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如何点亮一块屏幕（超详细）以极海G32A1465为例
如何点亮一块屏幕（超详细）
基于极海G32A1465的1.77寸SPI屏幕点亮实战
一、概述
- 背景介绍
ST7789屏幕特性：1.77寸TFTLCD，分辨率160×128，SPI接口，支持RGB565/16位色。
极海G32A1465优势：带有 FPU 的 32 位 Arm® Cortex®-M4F 内核，最高 112MHz 工作频率，支持硬件SPI，低功耗设计，适用于嵌入式显示场景。
目标：通过SPI接口驱动ST7789屏幕，实现基础图形显示功能。
2. 硬件准备
开发板：极海G32A1465开发板
屏幕模块：1.77寸ST7789驱动LCD（带SPI接口）
连接方式：SPI模式，需额外控制DC（数据/命令选择）、RESET、CS（片选）引脚。
二、SPI介绍
- SPI协议核心
四线制：SCK（时钟）、MOSI（主出从入）、MISO（主入从出）、CS（片选）。
通信模式：CPOL（时钟极性）与CPHA（时钟相位）需与屏幕规格匹配（ST7789通常为CPOL=0, CPHA=0）。
2. 极海SPI外设配置：
支持主模式，最大速率可达系统时钟的1/2。
可配置8/16位数据帧，支持DMA传输优化性能。
关键参数计算
SPI速率：屏幕支持最高80MHz，但需根据PCB走线长度调整（实测建议20-40MHz）。
数据格式：16位RGB565色彩模式，需通过DC引脚区分命令与数据。
3. SPI通信数据读取时机解析
SPI如何传递信息呢？我们通过逻辑分析仪来仔细观察一下。
1. 时钟信号（CLK）的作用
时钟周期是什么？
图中红圈标出的部分是一个完整的时钟周期，就像音乐的节奏一样——CLK线会循环执行“拉高→保持→拉低→保持”的动作（类似不断开关的脉冲信号）。
数据读取的时机由时钟边沿决定
上升沿触发（图2、图3模式）：
当CLK从低电平（0）突然变成高电平（1）的瞬间（类似“↑”箭头），SPI设备开始读取或发送数据。（图中红线位置）
下降沿触发（另一种模式）：
如果设置为此模式，则会在CLK从高电平（1）变成低电平（0）的瞬间（类似“↓”箭头）触发数据读取。
2. 片选信号（CS）的作用
片选就像开关
高电平选中（本测试设置）：
当CS引脚变为高电平（1）时，表示“选中设备开始通信”（相当于打开开关）。图中每次数据传输结束后，CS会被拉低（0）表示“关闭通信”。
低电平选中的情况：
有些设备设计相反——CS为低电平（0）时选中，需根据具体硬件调整。
3. 电平状态的本质
数字信号的0和1
所有提到的“0”代表低电平（通常0V或接近GND电压），“1”代表高电平（如3.3V或5V）。实际电压值需参考硬件规格。
通俗总结
SPI通信就像两人配合搬箱子：
CLK信号：像喊口号的人，每喊一次“起！”（上升沿）或“放！”（下降沿），其他人就搬一个箱子（传输1bit数据）。
CS信号：像仓库大门，只有门开了（CS有效时），才能开始搬箱子。
如果关于SPI信号传输大家有什么问题，欢迎在评论区讨论，或者私信讨论，以上为本人的一点浅显认识，如有问题欢迎批评指正。
参考链接：https://baike.baidu.com/item/SPI%E7%90%86%E8%AE%BA/10660678
https://www.bilibili.com/video/BV1F54y1M7e7/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click这个链接动画非常好，可以帮助大家理解SPI的流程．
https://blog.csdn.net/2301_78622258/article/details/143465507
三、屏幕点亮流程
1. 硬件连接
| 屏幕引脚 | G32A1465引脚 | 功能 |
|---|---|---|
| VCC | 3.3V | 电源 |
| GND | GND | 地 |
| SCL | PB１４ | SPI_SCK |
| SDA | PD２ | SPI_MOSI |
| RES | PＤ１７ | 复位控制 |
| DC | PＣ９ | 数据/命令选择 |
| CS | PＤ３ | 片选 |
| BLK | PＣ８ | 背光控制 |
屏幕点亮与显示原理详解
1. 屏幕与单片机的通信
屏幕的角色：屏幕就像一个“听话的画板”，它只需要按照单片机的指令，在指定的位置显示指定的颜色。
SPI引脚的作用：
MOSI：单片机通过MOSI（主机输出，从机输入）向屏幕发送数据。
MISO：屏幕不需要向单片机发送数据，因此MISO引脚用不到。
DC引脚（也叫RS）：用来区分发送的是“命令”还是“数据”。
2. 屏幕点亮步骤
复位屏幕
将RES（复位）引脚拉低（0），等待100ms后再拉高（1）。
复位完成后，RES引脚就不再使用了。
操作RES引脚的方法和控制LED灯开关类似，都是对GPIO的操作。
SPI初始化屏幕
命令与数据的区别：
命令：告诉屏幕接下来要做什么（比如设置参数或准备刷屏）。
数据：具体的内容（比如颜色值或区域大小）。
DC引脚的作用：
当DC为低电平（0）时，SPI发送的是命令。
当DC为高电平（1）时，SPI发送的是数据。
示例：
设置刷屏区域为120x160：
发送命令：“我要设置刷屏区域”。
发送数据：宽度120。
发送数据：高度160。
刷屏：
