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RT8889CNN03开发板.jpg

 

单片机驱动彩屏最简方案：单片机_RA8889最小开发板驱动控制TFT彩屏介绍（一）:
本帖最后由 lcdvision 于 2024-8-23 08:46 编辑

本文介绍使用单片机+RA8889来驱动和控制彩屏的最小方案。文章从RA8889的架构功能、硬件电路设计及软件设计三个方面来说明。

小编已发布多篇文章介绍了单片机+RA8889来驱动控制彩屏，但是仍有不少单片机玩家可能对驱动彩屏还不算熟悉，在此加推一个短篇介绍系列，阅读时间不会超过半小时，定能揭开您的疑惑！

本系列文章最后一篇会有彩蛋释放，敬请跟踪阅读。


一、RA8889的硬件架构图示


此处仍不嫌啰嗦，再作一下架构说明，参下图：


主要特色：

  • 解码：JPG，AVI；支持BMP，PNG图片
  • 可外接4颗FLASH，支持Q-SPI通信模式
  • 图片显示采用DMA，不使用MCU资源
  • MCU接口丰富：8080/6800，SPI-3/4，I2C
  • 支持分辨率：最大1366 x [理论上不限高度]
  • LQFP-100封装
  • 工作温度-40~85℃



二、UI设计时重点
UI上所用到的图片、自建字库预先烧录到FLASH中，图片可以是整图，也可以是小图。

RA8889是直接从FLASH寻址读取图片、字库数据，并显示到相应的位置，可以是局部更新图片，也可以是满屏替换，相当灵活高效。

MCU只发送相应的API指令即可，提供给RA8889进行自动寻址及放置图片，指令简单，MCU会节约许多资源，即使使用SPI方式也可以得到十分快速度的画面切换。

RA8889内建绘图函数以及图形处理（剔除底色、文字上色、图片叠加运算等），基础图形处理简单快速高效。

UI界面要显示的字母，可以调用RA8889内建的字符，显示数度快，内建字符可放大1~4倍（向量放大）。

三、对FLASH容量的需求
RA8889支持JPG格式，多数UI界面可以采用JPG图片，因此FLASH容量可以很小。

可以自建全套汉字字库，比如24x24，32x32点，字库不大，可以打包存入FLASH，再利用RA8889的DMA读取，结合芯片BTE算法，可快速显示汉字。

RA8889可外接扩展4颗FLASH，一般采用NOR。一般UI设计时使用到1~2颗是够用，更何况支持JPG格式，图片容量需求更小了。

注意：请将FLASH扩展到RA8889使用，才能发挥出这颗控制芯片的优势。而不是扩展到单片机喔！将FLASH扩展到单片机使用时会大打折扣。

四、显存
RA8889内建128Mbits显存，用户可自由规划画布、图像，显存相当充裕，UI界面，需要叠放许多背景图片、图标、菜单图片等等，预先放进缓冲层，需要时直接使用BTE Memory Copy是十分方便快速。

同时也可以直接切换主界面到其它图层，切换效果可做到零延时，这个是缓存大的优点。

许多单片机玩家直接驱动串口屏，反应最大的问题是刷新慢，若用RA8889这颗芯片来驱动控制彩屏，这个问题是不存在的。

五、能做到什么效果
显示UI，简单的界面已无法满足用户群对产品的期待了，通过RA8889，完全可以将界面做得更加美观、生动、大气，同时还能加进动画效果，这一切只要使用一颗51单片机就能做得到！

