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TFT_STM32F103C8

本项目是一个基于 STM32F103C8 微控制器的 TFT 液晶屏幕驱动库，使用 HAL 库、SPI 通信和 DMA 传输（可选）。

功能特性

  • 支持驱动芯片:
    • ST7735 1.8寸屏幕，像素128*160
    • ST7789V3 1.69寸屏幕，像素240*320
    • 其他驱动文件请在TFT_init中添加
  • 多屏幕支持:
    • 支持多个TFT屏幕同时显示不同内容
    • 每个屏幕拥有独立的参数配置和缓冲区
    • 可以指定不同的SPI接口和GPIO引脚
    • 支持多种屏幕布局和显示模式
  • 底层接口:
    • SPI 通信，支持 DMA 传输以提高效率。
    • 可配置的绘图缓冲区 (TFT_BUFFER_SIZE in TFT_config.h)。
    • GPIO 控制 (RES, DC, CS, BLK)。
    • 支持RGB颜色转换功能 (TFT_RGB 可将RGB888格式转换为RGB565)。
  • CAD绘图:
    • 填充区域 (TFT_Fill_Area) - 支持 DMA
    • 绘制点 (TFT_Draw_Point)
    • 绘制多点 (TFT_Draw_MultiPoint)
    • 绘制直线、水平线、垂直线 (TFT_Draw_Line, TFT_Draw_Fast_HLine, TFT_Draw_Fast_VLine)
    • 绘制矩形 (TFT_Draw_Rectangle)
    • 填充矩形 (TFT_Fill_Rectangle) - 支持 DMA
    • 绘制圆 (TFT_Draw_Circle)
    • 填充圆 (TFT_Fill_Circle)
    • 绘制三角形 (TFT_Draw_Triangle)
    • 填充三角形 (TFT_Fill_Triangle)
    • 绘制圆角矩形 (TFT_Draw_Rounded_Rectangle)
    • 填充圆角矩形 (TFT_Fill_Rounded_Rectangle)
    • 绘制椭圆 (TFT_Draw_Ellipse)
    • 填充椭圆 (TFT_Fill_Ellipse)
    • 绘制二阶贝塞尔曲线 (TFT_Draw_Bezier2)
    • 绘制多边形 (TFT_Draw_Polygon)
    • 填充多边形 (TFT_Fill_Polygon)
    • 绘制圆弧 (TFT_Draw_Arc)
    • 绘制四分之一圆弧 (TFT_Draw_Quarter_Circle)
    • 填充四分之一圆弧 (TFT_Fill_Quarter_Circle)
  • 文本显示:
    • 显示 ASCII 字符 (TFT_Show_Char)
    • 显示 ASCII 字符串 (TFT_Show_String)
    • 支持多种字号 (如 8x16, 16x32，具体见 font.h)
    • 支持背景透明/不透明模式
    • (注意: 中文字符显示功能可能需要额外字体支持和函数实现，当前版本主要关注 ASCII)
  • 图片显示:
    • (需要相应函数实现，如 TFT_Show_Picture，当前版本未包含)

硬件要求

  • MCU: STM32F103C8Tx (或其他兼容 HAL 库的 STM32 型号)
  • 屏幕: 1.8寸 TFT 液晶屏 (或其他尺寸，只要驱动是 ST7735S/R)
  • 接口: SPI (本项目默认使用 SPI1)
  • 引脚连接: (请根据 Core/Inc/TFTh/TFT_config.h 和 CubeMX 配置确认)
    • SPI SCK, MOSI
    • TFT_RES (复位)
    • TFT_DC (数据/命令)
    • TFT_CS (片选)
    • TFT_BLK (背光控制)

软件与环境

  • 开发环境: STM32CubeIDE 或 STM32CubeMX 或 VScode直接打开
  • 库: STM32 HAL 库
  • 字体: 包含 ASCII 字模数据 (Core/Src/TFTc/font.c, Core/Inc/TFTh/font.h)

