單片機驅動彩屏最簡方案：單片機_RA8889最小開發板驅動控制TFT彩屏介紹（一）

本文介紹使用單片機+RA8889來驅動和控制彩屏的最小方案。文章從RA8889的架構功能、硬件電路設計及軟件設計三個方面來說明。

小編已發布多篇文章介紹了單片機+RA8889來驅動控制彩屏，但是仍有不少單片機玩家可能對驅動彩屏還不算熟悉，在此加推一個短篇介紹系列，閱讀時間不會超過半小時，定能揭開您的疑惑！

本系列文章最后一篇會有彩蛋釋放，敬請跟蹤閱讀。


一、RA8889的硬件架構圖示


此處仍不嫌啰嗦，再作一下架構說明，參下圖：


主要特色：

• 解碼：JPG，AVI；支持BMP，PNG圖片
• 可外接4顆FLASH，支持Q-SPI通信模式
• 圖片顯示采用DMA，不使用MCU資源
• MCU接口豐富：8080/6800，SPI-3/4，I2C
• 支持分辨率：最大1366 x [理論上不限高度]
• LQFP-100封裝
• 工作溫度-40~85℃
  

二、UI設計時重點
UI上所用到的圖片、自建字庫預先燒錄到FLASH中，圖片可以是整圖，也可以是小圖。

RA8889是直接從FLASH尋址讀取圖片、字庫數據，并顯示到相應的位置，可以是局部更新圖片，也可以是滿屏替換，相當靈活高效。

MCU只發送相應的API指令即可，提供給RA8889進行自動尋址及放置圖片，指令簡單，MCU會節約許多資源，即使使用SPI方式也可以得到十分快速度的畫面切換。

RA8889內建繪圖函數以及圖形處理（剔除底色、文字上色、圖片疊加運算等），基礎圖形處理簡單快速高效。

UI界面要顯示的字母，可以調用RA8889內建的字符，顯示數度快，內建字符可放大1~4倍（向量放大）。

三、對FLASH容量的需求
RA8889支持JPG格式，多數UI界面可以采用JPG圖片，因此FLASH容量可以很小。

可以自建全套漢字字庫，比如24x24，32x32點，字庫不大，可以打包存入FLASH，再利用RA8889的DMA讀取，結合芯片BTE算法，可快速顯示漢字。

RA8889可外接擴展4顆FLASH，一般采用NOR。一般UI設計時使用到1~2顆是夠用，更何況支持JPG格式，圖片容量需求更小了。

注意：請將FLASH擴展到RA8889使用，才能發揮出這顆控制芯片的優勢。而不是擴展到單片機喔！將FLASH擴展到單片機使用時會大打折扣。

四、顯存
RA8889內建128Mbits顯存，用戶可自由規劃畫布、圖像，顯存相當充裕，UI界面，需要疊放許多背景圖片、圖標、菜單圖片等等，預先放進緩沖層，需要時直接使用BTE Memory Copy是十分方便快速。

同時也可以直接切換主界面到其它圖層，切換效果可做到零延時，這個是緩存大的優點。

許多單片機玩家直接驅動串口屏，反應最大的問題是刷新慢，若用RA8889這顆芯片來驅動控制彩屏，這個問題是不存在的。

五、能做到什么效果
顯示UI，簡單的界面已無法滿足用戶群對產品的期待了，通過RA8889，完全可以將界面做得更加美觀、生動、大氣，同時還能加進動畫效果，這一切只要使用一顆51單片機就能做得到！