发送命令：“我要刷屏”。
发送120x160个颜色数据（每个数据对应一个像素点）。
初始化序列
每块屏幕都有自己的“初始化序列”，相当于对屏幕进行个性化设置。
如果找不到初始化序列，可以百度或咨询商家。
注意：部分屏幕（如手机屏）的初始化序列不公开，个人开发者可能无法点亮。
BLK引脚的作用
BLK引脚控制屏幕背光，就像控制一个LED灯：
拉高（1）：背光亮（屏幕发光）。
拉低（0）：背光灭（屏幕变黑）。
3. 屏幕显示原理
屏幕可以简单理解为四层结构：
背光层
由BLK引脚控制，发出白光或熄灭。
三原色偏光片层
屏幕上有三原色（红、绿、蓝）的偏光片，每个偏光片就像一块“有色玻璃”：
偏光片完全打开：白光直接通过。
偏光片完全关闭：白光被过滤，变成对应颜色。
偏光片半开：控制颜色的深浅。
像素点控制
屏幕由许多像素点组成（如160x128）。
每个像素点包含红、绿、蓝三个偏光片。
通过SPI发送的16位数据（565格式）控制每个偏光片的开合程度：
前5位控制红色。
中间6位控制绿色。
后5位控制蓝色。
显示任意图形
通过控制每个像素点的三原色偏光片，屏幕就能显示出任意颜色和图形。
通俗总结
屏幕就像一块智能画布：
复位：按下“重启键”，让屏幕恢复初始状态。
初始化：告诉屏幕“你该怎么工作”。
刷屏：在指定区域涂上指定颜色。
背光：打开“灯光”，让画面亮起来。
显示原理：通过控制红、绿、蓝三原色的“有色玻璃”，混合出各种颜色。
2. 软件流程
初始化引脚：
初始化RES、DC、LCD引脚,这几个引脚的初始化参考GPIO的初始化
初始化SPI(包括CLK、MOSI、MISO、CS)
硬件复位：
拉低RES引脚至少10μs，再拉高并延时120ms。
发送初始化命令序列：
通过DC引脚切换命令/数据模式，依次发送睡眠退出、颜色模式设置、显示开启等指令（参考ST7789数据手册）。参考初始化序列如下:
Lcd_WriteIndex(0x11);//Sleep exit
//delay_ms (120);
Delay_ms(200);
//ST7735R Frame Rate
Lcd_WriteIndex(0xB1);
Lcd_WriteData(0x01);
Lcd_WriteData(0x2C);
Lcd_WriteData(0x2D);
Lcd_WriteIndex(0xB2);
Lcd_WriteData(0x01);
Lcd_WriteData(0x2C);
Lcd_WriteData(0x2D);
Lcd_WriteIndex(0xB3);
Lcd_WriteData(0x01);
Lcd_WriteData(0x2C);
Lcd_WriteData(0x2D);
Lcd_WriteData(0x01);
Lcd_WriteData(0x2C);
Lcd_WriteData(0x2D);
Lcd_WriteIndex(0xB4); //Column inversion
Lcd_WriteData(0x07);
//ST7735R Power Sequence
Lcd_WriteIndex(0xC0);
Lcd_WriteData(0xA2);
Lcd_WriteData(0x02);
Lcd_WriteData(0x84);
Lcd_WriteIndex(0xC1);
Lcd_WriteData(0xC5);
Lcd_WriteIndex(0xC2);
Lcd_WriteData(0x0A);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteIndex(0xC3);
Lcd_WriteData(0x8A);
Lcd_WriteData(0x2A);
Lcd_WriteIndex(0xC4);
Lcd_WriteData(0x8A);
Lcd_WriteData(0xEE);
Lcd_WriteIndex(0xC5); //VCOM
Lcd_WriteData(0x0E);
Lcd_WriteIndex(0x36); //MX, MY, RGB mode
Lcd_WriteData(0xC0);
//ST7735R Gamma Sequence
Lcd_WriteIndex(0xe0);
Lcd_WriteData(0x0f);
Lcd_WriteData(0x1a);
Lcd_WriteData(0x0f);
Lcd_WriteData(0x18);
Lcd_WriteData(0x2f);
Lcd_WriteData(0x28);
Lcd_WriteData(0x20);
Lcd_WriteData(0x22);
Lcd_WriteData(0x1f);
Lcd_WriteData(0x1b);
Lcd_WriteData(0x23);
Lcd_WriteData(0x37);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x07);
Lcd_WriteData(0x02);
Lcd_WriteData(0x10);
Lcd_WriteIndex(0xe1);
Lcd_WriteData(0x0f);
Lcd_WriteData(0x1b);
Lcd_WriteData(0x0f);
Lcd_WriteData(0x17);
Lcd_WriteData(0x33);
Lcd_WriteData(0x2c);
Lcd_WriteData(0x29);
Lcd_WriteData(0x2e);
