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STM32 MCU上的LCD-TFT显示控制器(LTDC)

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STMCU小助手 发布时间:2022-7-26 22:05
前言
% {# e2 Z9 m" n0 |7 l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。! \, H( l2 m" B9 U2 j: F1 R3 {; Q
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。- x5 h8 q+ A3 w4 S
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。
) s0 l( D4 c) A- r本应用笔记介绍了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。
- f1 V1 f; i  w' a! Q( ^0 |$ C& }) t3 E6 S
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1显示器和图形概述
6 G% Q' H1 s2 D& q% X0 u( c本节介绍了显示器和图形内容中使用的基本术语,对通用显示器和图形环境进行了概述。本0 b6 r: W% z# Q4 h% P0 F; p
节还总结了STM32 MCU所支持的显示接口。
7 k, {- r) W6 R0 m! @2 }. O2 r

/ v6 A' O, i5 G5 G, `' M& u2 `, o+ O1.1基本图形概念$ o) G8 N+ q9 l4 i/ P$ |
本节介绍基本的嵌入式图形系统、显示模块类别和显示技术。% D& _) E/ R3 u0 _4 J# J
基本嵌入式图形系统
7 b! n7 g( {, {7 _  q一个基本嵌入式图形系统可简化为如1所示。% k% ^3 p: f+ v

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! F; t) U; A- [$ O6 I基本嵌入式图形系统由微控制器、帧缓冲器、显示控制器和显示屏组成。
! J% P$ T) i2 Q/ ?0 ^7 z微控制器对要在帧缓冲器中显示的图像进行计算,以组成图标或图像等图形基元。CPU通过运行图形库软件来执行此过程。该过程可以由图形库使用专用硬件(如DMA2D Chrom-Art Accelerator®)来加速。帧缓冲器更新的频率越高,动画越流畅(动画每秒帧数)。2 Q% H, C) D% J/ @
帧缓冲器是一个易失性存储器,用于存储要显示图像的像素数据。该存储区通常称为图形RAM(GRAM)。所需帧缓冲器大小取决于显示器的分辨率和色深。关于所需帧缓冲器大小的更多信息,请参阅4.2.1节:帧缓冲存储器大小要求和位置$ X' I8 ^, c/ T; b. t! h+ ~
双缓冲技术使用两个帧缓冲器,可以避免显示正在写入帧缓冲器的内容。# O- X8 v2 O; h7 T! z7 q# t( N
显示控制器持续“刷新”显示器,以每秒60次(60Hz)的速度将帧缓冲器内容传送到显示屏。显示控制器可以嵌入显示模块或MCU中。
( v$ N6 O% I- A- h) ^: p显示屏由显示控制器来驱动,并负责显示图像(由像素矩阵组成)。$ O" ~8 r$ Q8 {) l
显示器特性为:& g, T1 }: @% o  h/ F
显示尺寸(分辨率):由显示像素数定义,表示为水平(像素数)×垂直(行数)。
+ `, V# T6 B3 o; ]* t4 U+ {色深:定义可以绘制像素的颜色数量。它以每像素位数(bpp)来表示。对于24 bpp的色深(也可以用RGB888表示),一个像素可以有16777216种颜色表示。# Y4 S; K* {( v& ~3 U
刷新率(以Hz为单位):显示面板每秒刷新的次数。因为刷新率较低时产生的视觉效果不佳,所以显示器每秒钟刷新60次(60 Hz)。4 M" s6 J- |/ Q) |

& T$ O$ N+ v! Y, f" m9 B- P- G( w9 k7 [
显示模块类别
6 o3 `1 b+ t- s- ~显示模块分为两大类,取决于它们是否嵌入了内部控制器和GRAM。 & j/ H  t$ j) E8 X3 J1 W
第一类对应于具有显示屏控制器和GRAM的显示器(参见2)。
  R! H+ |2 Y( {' D' ~第二类对应的显示器,其显示屏没有主控制器,仅有低电平时序控制器。 4 O8 e7 L, A  T6 Q
要连接无控制器和GRAM的显示器,所用帧缓冲器可以位于MCU的内部SRAM中(参见3)或位于外部存储器中(参见4)。
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8 s* h3 u% p) T9 ~3 G* n, M

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1 r# b1 Y: ^+ Z( }3 b$ x

4 B, ]+ f* M: V9 H$ _- B显示技术7 E6 h* n. n( }9 c( H+ y
市场上有许多可用的显示技术,采用的两种主要技术如下所述:0 U+ Y) Z/ H, Z3 T. @" O
LCD-TFT显示器(液晶显示器- 薄膜晶体管):是一种LCD变体,它采用TFT技术提高了对每个像素的控制。得益于TFT技术,每个像素都可以通过晶体管进行控制,从而实现快速的响应时间和精确的色彩控制。
+ N* k& @; ^/ x6 P$ @OLED显示器(有机LED):像素由直接发光的有机LED组成,可以实现更好的对比度并优化功耗。LED技术可以使用柔性显示器,不再需要玻璃屏或背光源。响应时间非常快,视角不受任何光线偏振的影响。
: i! K% \  X$ G7 H5 J; `TFT和OLED技术中驱动显示模块的方式非常相似,它们的主要区别在于是否需要背光源,因为OLED不需要任何背光源。
5 ^! m' V9 k$ }# u
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完整版请查看:附件
: g4 z/ u  {) p9 n0 N1 \- A- x# J  l. o% P4 }

DM00287603_ZHV2.pdf

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