第二十二章 ESP32S3 SPI_LCD 实验
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种高速、全双工、同步的串行通信协议，由摩托罗拉公司（Motorola）推出，广泛应用于微控制器与各种外围设备之间的短距离通信。SPI 是一种高速的全双工、同步、串行的通信总线，已经广泛应用在众多 MCU、存储芯片、 AD转换器和 LCD 之间。SPI 通信跟 IIC 通信一样，通信总线上允许挂载一个主设备和一个或者多
本章将学习 ESP32-S3 的硬件 SPI 接口，使用 SPI 接口去驱动 LCD 屏。在本章中，实现和 LCD 屏之间的通信，实现 ASCII 字符、彩色、图片和图形的显示。
本章分为如下几个小节：
22.1 SPI 与 LCD 简介
22.2 硬件设计
22.3 程序设计
22.4 下载验证
22.1 SPI 与 LCD 简介
22.1.1 SPI 介绍
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种高速、全双工、同步的串行通信协议，由摩托罗拉公司（Motorola）推出，广泛应用于微控制器与各种外围设备之间的短距离通信。SPI 是一种高速的全双工、同步、串行的通信总线，已经广泛应用在众多 MCU、存储芯片、 AD转换器和 LCD 之间。
SPI 通信跟 IIC 通信一样，通信总线上允许挂载一个主设备和一个或者多个从设备。为了跟从设备进行通信，一个主设备至少需要 4 跟数据线，分别为：
MOSI（Master Out / Slave In）：主数据输出，从数据输入，用于主机向从机发送数据。
MISO（Master In / Slave Out）：主数据输入，从数据输出，用于从机向主机发送数据。
SCLK（Serial Clock）：时钟信号，由主设备产生，决定通信的速率。
CS（Chip Select）：从设备片选信号，由主设备产生，低电平时选中从设备。
多从机 SPI 通信网络连接如下图所示。
图 22.1.1.1 多从机 SPI 通信网络图
从上图可以知道， MOSI、 MISO、 SCLK 引脚连接 SPI 总线上每一个设备，如果 CS 引脚为低电平，则从设备只侦听主机并与主机通信。 SPI主设备一次只能和一个从设备进行通信。如果主设备要和另外一个从设备通信，必须先终止和当前从设备通信，否则不能通信。
SPI 通信有 4 种不同的模式，不同的从机可能在出厂时就配置为某种模式，这是不能改变的。通信双方必须工作在同一模式下，才能正常进行通信，所以可以对主机的 SPI 模式进行配置。SPI 通信模式是通过配置 CPOL（时钟极性）和 CPHA（时钟相位）来选择的。
CPOL，详称 Clock Polarity，就是时钟极性，当主从机没有数据传输的时候即空闲状态，SCL 线的电平状态，假如空闲状态是高电平， CPOL=1；若空闲状态时低电平，那么 CPOL = 0。
CPHA，详称 Clock Phase，就是时钟相位，实质指的是数据的采样时刻。 CPHA = 0 表示数据的采样是从第 1 个边沿信号上即奇数边沿，具体是上升沿还是下降沿的问题，是由 CPOL 决定的。 CPHA=1 表示数据采样是从第 2 个边沿即偶数边沿。
SPI 的 4 种模式对比图，如下图所示。
图 22.1.1.2 SPI 的 4 种模式对比图
|
模式 |
CPOL |
CPHA |
时钟空闲状态 |
数据采样时刻 |
数据发送时刻 |
|---|---|---|---|---|---|
|
0 |
0 |
0 |
低电平 |
时钟第一个边沿（上升沿） |
时钟第二个边沿（下降沿） |
|
1 |
0 |
1 |
低电平 |
时钟第二个边沿（下降沿） |
时钟第一个边沿（上升沿） |
|
2 |
1 |
0 |
高电平 |
时钟第一个边沿（下降沿） |
时钟第二个边沿（上升沿） |
|
3 |
1 |
1 |
高电平 |
时钟第二个边沿（上升沿） |
时钟第一个边沿（下降沿） |
表 22.1.1.1 SPI 的 4 种模式对比
主设备和从设备必须在相同的SPI模式下才能正常通信。模式0和模式3较为常用。
22.1.2 SPI 控制器介绍
ESP32-S3 芯片集成了四个 SPI 控制器，分别为 SPI0、 SPI1、 SPI2 和 SPI3。 SPI0 和 SPI1 控制器主要供内部使用以访问外部 FLASH 和 PSRAM，所以只能使用 SPI2 和 SPI3。 SPI2 又称为HSPI，而 SPI3 又称为 VSPI，这两个属于 GP-SPI。
GP-SPI 特性：
（1）支持主机模式和从机模式；
（2）支持半双工通信和全双工通信；
（3）支持多种数据模式：
- SPI2： 1-bit SPI 模式、 2-bit Dual SPI 模式、 4-bit Quad SPI 模式、 QPI 模式、 8-bit Octal模式、 OPI 模式
- SPI3： 1-bit SPI 模式、 2-bit Dual SPI 模式、 4-bit Quad SPI 模式、 QPI 模式
下面用一个表格总结这些模式的核心区别：
|
模式名称 |
数据线数量 |
每时钟传输位数 |