Lcd_WriteData(0x30);
Lcd_WriteData(0x30);
Lcd_WriteData(0x39);
Lcd_WriteData(0x3f);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x07);
Lcd_WriteData(0x03);
Lcd_WriteData(0x10);
Lcd_WriteIndex(0x2a);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x7f);
Lcd_WriteIndex(0x2b);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteData(0x9f);
Lcd_WriteIndex(0xF0); //Enable test command
Lcd_WriteData(0x01);
Lcd_WriteIndex(0xF6); //Disable ram power save mode
Lcd_WriteData(0x00);
Lcd_WriteIndex(0x3A); //65k mode
Lcd_WriteData(0x05);
Lcd_WriteIndex(0x29);//Display on 这里Lcd_WriteIndex()是发送命令,Lcd_WriteData()是发送数据.
填充显存测试图案
四、极海代码讲解
极海主要代码如下(完整代码见附加,欢迎下载讨论):
对GPIO初始化（LCD，DC，RES）：
/* Enable Clock to Port D */
CLOCK_SYS_ConfigModuleClock(PMD_CLK, NULL); //引脚D时钟使能
/* Port Initialization */
PINS_SetMuxModeSel(PMD, 17U, PM_MUX_AS_GPIO); //设置PD17引脚的模式
PINS_SetPinIntSel(PMD, 17U, PM_DMA_INT_DISABLED); //设置PD17引脚是否使用DMA
/* GPIO Initialization */
PINS_SetPins(GPIOD, 1U << 17U); //设置PD17引脚
PINS_SetPinDir(GPIOD, 17U, 1U); //设置PD17传输方向(输入/输出)
/* Enable Clock to Port C */
CLOCK_SYS_ConfigModuleClock(PMC_CLK, NULL); //引脚C时钟使能
/* Port Initialization */
PINS_SetMuxModeSel(PMC, 8U, PM_MUX_AS_GPIO); //设置PC8引脚的模式
PINS_SetPinIntSel(PMC, 8U, PM_DMA_INT_DISABLED); //设置PC8引脚是否使用DMA
/* GPIO Initialization */
PINS_SetPins(GPIOC, 1U << 8U); //设置PC8引脚
PINS_SetPinDir(GPIOC, 8U, 1U); //设置PC8传输方向(输入/输出)
/* Enable Clock to Port D */
CLOCK_SYS_ConfigModuleClock(PMC_CLK, NULL); //引脚C时钟使能
/* Port Initialization */
PINS_SetMuxModeSel(PMC, 9U, PM_MUX_AS_GPIO); //设置PC9引脚的模式
PINS_SetPinIntSel(PMC, 9U, PM_DMA_INT_DISABLED); //设置PC9引脚是否使用DMA
/* GPIO Initialization */
PINS_SetPins(GPIOC, 1U << 9U); //设置PC9引脚
PINS_SetPinDir(GPIOC, 9U, 1U); //设置PC9传输方向(输入/输出)
对SPI初始化：
PINS_Init(NUM_OF_CONFIGURED_PINS0, g_spiPinsConfig); ／／初始化SPI对应引脚
DMA_Init(&g_dmaState, &g_dmaInitConfig, g_dmaChannelStateArray,
g_dmaChannelConfigArray, DMA_CHANNELS_COUNT); ／／初始化DMA
/* initialize SPI to master mode based on the configuration set */
LPSPI_MasterInit(LPSPI_1, &g_spiState, &g_spiMasterCfg); ／／初始化SPI这里很明显代码并不完全，因为从这里我们并不能看出使用的是哪些引脚，以及如何修改SPI的参数，因此进一步展开有：
展开PINS_Init函数有:
STATUS_T PINS_Init(uint32_t pinCnt, const PIN_SETTINGS_CFG_T cfg[])
{
uint32_t k;
for (k = 0U; k < pinCnt; k++)
{
PINS_HW_Cfg(&cfg[k]);
}
return STATUS_SUCCESS;
}这是一个循环配置IO引脚,配置哪些引脚呢?
