SPI显示屏接口移植

首先点亮屏幕。


序号	引脚标号	说明
1	VCC	5V/3.3V电源输入
2	GND	接地
3	CS	液晶屏片选信号，低电平使能
4	RESET	液晶屏复位信号，低电平复位
5	DC/RS	液晶屏寄存器/数据选择信号，低电平：寄存器，高电平：数据
6	SDI(MOSI)	SPI总线写数据信号
7	SCK	SPI总线时钟信号
8	LED	背光控制，高电平点亮，如无需控制则接3.3V常亮
9	SDO(MISO)	SPI总线读数据信号，如无需读取功能则可不接
(以下为触摸屏信号线接线，如无需触摸或者模块本身不带触摸功能，可不连接)
10	T_CLK	触摸SPI总线时钟信号
11	T_CS	触摸屏片选信号，低电平使能
12	T_DIN	触摸SPI总线输入
13	T_DO	触摸SPI总线输出
14	T_IRQ	触摸屏中断信号，检测到触摸时为低电平

羽毛板上是SPI1.根据SPI1的引脚定义和TFT屏幕上SPI接口连接。其中LED引脚直接接3.3V就好。片选信号和RESET信号需要额外接控制IO,可以接SDIO2和SDIO3引脚。引脚连接正常后，就开始配置软件。SDK包中有提供多款屏幕驱动的代码，可以直接调用。这款屏幕的驱动是ILI9341.

包含相应的头文件，并在头文件中定义SPI相关引脚


在头文件中增加定义

#define TFT_SPI1_PINS MXC_GPIO_PIN_20 | MXC_GPIO_PIN_21 | MXC_GPIO_PIN_22 | MXC_GPIO_PIN_23

#include "tft_ili9341.h"

直接调用初始化函数,对片选信号和RESET信号引脚初始化。
参考MAX78000 TFT_DEMO例程，须要更改目标板定义和make文件。


mxc_gpio_cfg_t tft_reset_pin = {MXC_GPIO0, MXC_GPIO_PIN_25, MXC_GPIO_FUNC_OUT, MXC_GPIO_PAD_NONE, MXC_GPIO_VSSEL_VDDIOH};
mxc_gpio_cfg_t tft_blen_pin = {MXC_GPIO0, MXC_GPIO_PIN_9, MXC_GPIO_FUNC_OUT, MXC_GPIO_PAD_NONE, MXC_GPIO_VSSEL_VDDIOH};
MXC_TFT_Init(MXC_SPI1, 0, &tft_reset_pin, &tft_blen_pin);

最终运行结果如下图：

LVGL移植

显示接口刷点函数移植

显示驱动调通后，就需要移植LVGL库。主要需要修改两个地方，实现LVGL刷点函数，实现LVGL心跳函数，可以参考其他平台LVGL移植步骤，这里不再赘述。
对于刷点函数"tft_ili9341.h"中有相应的实现，并且需要把SPI发送函数改为SPI外设发送。

static void pixel(int x, int y, int color)
{
    write_command(0x2A);
    write_data(x >> 8);
    write_data(x);
    write_command(0x2B);
    write_data(y >> 8);
    write_data(y);
    write_command(0x2C); // send pixel
    write_data(color >> 8);
    write_data(color & 0xff);
}
static void spi_transmit(void* datain, unsigned int count)
{
    mxc_spi_req_t request = {
        spi,    // spi
        ssel,       // ssIdx
        1,      // ssDeassert
        (uint8_t*) datain, // txData
        NULL,       // rxData
        count,      // txCnt
        0       // rxCnt
    };
    MXC_SPI_MasterTransaction(&request);
}

这是内部函数，可以修改下定义使其成为外部函数，然后在“lv_port_disp.c”中利用上述函数实现刷点函数。


static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
    if(disp_flush_enabled) {
         int32_t x;
         int32_t y;
         for(y = area->y1; y <= area->y2; y++) {
             for(x = area->x1; x <= area->x2; x++) {
                 /Put a pixel to the display. For example:/
                 /put_px(x, y, *color_p)/
                 pixel(x,y,color_p->full);
                 color_p++;
             }
         }
    }
    /*IMPORTANT!!!
     Inform the graphics library that you are ready with the flushing/
    lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}

初始化函数增加ili9341初始化函数，并且调转下方向


static void disp_init(void)
{
    /You code here/
    mxc_gpio_cfg_t tft_reset_pin = {MXC_GPIO0, MXC_GPIO_PIN_25, MXC_GPIO_FUNC_OUT, MXC_GPIO_PAD_NONE, MXC_GPIO_VSSEL_VDDIOH};
    mxc_gpio_cfg_t tft_blen_pin = {MXC_GPIO0, MXC_GPIO_PIN_9, MXC_GPIO_FUNC_OUT, MXC_GPIO_PAD_NONE, MXC_GPIO_VSSEL_VDDIOH};
    MXC_TFT_Init(MXC_SPI1, 0, &tft_reset_pin, &tft_blen_pin);
    MXC_TFT_SetRotation(3);
}