六、应用举例
  • 咖啡机控制屏
  • 汽车仪表盘
  • 电力、安防仪表
  • 各种医疗器械仪表盘
  • 自动化控制仪表盘
  • 串口屏



来吧！只要一颗51单片机，就能点亮彩色的视窗！





本帖最后由 lcdvision 于 2024-8-23 21:26 编辑

单片机驱动彩屏最简方案：单片机_RA8889最小开发板驱动控制TFT彩屏介绍（二）硬件电路设计


本篇介绍电路设计。底部可下载参考电路。


一、硬件样板：

该板需要外接MCU，图示接法为SPI-4线。

可接AT043TN25和AT070TN92，及兼容接口的屏。


二、RA8889芯片引脚定义


再上一张引脚简化图，概览引脚结构：


电路中没有画MCU，需外接，采用何种接口方式，可通过PS2~0来选择。最简单的话SPI-3/4线即可。

RA8889各个VCC和LDO（1.2V）引脚均需要接旁路电容进行滤波，且放置距离芯片引脚要近一些。


三、FLASH
RA8889可外接4颗FLASH，一般建议使用NOR FLASH，基本够用了：

该设计中仅接出两颗FLASH，RA8889有两路BUS总线，每路总线可扩展2个片选，故总共可外接4颗FLASH。

FLASH是用于存放UI界面的图资，可以采用JPG格式存入，支持BMP、JPG、PNG、AVI影片，用户根据需要选择。

FLASH引脚需要上拉，一是扩展比较多颗负载重，二是在烧录时会吃多一些电流。


四、液晶屏接口

输出的TTL串联22欧姆电阻，是为了降低EMC而加。

输出配置两种接口，40PIN和50PIN，常用的4.3寸采用40PIN，7寸采用50PIN。


五、FLASH烧录口的设计

FLASH外接线进行烧录，烧录器采用CH341A即可，便宜易买。该接口引出2路BUS总线，烧录时TEST1跳线至3.3V，正常工作时取下跳线。

另外将PS2~0跳线口也放置到该连接器，通过跳线帽便于改变MCU的通信方式。


六、5V转3.3V电路

采用通用的1117-3.3芯片即可，注意芯片周围的覆铜，以便散热。


七、5V转LED背光

背光是整个电路功耗最大的一块，注意电感L2和肖特基二极管D1的覆铜，便以散热。适当调整反馈电阻R11//R12，以防电流过大，零件过热。

可以接上R9，通过RA8889的PWM0输出方波调整背光亮度。


八、LCD驱动电压

这部份功耗不大，主要是提供LCD的驱动电压，不太吃电流。

4.3寸的话不需要加这部分电路；AT070TN92则需要外加驱动电压，看是繁琐，其实和LED的升压电路大同小异。

焊接时要注意齐纳二极管D3和D6的方向，一个负压，一个正压。


九、关于地线
Layout走线时，注意电源的地单独走线、覆铜，主要是升压、和降压电路，数字地单独走线、覆铜，最终在滤波电容附近收到一起。这样做可极大地预防电源杂讯对数字电路的干扰。

本章完
单片机驱动彩屏最简方案：单片机_RA8889最小开发板驱动控制TFT彩屏介绍（三）软件设计

本篇介绍软件设计，相关代码请从本人相关文章获取，或者至官方论坛获取。


一、老样子，先上一张软件代码导图：


代码三步曲：

  • 设定通信方式（已写好各种通信方式的参考代码了）；
  • 初始化RA8889，如上图所示，看似很多，代码都是直接调用API函数；
  • 调用API函数进行界面设计，对于工业上所使用的UI，这些API足够用，也十分简洁！


二、代码要点：
1. 一些宏定义请先修改，在userdef.h
（1）显存规划：
  1. /* RA8889显存和显示配置 */
  2. #define canvas_image_width  1600                //画布宽度，设定为屏宽的n倍
  3. #define main_image_width  1600                        //图像宽度，设定为屏宽的n倍
  4. #define LCD_Width  800
  5. #define LCD_Height  480
复制代码



（2）主频配置，一般只修改SCAN_FREQ即可
  1. /* RA8889频率配置 */
  2. #define OSC_FREQ        10                        //晶振频率，外接晶振请使用10MHz
  3. #define DRAM_FREQ        133                        //SDRAM刷新频率，最高166MHz
  4. #define CORE_FREQ        120                        //RA8889核心频率，最高133MHz
  5. #define SCAN_FREQ        30                        //PCLK液晶扫描频率，最高100MHz
复制代码



（3）液晶屏型号定义，最终是在初始化中Set_LCD_Panel();执行，不同液晶屏配置不同，许多RD还不熟悉彩屏，这里先卖个关子，待后续文章另起新篇针对该项专门介绍。

下方为AT070TN92的液晶屏参数配置：
  1. #ifdef L80480R70

  3.         //**[10h]**//
  4.         Select_LCD_Sync_Mode();        // Enable XVSYNC, XHSYNC, XDE.
  5. //        Select_LCD_DE_Mode();        // XVSYNC & XHSYNC in idle state.
  6.        
  7.         PCLK_Falling();
  8. //        PCLK_Rising();

  10.         VSCAN_T_to_B();
  11.         PDATA_Set_RGB();

  13.         HSYNC_Low_Active();
  14.         VSYNC_Low_Active();
  15.         DE_High_Active();
  16. //        DE_Low_Active();

  18.         LCD_HorizontalWidth_VerticalHeight(800,480);
  19.         LCD_Horizontal_Non_Display(64);
  20.         LCD_HSYNC_Start_Position(208);
  21.         LCD_HSYNC_Pulse_Width(24);
  22.         LCD_Vertical_Non_Display(16);
  23.         LCD_VSYNC_Start_Position(22);
  24.         LCD_VSYNC_Pulse_Width(16);

  26. #endif
复制代码




下方为AT043TN25的液晶屏参数配置：
  1. #ifdef AT043TN25

  3.     //**[10h]**//
  4.     //Select_LCD_Sync_Mode();        // Enable XVSYNC, XHSYNC, XDE.
  5.     Select_LCD_DE_Mode(); // XVSYNC & XHSYNC in idle state.