如何配置和使用

1. 导入文件

  • 需要移植的代码是TFTh和TFTc两个文件夹及内容
  • 如果你使用的是STM32CubeIDE,把TFTh文件夹放到Inc里，把TFTc文件夹放到Src里，结构如下
Core/
├── Inc/
│   ├── TFTh/           # TFT 驱动头文件
│   │   ├── font.h
│   │   ├── TFT_CAD.h     # 绘图和显示函数声明
│   │   ├── TFT_config.h  # 配置 (引脚, 方向, 缓冲区, 颜色)
│   │   ├── TFT_init.h    # 初始化函数声明
│   │   └── TFT_io.h      # 底层 IO 函数声明 (SPI, GPIO)
│   ├── main.h
│   ├── gpio.h
│   ├── spi.h
│   ├── dma.h
│   └── ...             # 其他 HAL 配置头文件
└── Src/
    ├── TFTc/           # TFT 驱动源文件
    │   ├── font.c
    │   ├── TFT_CAD.c     # 绘图和显示函数实现
    │   ├── TFT_init.c    # 初始化函数实现
    │   └── TFT_io.c      # 底层 IO 函数实现
    ├── main.c          # 主程序
    ├── gpio.c
    ├── spi.c
    ├── dma.c
    └── ...             # 其他 HAL 驱动和系统文件
Drivers/                # HAL 库和 CMSIS 文件
...                     # 其他项目文件 (构建输出, 配置等)

2. STM32CubeMX 配置

  • SPI 配置:
    • 启用你选择的 SPI 外设 (例如 SPI1)。
    • 模式: 设置为 Full-Duplex Master。
    • 硬件 NSS 信号: 设置为 Disable (我们将使用软件控制 CS 引脚)。
    • 数据大小: 设置为 8 Bits。
    • First Bit: 设置为 MSB First。
    • 时钟极性 (CPOL): 设置为 Low。
    • 时钟相位 (CPHA): 设置为 1 Edge (或根据你的屏幕数据手册调整，通常是 Low 和 1 Edge 或 Low 和 2 Edge)。
    • 波特率: 根据你的系统时钟和屏幕规格设置一个合适的值 (例如 18 MHz 或 36 MHz)。
    • DMA 设置 (可选但推荐):
      • 在 DMA Settings 选项卡中，为 SPI 的 TX 添加一个 DMA 请求。
      • 选择一个 DMA 通道。
      • 模式: 设置为 Normal。
      • 方向: 设置为 Memory to Peripheral。
      • 优先级: 设置为 Medium 或 High。
      • 数据宽度: Increment Address 应勾选 Memory，不勾选 Peripheral。数据宽度设置为 Byte。
  • GPIO 配置:
    • SPI 引脚: CubeMX 会自动配置 SCK 和 MOSI 引脚为 Alternate Function Push Pull。
    • 控制引脚:
      • 配置 TFT_RES, TFT_DC, TFT_CS, TFT_BLK 对应的 GPIO 引脚为 GPIO_Output 模式。
      • 设置输出电平为 High (CS 和 BLK 通常初始为高电平)。
      • 设置输出速度为 High 或 Very High。
      • 用户标签: 强烈建议为这些引脚添加用户标签 (User Label)，例如 TFT_RES, TFT_DC, TFT_CS, TFT_BLK。这将生成相应的宏定义在 main.h 中，方便代码引用。
  • 时钟配置: 确保 SPI 外设的时钟已启用，并且系统时钟配置正确。
  • 生成代码: 生成 CubeMX 项目代码。