六、應用舉例

• 咖啡機控制屏
• 汽車儀表盤
• 電力、安防儀表
• 各種醫療器械儀表盤
• 自動化控制儀表盤
• 串口屏
  

來吧！只要一顆51單片機，就能點亮彩色的視窗！

單片機驅動彩屏最簡方案：單片機_RA8889最小開發板驅動控制TFT彩屏介紹（二）硬件電路設計


本篇介紹電路設計。底部可下載參考電路。


一、硬件樣板：

該板需要外接MCU，圖示接法為SPI-4線。

可接AT043TN25和AT070TN92，及兼容接口的屏。


二、RA8889芯片引腳定義


再上一張引腳簡化圖，概覽引腳結構：


電路中沒有畫MCU，需外接，采用何種接口方式，可通過PS2~0來選擇。最簡單的話SPI-3/4線即可。

RA8889各個VCC和LDO（1.2V）引腳均需要接旁路電容進行濾波，且放置距離芯片引腳要近一些。


三、FLASH
RA8889可外接4顆FLASH，一般建議使用NOR FLASH，基本夠用了：

該設計中僅接出兩顆FLASH，RA8889有兩路BUS總線，每路總線可擴展2個片選，故總共可外接4顆FLASH。

FLASH是用于存放UI界面的圖資，可以采用JPG格式存入，支持BMP、JPG、PNG、AVI影片，用戶根據需要選擇。

FLASH引腳需要上拉，一是擴展比較多顆負載重，二是在燒錄時會吃多一些電流。


四、液晶屏接口

輸出的TTL串聯22歐姆電阻，是為了降低EMC而加。

輸出配置兩種接口，40PIN和50PIN，常用的4.3寸采用40PIN，7寸采用50PIN。


五、FLASH燒錄口的設計

FLASH外接線進行燒錄，燒錄器采用CH341A即可，便宜易買。該接口引出2路BUS總線，燒錄時TEST1跳線至3.3V，正常工作時取下跳線。

另外將PS2~0跳線口也放置到該連接器，通過跳線帽便于改變MCU的通信方式。


六、5V轉3.3V電路

采用通用的1117-3.3芯片即可，注意芯片周圍的覆銅，以便散熱。


七、5V轉LED背光

背光是整個電路功耗最大的一塊，注意電感L2和肖特基二極管D1的覆銅，便以散熱。適當調整反饋電阻R11//R12，以防電流過大，零件過熱。

可以接上R9，通過RA8889的PWM0輸出方波調整背光亮度。


八、LCD驅動電壓

這部份功耗不大，主要是提供LCD的驅動電壓，不太吃電流。

4.3寸的話不需要加這部分電路；AT070TN92則需要外加驅動電壓，看是繁瑣，其實和LED的升壓電路大同小異。

焊接時要注意齊納二極管D3和D6的方向，一個負壓，一個正壓。


九、關于地線
Layout走線時，注意電源的地單獨走線、覆銅，主要是升壓、和降壓電路，數字地單獨走線、覆銅，最終在濾波電容附近收到一起。這樣做可極大地預防電源雜訊對數字電路的干擾。

本章完

單片機驅動彩屏最簡方案：單片機_RA8889最小開發板驅動控制TFT彩屏介紹（三）軟件設計

本篇介紹軟件設計，相關代碼請從本人相關文章獲取，或者至官方論壇獲取。


一、老樣子，先上一張軟件代碼導圖：


代碼三步曲：

• 設定通信方式（已寫好各種通信方式的參考代碼了）；
• 初始化RA8889，如上圖所示，看似很多，代碼都是直接調用API函數；
• 調用API函數進行界面設計，對于工業上所使用的UI，這些API足夠用，也十分簡潔！
  