  7.     //        PCLK_Rising();
  8.     PCLK_Falling();
  9.     VSCAN_T_to_B();
  10.     PDATA_Set_RGB();

  12.     //**[13h]**//
  13.     HSYNC_Low_Active();
  14.     VSYNC_Low_Active();
  15.     DE_High_Active();
  16.     //        DE_Low_Active();
  17.     //------------------------------------
  18.     //**[14h][15h][1Ah][1Bh]**//
  19.     LCD_HorizontalWidth_VerticalHeight(480, 272); // LCD Resolution 480x272。
  20.     //**[16h][17h]**//
  21.     LCD_Horizontal_Non_Display(38); // 480x272，HSYNC Back Porch=38。
  22.     //**[18h]**//
  23.     LCD_HSYNC_Start_Position(20); // 480x272 HSYNC Front Porch = 20。
  24.     //**[19h]**//
  25.     LCD_HSYNC_Pulse_Width(20); // 480x272，HSYNC Pulse Width=5~30,set 20。
  26.     //**[1Ch][1Dh]**//
  27.     LCD_Vertical_Non_Display(4); // 480x272，VSYNC Back Porch =4。
  28.     //**[1Eh]**//
  29.     LCD_VSYNC_Start_Position(15); // 480x272，VSYNC Front Porch =15。
  30.     //**[1Fh]**//
  31.     LCD_VSYNC_Pulse_Width(3); // 480x272，VSYNC Pulse Width =3。

  33. #endif
复制代码


参考演示程序已经预设各种分辨率的液晶屏参数配置，可以直接代入测试，再进行微调。使用上非常简单！


（4）MCU通信方式和显示色深定义：
  1. /*==== MCU接口通信位数和显示色深定义 ====*/
  2. //#define MCU_8bit_ColorDepth_8bpp  
  3. //#define MCU_8bit_ColorDepth_16bpp
  4. #define MCU_8bit_ColorDepth_24bpp
  5. //#define MCU_16bit_ColorDepth_16bpp
  6. //#define MCU_16bit_ColorDepth_24bpp_Mode_1
  7. //#define MCU_16bit_ColorDepth_24bpp_Mode_2
复制代码



2. 延时函数
使用毫秒即可，请依照自己的MCU主频调整延时长度：
  1. void delay_ms(unsigned int n);
复制代码



三、进行UI界面设计
底层封装好API函数了，存放在RA8889_API.c（51单片机请改用RA8889_API_51.c），每个函数头均有用法说明，不明白请进函数查阅详细参数说明。并且所有代码透明，感兴趣的话请进入函数查看底层寄存器的设定。

UI界面基础三要素为 绘图、显示文字、显示图片， 这些都是RA8889硬件支持的功能，显示速度很快！如下列举主要的显示函数：
  1. /* MCU直接写点，基础函数 */
  2. void putPixel(unsigned short x,unsigned short y,unsigned long color);

  4. /* 数据直接写显存 */
  5. void MPU8_8bpp_Memory_Write (unsigned short x,unsigned short y,unsigned short w ,unsigned short h ,const unsigned char *data_array);
  6. void MPU8_16bpp_Memory_Write (unsigned short x,unsigned short y,unsigned short w ,unsigned short h ,const unsigned char *data_array);
  7. void MPU8_24bpp_Memory_Write (unsigned short x,unsigned short y,unsigned short w ,unsigned short h ,const unsigned char *data_array);
  8. void MPU16_16bpp_Memory_Write (unsigned short x,unsigned short y,unsigned short w ,unsigned short h ,const unsigned short *data_array);
  9. void MPU16_24bpp_Mode1_Memory_Write (unsigned short x,unsigned short y,unsigned short w ,unsigned short h ,const unsigned short *data_array);
  10. void MPU16_24bpp_Mode2_Memory_Write (unsigned short x,unsigned short y,unsigned short w ,unsigned short h ,const unsigned short *data_array);