3. TFT 驱动库配置 (Core/Inc/TFTh/TFT_config.h)

打开 TFT_config.h 文件进行以下配置：

  • #define STM32HAL: 确保此行已定义，表示使用 STM32 HAL 库。
  • TFT_BUFFER_SIZE: 定义绘图缓冲区的大小（字节）。推荐使用 1024 到 4096 之间的值，以优化 DMA 传输性能。例如 4096。
  • DISPLAY_DIRECTION: 非常重要。根据你的屏幕型号（ST7735S 红板或 ST7735R 黑板）和期望的显示方向（0°, 90°, 180°, 270°）选择合适的值。注释中有详细说明不同值的含义和对应的屏幕类型/颜色顺序 (BGR/RGB)。
    • 例如，对于 ST7735R 黑板，竖屏（0度）可能使用 4，横屏（90度）可能需要添加新的定义或调整现有定义。对于 ST7735S 红板，竖屏（0度）使用 0。
  • TFT_X_OFFSET, TFT_Y_OFFSET: 如果你的屏幕显示内容有偏移，调整这些值（像素单位）来校正。默认值通常适用于某些常见模块，但可能需要根据实际情况修改。
  • 颜色定义: 文件末尾预定义了一些常用颜色 (RGB565 格式)，你可以根据需要添加更多颜色。

4. 引脚宏定义确认/修改 (Core/Inc/TFTh/TFT_io.h)

打开 TFT_io.h 文件，检查或修改以下宏定义，确保它们与你在 CubeMX 中设置的 GPIO 用户标签或引脚定义一致：

  • TFT_RES_GPIO_Port, TFT_RES_Pin
  • TFT_DC_GPIO_Port, TFT_DC_Pin
  • TFT_CS_GPIO_Port, TFT_CS_Pin
  • TFT_BLK_GPIO_Port, TFT_BLK_Pin

如果 CubeMX 生成的宏名称不同（例如，如果你没有使用用户标签），你需要将这里的宏定义修改为 CubeMX 生成的实际名称 (通常在 main.h 中可以找到)。

5. 集成到 main.c

  • 包含头文件: 
    #include "TFTh/TFT_init.h" // 包含初始化函数
#include "TFTh/TFT_CAD.h"  // 包含绘图函数
#include "TFTh/TFT_text.h" // 包含文本显示函数
  • 初始化: 在 main 函数的 /* USER CODE BEGIN 2 */ 部分，调用 TFT 初始化函数，并传入配置好的 SPI 句柄指针： 
    // 假设你的 SPI 句柄是 hspi1
extern SPI_HandleTypeDef hspi1;
TFT_Init_ST7735(&hspi1); // 初始化 ST7735 驱动
  • 调用绘图/显示函数: 在需要的地方调用 TFT_CAD.h 和 TFT_text.h 中声明的函数来操作屏幕。 
    // 清屏为白色
TFT_Fill_Area(0, 0, TFT_WIDTH, TFT_HEIGHT, WHITE);

// 在 (10, 10) 处显示红色 "Hello" (字体大小16, 不透明背景)
TFT_Show_String(10, 10, (uint8_t*)"Hello", RED, WHITE, 16, 0);

// 绘制一个蓝色圆心在 (64, 64)，半径为 20 的圆
TFT_Draw_Circle(64, 64, 20, BLUE);

// 使用 DMA 填充一个黄色矩形
TFT_Fill_Rectangle(20, 80, 100, 120, YELLOW);

6. 多屏幕显示配置

  • 声明多个TFT屏幕句柄:

    TFT_HandleTypeDef htft1; // 第一个TFT屏幕
TFT_HandleTypeDef htft2; // 第二个TFT屏幕

  • 初始化多个TFT屏幕:

    // 初始化第一个TFT屏幕
TFT_Init_Instance(&htft1, &hspi1, TFT1_CS_GPIO_Port, TFT1_CS_Pin);
TFT_Config_Pins(&htft1, TFT1_DC_GPIO_Port, TFT1_DC_Pin,
                TFT1_RES_GPIO_Port, TFT1_RES_Pin,
                TFT1_BL_GPIO_Port, TFT1_BL_Pin);
TFT_Config_Display(&htft1, 2, 2, 1); // 设置方向、X/Y偏移
TFT_IO_Init(&htft1); // 初始化IO层
TFT_Init_ST7735S(&htft1); // ST7735S屏幕初始化

