基于STM32单片机FSMC接口驱动LCD的配置与分析
2018-08-17王德生王小康姜小存
李 良，王德生，王小康，姜小存
（火箭军士官学校，山东 青州 262500）
0 引言
LCD液晶显示屏与主芯片之间有多种接口形式，比较常见的接口有 UART、SPI、FSMC、LTDC、HDMI、MIPI等。FSMC也即是灵活的静态存储器控制器，是用来驱动外部总线，在一些TFT液晶的操作用经常用到。单片机访问内存是通过三总线形式进行访问的，即地址总线、数据总线和控制总线，只是对于不同的控制芯片总线宽度不一样而已。STM32的FSMC[1]就像51系列单片机的外部总线一样，只不过性能更好，速度更快。本文主要分析基于STM32芯片FSMC接口的ILI9341液晶显示屏的控制过程。
1 硬件连接关系
本文选用ILI9341液晶屏[2]接口是16位的80并口，16位代表有16根数据线，用STM32芯片驱动一个80并口的LCD需要7个控制信号，通过SRAM控制器控制外部LCD液晶显示屏显示。图1为本文中采用的TFT型LCD硬件引脚图，共有32个功能引脚：
图1 TFT型LCD硬件引脚
LCD_CS：Chip Select片选信号，低电平有效；
RS：Register Select寄存器选择；
LCD_WR：Write写信号，低电平有效；
LCD_RD：Read读信号，低电平有效；
RESET：重启信号，低电平有效；
DB0-DB15：数据线，与STM32相应GPIO引脚相连；
BL：背光控制信号；
其中 MOSI、MISO、T_PEN、T_CS 及 CLK 引脚在内存接口控制中未用，其余引脚与STM32相应引脚相连。STM32上有FSMC接口的好处就是一旦对其设置之后，WR、RD、DB0-DB15这些控制线和数据线，都是FSMC自动控制的。
2 NOR和PSRAM的地址映射
追本溯源，为何FSMC可以用来驱动LCD，原因是FSMC的读写时序和LCD的读写时序很相似，于是把LCD当成一个外部存储器来用。利用FSMC在相应的地址读或写相关数值时，STM32的FSMC会在硬件上自动完成时序上的控制。所以我们只要设置好读写相关时序的寄存器后，FSMC就可以帮我们完成时序上的控制了。对于FSMC驱动LCD有一个比较难理解的地方就是当LCD使用16位宽度的数据传输（也就是有16条数据线）的时，HADDR和FSMC_A这个地址块的对应问题 （使用8位数据则不用考虑此问题）。
FSMC_A是STM32单片机的外部硬件接口，是物理存在的。HADDR是需要转换到外部存储器的内部AHB地址线，是STM32内部总线。当LCD的16位的80并口和STM32的FSMC接口连接好之后，我们可以进行软件编程控制HADDR，从而间接操作FSMC_A，STM32的FSMC接口将0x60000000-0x6FFFFFFF的地址用作NOR/PRAM（共256M地址范围）。存储模块分成四部分，每部分64M地址范围[1]。NOR和PSRAM的存储块选择如表1所示。
表1 NOR和PSRAM的存储块选择
本文使用NOR/SRAM的Bank1.sector4，地址位HADDR[27，26]=11，也即用FSMC_A12引脚作为数据命令区分线，0：命令，1：数据。 本文中 LCD 的 LCD_RS（命令/数据标志线）是接在STM32的外部接口FSMC_A[12]上的。
由于STM32规定当使用16位数据宽度的时候HADDR[25：1]与 FSMC_A[24：0]对应相连，HADDR[0]这个地址是没用的。外部存储器地址如表2所示。
表2 外部存储器地址
这就是当使用16位数据宽度的时候，HADDR自动右移一位对其的原理因为使用的是16位的数据宽度，所以在设置时要注意STM32内部会右移一位对齐：
3 软件配置FSMC接口
在实际编程中，根据STM32与LCD之间硬件电路连接关系，主要配置四个结构体参数[3，4]：
其中第二个结构体FSMC_NORSRAMInitStructure是FMSC接口配置最为重要的结构体，主要完成以下参数配置：
4 结束语
基于STM32的FSMC接口配置是驱动LCD正常显示的最为关键的环节，本文重点分析了FSMC接口的地址映射和软件配置，经实验验证，FSMC接口配置是可行可靠的。