  12. /* 绘图：各种几何图形（硬件实现，高速） */
  13. void Draw_Line(unsigned long LineColor,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X2,unsigned short Y2);
  14. void Draw_Triangle(unsigned long ForegroundColor,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X2,unsigned short Y2,unsigned short X3,unsigned short Y3);
  15. void Draw_Triangle_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X2,unsigned short Y2,unsigned short X3,unsigned short Y3);
  16. void Draw_Circle(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short R);
  17. void Draw_Circle_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short R);
  18. void Draw_Ellipse(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  19. void Draw_Ellipse_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  20. void Draw_Left_Up_Curve(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  21. void Draw_Left_Up_Curve_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  22. void Draw_Right_Down_Curve(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  23. void Draw_Right_Down_Curve_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  24. void Draw_Right_Up_Curve(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  25. void Draw_Right_Up_Curve_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  26. void Draw_Left_Down_Curve(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  27. void Draw_Left_Down_Curve_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short XCenter,unsigned short YCenter,unsigned short X_R,unsigned short Y_R);
  28. void Draw_Square(unsigned long ForegroundColor,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X2,unsigned short Y2);
  29. void Draw_Square_Fill(unsigned long ForegroundColor,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X2,unsigned short Y2);
  30. void Draw_Circle_Square(unsigned long ForegroundColor,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X2,unsigned short Y2,unsigned short R,unsigned short Y_R);


  33. /* 内存操作：复制、运算、剔除底色、单色延展彩色、淡入淡出（硬件实现，快速） */
  34. void BTE_Memory_Copy(unsigned long S0_Addr,unsigned short S0_W,unsigned short XS0,unsigned short YS0,unsigned long S1_Addr,unsigned short S1_W,unsigned short XS1,unsigned short YS1,unsigned long Des_Addr,unsigned short Des_W, unsigned short XDes,unsigned short YDes,unsigned int ROP_Code,unsigned short X_W,unsigned short Y_H);
  35. void BTE_Memory_Copy_Chroma_key(unsigned long S0_Addr,unsigned short S0_W,unsigned short XS0,unsigned short YS0,unsigned long Des_Addr,unsigned short Des_W, unsigned short XDes,unsigned short YDes,unsigned long Background_color,unsigned short X_W,unsigned short Y_H);
  36. void BTE_MCU_Write_MCU_8bit(unsigned long S1_Addr,unsigned short S1_W,unsigned short XS1,unsigned short YS1,unsigned long Des_Addr,unsigned short Des_W, unsigned short XDes,unsigned short YDes,unsigned int ROP_Code,unsigned short X_W,unsigned short Y_H,const unsigned char *data_array);
  37. void BTE_MCU_Write_MCU_16bit(unsigned long S1_Addr,unsigned short S1_W,unsigned short XS1,unsigned short YS1,unsigned long Des_Addr,unsigned short Des_W, unsigned short XDes,unsigned short YDes,unsigned int ROP_Code,unsigned short X_W,unsigned short Y_H,const unsigned short *data_array);


  40. /* DMA功能，快速显示图片（JPG，BMP），播放AVI影片 */
  41. void DMA_24bit(unsigned char Clk ,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X_W,unsigned short Y_H ,unsigned short P_W ,unsigned long Addr);
  42. void DMA_32bit(unsigned char Clk ,unsigned short X1,unsigned short Y1,unsigned short X_W,unsigned short Y_H ,unsigned short P_W,unsigned long Addr);
  43. void JPG_NOR (unsigned long addr,unsigned long JPGsize,unsigned long IDEC_canvas_width,unsigned short x,unsigned short y);
  44. void AVI_NOR(unsigned long addr,unsigned long videosize,unsigned long shadow_buffer_addr,unsigned long PIP_buffer_addr,unsigned long x,unsigned long y,unsigned long height,unsigned long width,unsigned long PIP_width);
复制代码



四、彩蛋
我们已经开发好一款新的RA8889开发板，简单易用，使用您的单片机，通过并口或者串口直接连接即可，外接一片AT043TN25或者AT070TN92，只要接口兼容，通通都能点！


RA8889精简版：RA6809，该芯片仅提供SPI接口与MCU通信，但功能上和RA8889完全一样！更详细信息请关注我们的产品开发进展！


以下效果使用51单片机STC8H8K64U+RA8889/RA6809开发板+1024x600/800x480彩屏进行演示：
https://www.bilibili.com/video/BV19SHhexE8r/?share_source=copy_web&vd_source=c0cd4c87f6dcc19bcebab2f4cf3c40db
STC8H8K64U单片机板+RA8889/RA6809开发板控制彩屏效果演示图：

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