二、代碼要點：
1. 一些宏定義請先修改，在userdef.h
（1）顯存規劃：

1. /* RA8889顯存和顯示配置 */
   
2. #define canvas_image_width  1600                //畫布寬度，設定為屏寬的n倍
   
3. #define main_image_width  1600                        //圖像寬度，設定為屏寬的n倍
   
4. #define LCD_Width  800
   
5. #define LCD_Height  480

復制代碼

（2）主頻配置，一般只修改SCAN_FREQ即可

1. /* RA8889頻率配置 */
   
2. #define OSC_FREQ        10                        //晶振頻率，外接晶振請使用10MHz
   
3. #define DRAM_FREQ        133                        //SDRAM刷新頻率，最高166MHz
   
4. #define CORE_FREQ        120                        //RA8889核心頻率，最高133MHz
   
5. #define SCAN_FREQ        30                        //PCLK液晶掃描頻率，最高100MHz

復制代碼

（3）液晶屏型號定義，最終是在初始化中Set_LCD_Panel();執行，不同液晶屏配置不同，許多RD還不熟悉彩屏，這里先賣個關子，待后續文章另起新篇針對該項專門介紹。

下方為AT070TN92的液晶屏參數配置：

1. #ifdef L80480R70
   
2. 
   
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();
   
9. 
   
10.         VSCAN_T_to_B();
    
11.         PDATA_Set_RGB();
    
12. 
    
13.         HSYNC_Low_Active();
    
14.         VSYNC_Low_Active();
    
15.         DE_High_Active();
    
16. //        DE_Low_Active();
    
17. 
    
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);
    
25. 
    
26. #endif

復制代碼

下方為AT043TN25的液晶屏參數配置：

1. #ifdef AT043TN25
   
2. 
   
3.     //**[10h]**//
   
4.     //Select_LCD_Sync_Mode();        // Enable XVSYNC, XHSYNC, XDE.
   
5.     Select_LCD_DE_Mode(); // XVSYNC & XHSYNC in idle state.
   
6. 
   
7.     //        PCLK_Rising();
   
8.     PCLK_Falling();
   
9.     VSCAN_T_to_B();
   
10.     PDATA_Set_RGB();
    
11. 
    
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。
    
32. 
    
33. #endif

復制代碼

參考演示程序已經預設各種分辨率的液晶屏參數配置，可以直接代入測試，再進行微調。使用上非常簡單！


（4）MCU通信方式和顯示色深定義：

1. /*==== MCU接口通信位數和顯示色深定義 ====*/
   
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

復制代碼

2. 延時函數
使用毫秒即可，請依照自己的MCU主頻調整延時長度：

1. void delay_ms(unsigned int n);

復制代碼

三、進行UI界面設計
底層封裝好API函數了，存放在RA8889_API.c（51單片機請改用RA8889_API_51.c），每個函數頭均有用法說明，不明白請進函數查閱詳細參數說明。并且所有代碼透明，感興趣的話請進入函數查看底層寄存器的設定。

UI界面基礎三要素為 繪圖、顯示文字、顯示圖片， 這些都是RA8889硬件支持的功能，顯示速度很快！如下列舉主要的顯示函數：

1. /* MCU直接寫點，基礎函數 */
   
2. void putPixel(unsigned short x,unsigned short y,unsigned long color);
   
3. 
   
4. /* 數據直接寫顯存 */
   
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);
    
11. 
    
12. /* 繪圖：各種幾何圖形（硬件實現，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);
    
31. 
    
32. 
    
33. /* 內存操作：復制、運算、剔除底色、單色延展彩色、淡入淡出（硬件實現，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);
    
38. 
    
39. 
    
40. /* DMA功能，快速顯示圖片（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);

復制代碼

四、彩蛋
我們已經開發好一款新的RA8889開發板，簡單易用，使用您的單片機，通過并口或者串口直接連接即可，外接一片AT043TN25或者AT070TN92，只要接口兼容，通通都能點！


RA8889精簡版：RA6809，該芯片僅提供SPI接口與MCU通信，但功能上和RA8889完全一樣！更詳細信息請關注我們的產品開發進展！


以下效果使用51單片機STC8H8K64U+RA8889/RA6809開發板+1024x600/800x480彩屏進行演示：

STC8H8K64U單片機板+RA8889/RA6809開發板控制彩屏效果演示圖：

有沒有興趣？來官方論壇來了解：單片機的視窗