还需要初始化一个定时器产生1KHz的中断产生心跳

void ContinuousTimerHandler(void)
{
    // Clear interrupt
    MXC_TMR_ClearFlags(CONT_TIMER);
    lv_tick_inc(1);
}
void ContinuousTimer(void)
{
    // Declare variables
    mxc_tmr_cfg_t tmr;
    uint32_t periodTicks = MXC_TMR_GetPeriod(CONT_TIMER, CONT_CLOCK_SOURCE, 128, CONT_FREQ);
    /*
    Steps for configuring a timer for PWM mode:
Disable the timer
Set the prescale value
    3  Configure the timer for continuous mode
Set polarity, timer parameters
Enable Timer
    */
    MXC_TMR_Shutdown(CONT_TIMER);
    tmr.pres = TMR_PRES_64;
    tmr.mode = TMR_MODE_CONTINUOUS;
    tmr.bitMode = TMR_BIT_MODE_16B;
    tmr.clock = CONT_CLOCK_SOURCE;
    tmr.cmp_cnt = periodTicks; //SystemCoreClock*(1/interval_time);
    tmr.pol = 0;
    if (MXC_TMR_Init(CONT_TIMER, &tmr, true) != E_NO_ERROR) {
        printf("Failed Continuous timer Initialization.\n");
        return;
    }
    MXC_TMR_EnableInt(CONT_TIMER);
    MXC_TMR_Start(CONT_TIMER);
    printf("Continuous timer started.\n\n");
}

LVGL其他配置步骤和其他平台基本一样，这里就不多说了，我的这块屏幕正好是320*240，所以不需要更改屏幕参数配置。
主函数实现如下，使用benchmark这个DEMO进行测试：


int main(void)
{
    /* Enable cache */
    MXC_ICC_Enable(MXC_ICC0);
    /* Set system clock to 100 MHz */
    MXC_SYS_Clock_Select(MXC_SYS_CLOCK_IPO);
    SystemCoreClockUpdate();
    MXC_NVIC_SetVector(TMR1_IRQn, ContinuousTimerHandler);
    NVIC_EnableIRQ(TMR1_IRQn);
    ContinuousTimer();
    lv_init();
    lv_port_disp_init();
    lv_demo_benchmark();
    while (1) {
        lv_timer_handler(); /* Let the GUI do its work */
        MXC_Delay(5);
    }  
}

实现效果如下图：

但是实现效果很差，基本实现不了动画效果得分如下：

虽然一帧都实现不了，但已经移植成功LVGL了。

刷点函数优化

接下来就是对刷点函数进行优化，使其显示效果更加流畅。改动方向有两点，一是使用DMA发送数据，二优化刷点程序从点更新变为块更新。
ili9341库函数以及有相应的参考程序，我们只需要稍加更改。
首先将SPI发送函数修改为DMA发送,并且发送完成后再使能LVGL刷新标志。


static void spi_transmit(void *datain, unsigned int count)
{
    unsigned int offset;
    unsigned int fifo;
  
  
    volatile uint16_t *u16ptrin = (volatile uint16_t *)datain;
    unsigned int start = 0;
    // HW requires disabling/renabling SPI block at end of each transaction (when SS is inactive).
    spi->ctrl0 &= ~(MXC_F_SPI_CTRL0_EN);
    // Setup the slave select
    MXC_SETFIELD(spi->ctrl0, MXC_F_SPI_CTRL0_SS_ACTIVE,
                 ((1 << ssel) << MXC_F_SPI_CTRL0_SS_ACTIVE_POS));
    // number of RX Char is 0xffff
    spi->ctrl1 &= ~(MXC_F_SPI_CTRL1_RX_NUM_CHAR);
    //DMA RX FIFO disabled
    spi->dma &= ~(MXC_F_SPI_DMA_RX_FIFO_EN);
    // set number of char to be transmit
    MXC_SETFIELD(spi->ctrl1, MXC_F_SPI_CTRL1_TX_NUM_CHAR, count << MXC_F_SPI_CTRL1_TX_NUM_CHAR_POS);
    // DMA TX fifo enable
    spi->dma |= MXC_F_SPI_DMA_TX_FIFO_EN;
    /* Clear TX and RX FIFO in DMA
        TX: Set this bit to clear the TX FIFO and all TX FIFO flags in the QSPIn_INT_FL register.
            Note: The TX FIFO should be disabled (QSPIn_DMA.tx_fifo_en = 0) prior to setting this field.
            Note: Setting this field to 0 has no effect.
        RX: Clear the RX FIFO and any pending RX FIFO flags in QSPIn_INTFL.
            This should be done when the RX FIFO is inactive.
    */
    spi->dma |= (MXC_F_SPI_DMA_TX_FLUSH | MXC_F_SPI_DMA_RX_FLUSH);
    // QSPIn port is enabled
    spi->ctrl0 |= (MXC_F_SPI_CTRL0_EN);
    // Clear master done flag
    spi->intfl = MXC_F_SPI_INTFL_MST_DONE;
    /* Loop until all data is transmitted */
    offset = 0;
    do {
        fifo = (count > 8) ? 8 : count;
        count -= fifo;
        while (fifo > 0) {
            /* Send data */
            spi->fifo16[0] = u16ptrin[offset];
            offset++;
            fifo--;
        }
        /*
            Master Start Data Transmission
                Set this field to 1 to start a SPI master mode transaction.
                0: No master mode transaction active.
                1: Master initiates a data transmission. Ensure that all pending transactions are
                complete before setting this field to 1.
                Note: This field is only used when the QSPIn is configured for Master Mode
                (QSPIn_CTRL0.master = 1).
        */
        if (start == 0) {
            spi->ctrl0 |= MXC_F_SPI_CTRL0_START;
            start = 1;
        }
        /* Wait for data transmitting complete and then Deasserts nSS I/O */
        // Deassert slave select at the end of the transaction
        spi->ctrl0 &= ~MXC_F_SPI_CTRL0_SS_CTRL;
    } while (count);
    while (!(spi->intfl & MXC_F_SPI_INTFL_MST_DONE)) {
    }
    lv_disp_flush_ready(&disp_drv);
    return;
}

