TFT LCD 与 FSMC 的硬件连接大容量 STM32F10xxx FSMC 接口

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STMCU小助手发布时间：2022-7-17 20:51

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文章简介:	TFT LCD 与 FSMC 的硬件连接大容量 STM32F10xxx FSMC 接口

前言
交互式界面被越来越多地集成于多种应用中，例如医疗设备、过程控制、手机和其它手持设备。这些界面主要基于使用彩色 LCD 的图形 HMI （人机界面）。
对支持彩色的需求在全世界范围内极大增长。本应用笔记旨在讨论这一问题，它说明了怎样使用 STM32F10xxx FSMC（灵活的静态存储控制器）来驱动 TFT 彩色 LCD。本文首先说明了怎样将彩色 LCD 连接到 FSMC，然后提供了一个 TFT LCD 接口样例。

1 STM32F10xxx 灵活的静态存储控制器 (FSMC) 概述
STM32F10xxx 灵活的静态存储控制器（FSMC）为嵌入式外部存储控制器，可使 STM32F10xxx微控制器与多种存储器接口，包括 SRAM、 NOR Flash、 NAND Flash 及 LCD 模组。
FSMC NOR Flash/SRAM 存储区域适合 MCU 并行彩色 LCD 接口，将在本章讲述。
1.1 FSMC NOR Flash/SRAM 存储区域说明
FSMC 提供了如下特性以控制 NOR Flash/SRAM：
● 选择将要用于映射 NOR Flash/SRAM 的存储区域：有四个独立的存储区域可用来与NOR Flash/SRAM/PSRAM 接口，使用单独的片选引脚选择每个存储区域。
● 启用或禁用地址 / 数据复用特性
● 选择要使用的存储器类型：NOR Flash/SRAM/PSRAM
● 定义外部存储器数据总线宽度：8/16 位
● 对于 NOR Flash 同步存储器，启用或禁用突发访问模式
● 配置等待信号的用法：启用 / 禁用、极性设置、时序配置
● 启用或禁用扩展模式：此模式用于为读写操作使用不同的时序配置来访问存储器。
因为 NOR Flash/PSRAM 控制器支持异步和同步存储器，所以用户应根据存储器特性，仅选择有用的参数。
FSMC 还提供了对多个参数编程，以正确与外部存储器接口的可能。取决于存储器类型，一些参数会用不到。
若使用了外部异步存储器，则用户必须根据存储器数据手册中规定的 AC 时序信息，计算并设置下列参数：
● ADDSET：地址建立时间
● ADDHOLD：地址保持时间
● DATAST：数据建立时间
● ACCMOD：访问模式
此参数可让 FSMC 灵活地访问多种异步静态存储器。若存储器支持此类特性，则有四种扩展访问模式可使读存储器与写访问同时使用不同时序。
当启用扩展模式时，FSMC_BTR 寄存器用于读操作，FSMC_BWR 寄存器用于写操作。
当使用同步存储器时，用户必须计算并设置如下参数：
● CLKDIV：时钟分频比
● DATLAT：数据延迟
请注意，若 NOR Flash 支持此模式，则读操作可为同步，而写操作一般为异步。
当编程同步 NOR Flash 时，该存储器会自动在同步和异步模式间切换，因此在此情况下，必须正确设置所有参数。
图 1 和图 2 显示了在典型 NOR Flash 访问期间的不同时序。

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2 TFT LCD （薄膜晶体管液晶显示器）与 FSMC 接口
2.1 常用的彩色 LCD 接口
通常使用硅镶嵌玻璃 LCD 驱动器控制点阵 LCD 单元，可使用串行接口将其与微控制器接口。
此类 LCD 单元有嵌入式 RAM 用于显示，不需要任何特殊的微控制器特性。
与点阵 LCD 单元不同，彩色 LCD 需要专门的控制器。
使用彩色 LCD 控制器意味着每个像素需要四条线：三条模拟电压线用于红色、绿色、蓝色（水平方向），一条电压线用于选择（垂直方向）。
一般情况下，可用两种方法与彩色 LCD 接口：
● RGB 接口，使用同步信号
● MPU （微处理器单元）接口（并行或串行）
所有图形 LCD 都有内置驱动器，其形式为芯片或硅玻璃。这些驱动器在 RGB 信号和同步与像素控制之间进行转换。
很多 LCD 还带有 LCD 控制器，进行 MPU 接口与 RGB 信号之间的转换。一些芯片既是驱动器，又是控制器。控制器的作用是持续刷新 LCD。
表 1 列出了集成了控制器的 LCD 与需要 MPU LCD 控制器的 LCD 之间的区别。

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最常见的 LCD MPU 并行接口类型为 Intel 8080 （I80）和 Motorola 6800 （M68）。
下一节将重点讲述怎样将 LCD Intel 8080 类及 Motorola 6800 类的接口与 STM32F10xxx FSMC进行连接。
LCD 控制器信号分为两类：数据信号和控制信号。
数据信号连接至LCD数据总线，取决于LCD色深（8位、9位、16位、18位或24位（真彩色））。
控制信号用于定义操作类型（读或写），以及操作是否包括寻址（写入指令到）LCD 寄存器或显示 RAM。
表 2 说明了 LCD Intel 8080 类及 Motorola 6800 接口的控制信号。

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2.2 FSMC 与 LCD 模块接口的典型用法
STM32F10xxx FSMC 有四个不同的 64 MB 存储区域，以支持 NOR Flash/PSRAM 及类似的外部存储器。
外部存储器与控制器共享地址、数据和控制信号。
每个外部器件通过独有的片选信号访问，但 FSMC 在同一时刻只能访问一个外部器件。每个存储区域都通过专用寄存器配置，包括不同的特性及时间参数。
我们在前面已经看到，FSMC 提供了 LCD 控制器所需的所有信号。用于 LCD 接口的 FSMC 信号说明如下：
● FSMC [D0

15]：FSMC 数据总线：16 位宽
● FSMC NEx：FSMC 片选
● FSMC NOE：FSMC 输出使能
● FSMC NWE：FSMC 写使能
● FSMC Ax：用于在 LCD 寄存器与 LCD 显示器RAM 之间选择的一根地址线，其中 x 可为 0 到 25
注 :
信号名称中的前缀 “N” 表示信号为低电平有效。
LCD 地址取决于所用的 FSMC NOR Flash/PSRAM 存储区域（NEx）以及驱动 LCD RS 引脚所选的地址（Ax）。
例如：对于 NE2 和 A4， LCD 基址为 0x6400 0000 和 0x6400 0020 ；对于 NE4 和 A0，LCD 基址为 0x6C00 0000 和 0x6C00 0002。
2.3 将 FSMC 连接至 LCD Intel 8080 （I80）接口
LCD Intel 8080 类 MPU 接口基于四个控制信号和一个数据总线，带宽可变，取决于 MPU 接口能力。表 3 说明了这些信号。

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2.4 将 FSMC 连接至 LCD Motorola 6800 （M68）接口
LCD Motorola 6800 类 MPU 接口基于四个控制信号和一个数据总线，带宽可变，取决于 MPU接口能力。图 4 说明了这些信号。

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