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

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文章简介:	STM32 MCU上的LCD-TFT显示控制器（LTDC）

前言
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。
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。
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。
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。

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1显示器和图形概述
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
节还总结了STM32 MCU所支持的显示接口。

1.1基本图形概念
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。
基本嵌入式图形系统
一个基本嵌入式图形系统可简化为如图 1所示。

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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。
• 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）。
• 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。
– 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。
• 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。
• 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）。
显示器特性为：
– 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）。
– 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。
– 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）。

显示模块类别
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。
• 第一类对应于具有显示屏控制器和GRAM的显示器（参见图 2）。
• 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。
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）。

显示技术
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：
• 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。
• 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。
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。

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