然后修改刷点函数，更改为刷新一片区域，不再挨个刷点。

static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
    if(disp_flush_enabled) {
        /The most simple case (but also the slowest) to put all pixels to the screen one-by-one/
        int h = area->y2 - area->y1 + 1;
        int w = area->x2 - area->x1 + 1;
        int pixel = h * w;
        __disable_irq();
        window(area->x1, area->y1, w, h);
        write_command(0x2C); // send pixel
        for (int p = 0; p < pixel; p++) {
            write_data(color_p->full >> 8);
            write_data(color_p->full & 0xff);
            color_p++;
        }
        WindowMax();
        __enable_irq();
    }
    /*IMPORTANT!!!
     Inform the graphics library that you are ready with the flushing/
   // lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}

最终实现效果：

最后得分相比没优化前有了很大的提升：

ADC 读取实现

ADC读取很简单，参考例程：
初始化然后读取。

if (MXC_ADC_Init() != E_NO_ERROR) {
        printf("Error Bad Parameter\n");
        while (1) {}
    }
adc_val = MXC_ADC_StartConversion(MXC_ADC_CH_0);
adc_val1 = MXC_ADC_StartConversion(MXC_ADC_CH_1);

这款单片机ADC的参考电压只有两路都很低，所以最后读出的电压值范围很小。

默认1.22V为参考电压。

LVGL显示ADC值

最后将ADC读取代码和LVGL代码结合下最终main函数如下：

int main(void)
{
    /* Enable cache */
    MXC_ICC_Enable(MXC_ICC0);
    /* Set system clock to 100 MHz */
    MXC_SYS_Clock_Select(MXC_SYS_CLOCK_IPO);
    SystemCoreClockUpdate();
    MXC_NVIC_SetVector(TMR1_IRQn, ContinuousTimerHandler);
    NVIC_EnableIRQ(TMR1_IRQn);
    ContinuousTimer();
     /* Initialize ADC */
    if (MXC_ADC_Init() != E_NO_ERROR) {
        printf("Error Bad Parameter\n");
        while (1) {}
    }
  
  
    lv_init();
    lv_port_disp_init();
   // lv_demo_benchmark();
    lv_obj_t * label0 = lv_label_create(lv_scr_act());
    lv_obj_align(label0, LV_ALIGN_TOP_LEFT, 70, 70);
    lv_obj_set_style_text_font(label0, &lv_font_montserrat_32, 0);
    lv_obj_t * label1 = lv_label_create(lv_scr_act());
    lv_obj_align(label1, LV_ALIGN_TOP_LEFT, 70, 120);
    lv_obj_set_style_text_font(label1, &lv_font_montserrat_32, 0);
    while (1) {
        adc_val = MXC_ADC_StartConversion(MXC_ADC_CH_0);
        adc_val1 = MXC_ADC_StartConversion(MXC_ADC_CH_1);
        lv_label_set_text_fmt(label0, "ADC0: %d mV", (adc_val * 1220) / 1024);
        lv_label_set_text_fmt(label1, "ADC1: %d mV", (adc_val1 * 1220) / 1024);
        lv_timer_handler(); /* Let the GUI do its work */
        MXC_Delay(5);
    }  
}

最终显示效果：

总结

整个项目不是很难，都是很常规的任务，主要难点在于在一个新的环境中进行开发。本次我选择在VSCODE 中进行开发，主要的卡点在于对Makefile文件以及规则的不熟悉，导致任务卡了很久，最后学习了下Makefile文件的一些基本规范还有GCC编译器的使用还有GDB调试器的使用，最后也成功完成了任务。