以LCD面板为基准的坐标系,不随横竖屏变化而变化8 d% E# @ u+ [8 M: ~! f
u32 timeout=0;
" W: q( ~2 d4 ]
u16 offline;
- C9 G' o5 J, T3 C
u32 addr; $ ^. o! }, B3 B
//坐标系转换
% ?; Z9 ?/ r/ C4 z: p1 J
if(lcdltdc.dir) //横屏
9 M; h3 }' J+ ^$ @) l
{; ~* o& V% s, k2 G4 w# b: U3 e
psx=sx;psy=sy;
( Z- {# L% p8 M8 m# x$ Y
pex=ex;pey=ey;* L# o0 L1 u* i+ h: [ y
}else //竖屏 S' y5 Y2 w3 Z" W0 ?; {0 ^
{
/ {1 z, J: ^: J7 d7 o
psx=sy;psy=lcdltdc.pheight-ex-1;8 V# m' Z$ j8 j. D
pex=ey;pey=lcdltdc.pheight-sx-1;$ ?' n& P( `' B" }
}
2 d1 Q) ^: J: E- J
offline=lcdltdc.pwidth-(pex-psx+1);
! ]1 n# j Y- f( c& | v6 L
addr=((u32)ltdc_framebuf[lcdltdc.activelayer]+lcdltdc.pixsize*(lcdltdc.pwidth*psy+psx));3 r5 R! X1 D- q- R# ~2 x) P% g/ A
RCC->AHB1ENR|=1<<23; //使能DM2D时钟
7 o" D6 o! [% L+ n1 L# `, o
DMA2D->CR=3<<16; //寄存器到存储器模式* j2 y7 f- W3 ^% @% }
DMA2D->OPFCCR=LCD_PIXFORMAT; //设置颜色格式5 Z* L( T9 j( l) W! Z! @5 P
DMA2D->OOR=offline; //设置行偏移
6 }/ w4 [7 _7 A3 Y
DMA2D->CR&=~(1<<0); //先停止DMA2D# J- G i. q/ G$ ]( O. L" m
DMA2D->OMAR=addr; //输出存储器地址# S9 ` P" `) A, t" |+ L
DMA2D->NLR=(pey-psy+1)|((pex-psx+1)<<16); //设定行数寄存器" [# N% M8 ?6 O o- E( z& a( V& \
DMA2D->OCOLR=color; //设定输出颜色寄存器
( z, R" \2 F1 d: V# n; s$ W8 T6 {4 a
DMA2D->CR|=1<<0; //启动DMA2D
! A2 H+ l* q4 z" q9 p
while((DMA2D->ISR&(1<<1))==0) //等待传输完成2 j; M! S Z! r4 Y; E% s
{9 F9 g' Z, o5 [, u, J
timeout++;: \9 t6 c# f/ g0 p
if(timeout>0X1FFFFF)break; //超时退出& ^1 ]: e) d4 ^8 X' J
}
- g9 V v+ K% Y9 ^4 n- E% i
DMA2D->IFCR|=1<<1; //清除传输完成标志( T$ N" h6 X/ m( b
}
$ h) S4 U* ?, x& g
; R! h- n1 I: o' D5 {6 |- l
//LCD清屏5 e4 n" N8 ]. c- O
//color:颜色值* M/ L* ]" r' d/ n7 Z0 y* k: A
void LTDC_Clear(u32 color)4 O* Q3 y: y. Q$ C
{. l+ Y! `/ U! U
LTDC_Fill(0,0,lcdltdc.width-1,lcdltdc.height-1,color);
: S4 P1 A3 a1 K# s/ `* S
}# n' I6 m, v. x1 }/ c6 f. L
4 m' W, V! E6 T& l5 }5 z9 ^/ [2 q
7 a% U0 K8 Q6 i' q7 }& c3 y. T