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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: X/ @7 N6 @) V& N
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。9 r- D9 U4 e& p3 m
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。& f2 ^. N2 [2 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。
& r! @5 P* m0 E$ f" Z* ^" s. {$ F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。& }5 P4 O( Q. l& S  y$ a6 ]* Y

. H7 O3 P& q: S$ F% o: a5 m/ c& s
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9 R' e3 S7 D9 \$ l7 U/ H! b

$ Y1 I$ v- o6 l% m  |1显示器和图形概述! x% M9 r3 O" u5 ?7 p
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
( _4 F7 w- K6 n节还总结了STM32 MCU所支持的显示接口。  z9 j: r& Q- G8 e2 s4 o" U* n
! }' U! `( _% v- `% J' T
1.1基本图形概念
$ W/ b3 l: w* Z  p! H* @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。; z; W- i  h$ r  w+ K7 F
基本嵌入式图形系统
. B& O  H2 o5 S* e一个基本嵌入式图形系统可简化为如图 1所示。2 u/ {0 k$ G9 o! b, y) r" L( S

- q" o0 W# k/ p& ^) O

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2 w8 ^2 k; U0 `# P  p) w  Q
( E( S2 S5 d& B7 ~& t1 @

, w% R7 W" M0 Y1 r; L, }  m$ Z. O; x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。, i1 m" }: E" m. A
• 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)。# v7 s; x. H; [2 ?2 s
• 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,请参阅第 4.2.1节:帧缓冲存储器大小要求和位置。 $ L% [( r: S1 g  b- {. L
– 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。
/ I8 `# r* Y  s) `' ~* W) _9 {• 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。
7 d* r2 {% o; D, E. {% r! v# O• 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)。
  g) U8 |7 d: z# m0 S9 w# @, N& C显示器特性为:
  g5 q' F7 j8 j* Z– 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)。% M8 Q( D  O# K- p
– 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。
/ Y/ A5 Z" I* x. j+ u2 ]– 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)。/ Z; y$ ~  f  H" ]/ u) m

6 }* C8 p6 b& }, E0 N$ s; B3 q
显示模块类别
* ~6 M: O2 U2 p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。 % O/ p7 `8 [6 i$ [) @
• 第一类对应于具有显示屏控制器和GRAM的显示器(参见图 2)。
; n3 o+ ^2 y9 N* @+ Z  ]• 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。 6 W! Q& w/ b4 K& Z  d( \1 b3 a
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(参见图 3)或位于外部存储器中(参见图 4)。
# {1 L3 c  }) C2 |1 x# X
3 o8 U6 X+ a2 C" C7 O9 }
6 e  g  S+ D9 D2 b8 E1 o
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3 ]& E" m. ?# Y3 p
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) \# ~# |# [2 E# ]; \( a

+ S, n9 y+ A0 Z3 L% q显示技术. s, O& H7 q5 L( U
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:# ~, u# M/ W- W$ O# s2 n  K, `8 |
• 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。' f, S' D7 P6 Y7 h
• 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。
( G/ w$ M9 q% J- nTFT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。  j! I* ]" m2 _& f5 k

) y! W" Q1 g8 X
2 G9 R( N) L- d' V; Q完整版请查看:附件
: l7 ^+ T/ r& E: Q$ t! i. k& J8 Q, h7 t0 O6 K, G- ^$ K' w/ |6 h# v+ |

DM00287603_ZHV2.pdf

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