// 初始化第二个TFT屏幕
TFT_Init_Instance(&htft2, &hspi2, TFT2_CS_GPIO_Port, TFT2_CS_Pin);
TFT_Config_Pins(&htft2, TFT2_DC_GPIO_Port, TFT2_DC_Pin,
                TFT2_RES_GPIO_Port, TFT2_RES_Pin,
                TFT2_BL_GPIO_Port, TFT2_BL_Pin);
TFT_Config_Display(&htft2, 2, 2, 1); // 设置方向、X/Y偏移
TFT_IO_Init(&htft2); // 初始化IO层
TFT_Init_ST7735S(&htft2); // ST7735S屏幕初始化

  • 操作多个屏幕:

    // 操作第一个屏幕
TFT_Fill_Screen(&htft1, BLACK);
TFT_Show_String(&htft1, 10, 10, (uint8_t *)"Screen 1", WHITE, BLACK, 16, 0);

// 同时操作第二个屏幕
TFT_Fill_Screen(&htft2, BLUE);
TFT_Show_String(&htft2, 10, 10, (uint8_t *)"Screen 2", WHITE, BLUE, 16, 0);

注意事项

  • 坐标系统: 所有坐标均从左上角 (0, 0) 开始。
  • 颜色格式: 颜色使用 RGB565 格式 (16位)。
  • DMA: 使用 DMA 可以显著提高大面积填充（如 TFT_Fill_Area, TFT_Fill_Rectangle）的效率。确保 CubeMX 中正确配置了 SPI TX DMA。
  • 缓冲区: TFT_BUFFER_SIZE 影响 DMA 传输效率和内存占用。如果内存紧张，可以适当减小此值，但可能会降低 DMA 性能。
  • 阻塞与非阻塞: 当前的 SPI 传输函数 (TFT_Write_Data, TFT_Write_Cmd, TFT_Buffer_Write16) 可能是阻塞的（等待传输完成）。如果需要非阻塞操作，需要修改 TFT_io.c 中的 SPI/DMA 调用方式并处理完成中断。
  • 多屏共享SPI: 如果多个屏幕共用一个SPI接口，需要确保操作不会产生冲突，驱动库会自动管理CS信号以确保正确的屏幕选择。

更新日志

  • 2025/4/21:
    • 重构TFT驱动库，支持多屏同时显示功能
    • 添加基于实例的TFT_HandleTypeDef结构体，每个屏幕可独立配置参数
    • 实现设备注册和DMA中断智能处理机制
    • 更新所有绘图函数支持多实例操作
    • 优化内存管理，支持动态调整每个屏幕的缓冲区大小
  • 2025/4/20:
    • 更新 README，详细说明功能、使用方法、CubeMX 配置和 TFT_config.h 设置。
    • 完善硬件抽象层
    • 添加高级CAD绘图功能，包括椭圆、贝塞尔曲线、多边形、圆弧等。
    • 更新测试程序，验证新增功能。一个帧率测试程序和一个画图测试程序已经添加到Example文件夹中
  • 2025/4/19:
    • 改进代码可读性：使用更清晰的变量名并添加中文注释 (TFT_CAD.c, TFT_io.c, TFT_CAD.h, TFT_io.h)。
    • 增加 SPI 缓冲区 (TFT_BUFFER_SIZE) 和 DMA 支持，大幅提升填充效率。
    • 完善绘图算法，部分绘图函数应用 DMA。
  • 2025/4/18:
    • 开始重新整理工程。
    • 优化注释风格。
    • 将 u8/u16/u32 类型替换为标准的 uint8_t/uint16_t/uint32_t。
    • 将函数名前缀从 LCD_ 修改为 TFT_。
    • 更新 README 文件。

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STM32上的TFT屏幕驱动库

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stm32 tft-display

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