展开g_spiPinsConfig有:
PIN_SETTINGS_CFG_T g_spiPinsConfig[NUM_OF_CONFIGURED_PINS0] = {
{
.base = PMB,
.pinPmIdx = 0U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PMB,
.pinPmIdx = 14U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PMB,
.pinPmIdx = 2U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PMB,
.pinPmIdx = 4U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PMD,
.pinPmIdx = 1U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PMD,
.pinPmIdx = 2U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PMD,
.pinPmIdx = 3U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT3,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
{
.base = PME,
.pinPmIdx = 1U,
.pullCfg = PM_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED,
.drvSel = PM_LOW_DRIVE_STRENGTH,
.passiveFilt = false,
.mux = PM_MUX_ALT2,
.pinLk = false,
.intCfg = PM_DMA_INT_DISABLED,
.clrIntFlg = false,
.gpioBase = NULL,
.digitFilt = false,
},
};通过查询芯片的数据手册可以知道:
很明显初始化了SPI0和SPI1两套SPI,具体是那一套呢?
从LPSPI_MasterInit(LPSPI_1, &g_spiState, &g_spiMasterCfg);函数可以看出了使用的是SPI1,我们改动第一个参数可以调整为SPI0.
展开g_spiMasterCfg有:
LPSPI_MASTER_CFG_T g_spiMasterCfg = {
.bitNumber = 8U, //位数
.baudBitsPer = 8000000UL,
.lpspiModSrcClk = 8000000UL, //时钟频率
.selectPcs = LPSPI_PER_PCS0, //片选引脚,这里是CS0,对应的就是PD3引脚
.selectPcsPolar = LPSPI_SIGNAL_ACTIVE_LOW, //引脚不使用的时候置于高电位还是低电位
.selectClkPhase = LPSPI_CLOCK_PHASE_CFG_1ST, //从这里选择上升沿或者下降沿
.clkPolar = LPSPI_CLK_SIGNAL_HIGH, //CS是高电平选中还是低电平选中,我们的屏幕应该是低电平
.callback = NULL, //回调函数,NULL就是没有
.callbackParam = NULL,
.pcsKeeps = false, //CS保持,就是数据发送完了,CS仍然是选中状态
.sendLsbFirst = false, //高位先发送,就是一个16位数据,是否先发送高位
.transferType = LPSPI_TRANSFER_DMA, //使用DMA加速
.rxDMAChan = 0U, //DMA通道
.txDMAChan = 1U
};五、实验结果
成功点亮屏幕,如图:
由于时间原因,就不进行更深层次的图像显示了,因为只要能画图,图像显示就是改变一下每个位置的像素点的颜色,如果有需求可以找我拿画图的代码,当然后续的测评会有提到.
六、后期计划
下一篇将更换一个可以触屏的屏幕,测试显示和触屏,然后尝试使用LVGL.
七、一点碎碎念
由于过年的原因一直拖着没测试,很多东西做的都比较糙,欢迎大家多批评指正.如果对上面的内容有疑问也欢迎大家提问.本文部分文段是使用了DeepSeek润色的,感谢免费的人工智能.大家有问题也可以尝试使用.
最后一篇测评应该会在元宵节前后发出来,本文的源码会附在最后,欢迎大家下载参考.
工程附件
TFTLCD_20250120.rar
版块：
极海半导体
2025/02/06 16:15
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