通信方式 |
典型应用场景 |
特点 |
|---|---|---|---|---|---|
|
1-bit SPI (标准模式) |
2根 (MOSI, MISO) |
1位 |
全双工 |
各种常见外设（传感器、ADC、常规Flash） |
最基础、最广泛兼容的模式 |
|
2-bit Dual SPI |
2根 (SIO0, SIO1) |
2位 |
半双工 |
需要提速的SPI Flash、部分显示器 |
将传统SPI的全双工改为半双工，利用原有的MOSI和MISO作为双向数据线，实现一个时钟周期传输2位数据 |
|
4-bit Quad SPI (QSPI) |
4根 (IO0, IO1, IO2, IO3) |
4位 |
半双工 |
高速SPI Flash、存储器扩展、液晶屏初始化 |
使用4根双向数据线，吞吐量是标准SPI的4倍。支持内存映射，CPU可直接读取外部Flash |
|
QPI模式 |
4根 (IO0, IO1, IO2, IO3) |
4位 (命令、地址、数据) |
半双工 |
特定型号的SPI Flash |
是Quad SPI的增强版。命令、地址和数据阶段都使用4线传输，进一步减少了总线切换开销，时序更简单 |
|
8-bit Octal SPI |
8根 (IO0-IO7) |
8位 |
半双工 |
超高速数据存取、高性能计算 |
使用8根数据线，每个时钟周期传输1字节，提供极高的吞吐量 |
|
OPI模式 |
8根 (IO0-IO7) |
8位 (命令、地址、数据) |
半双工 |
最新一代超高速Flash存储器（如eMMC、UFS接口的替代） |
Octal SPI的增强版。命令、地址和数据全部通过8根数据线传输，是当前SPI协议家族中的顶级性能模式 |
表 22.1.2.1 SPI 的数据模式对比
所有这些模式都基于同一个核心思想：在同步时钟（SCLK）的控制下，通过并行化数据线来倍增每个时钟周期传输的数据量，从而在相同的时钟频率下实现更高的数据吞吐率。
（4）时钟频率可配置：
- 在主机模式下：时钟频率可达 80MHz
- 在从机模式下：时钟频率可达 60MHz
（5）数据位的读写顺序可配置；
（6）时钟极性和相位可配置；
（7）四种 SPI 时钟模式：模式 0 ~ 模式 3；
（8）在主机模式下，提供多条 CS 线
- SPI2： CS0 ~ CS5
- SPI3： CS0 ~ CS2
（9）支持访问 SPI 接口的传感器、显示屏控制器、 flash 或 RAM 芯片
SPI2 和 SPI3 接口相关信号线可以经过 GPIO 交换矩阵和 IO_MUX 实现与芯片引脚的映射，IO 使用起来非常灵活。
22.1.3 LCD 介绍
在介绍LCD之前，建议在B站上搜索看下LCD的工作原理，对下面学习有一定帮助。本例程支持两款屏幕，一款是原子的1.3 寸显示模块 ATK-MD0130，另一款是原子 2.4 寸显示模块 ATK-MD0240。这两款显示模块的 LCD 分辨率分别为 240*240 和 320*240，支持 16 位真彩色显示。模块采用 ST7789V 作为 LCD 的驱动芯片，该芯片自带 RAM，无需外加驱动器或存储器。使用外接的主控芯片时，仅需使用 SPI 接口就可以轻松地驱动这两个显示模块。
屏幕模块通过 2*4 的排针（ 2.54m 间距）同外部相连接，该模块可直接与正点原子ESP32-S3 开发板的 WIRELESS 接口（ SPI 接口）连接，而对于没有板载 WIRELESS 接口的开发板，可以通过杜邦线连接。
ATK-MD0240模块的外观，如下图所示。
图 22.1.3.1 ATK-MD0240 模块实物图
模块的原理图，如下图所示。
图 22.1.3.2 ATK-MD0130 模块原理图
模块通过一个 2*4 的排针（ 2.54mm 间距）同外部电路连接，各引脚的详细描述，如下表所示。
| 序号 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | 3V3 | 3.3V 电源供电 |
| 2 | CS | SPI 通讯片选信号（低电平有效） |
| 3 | SDA | SPI 通讯 MOSI 信号线 |
| 4 | RST | 硬件复位引脚（低电平有效） |
| 5 | WR | 写命令/数据信号线（低电平：写命令；高电平：写数据） |
| 6 | SCK | SPI 通讯 SCK 信号线 |
| 7 | PWR | LCD 背光控制引脚（低电平：关闭；高电平：开启） |
| 8 | GND | 电源地 |
表 22.1.3.1 ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块引脚说明
22.1.4 模块 SPI 时序介绍
ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块在四线 SPI 通讯模式下，最少仅需四根信号线（CS、SCK、 SDA、 WR（DC））就能够完成与这两个显示模块的通讯，四线 SPI 接口时序如下图所示。
图 22.1.4.1 四线 SPI 接口时序图
上图中各个时间参数，如下图所示。
图 22.1.4.2 四线 SPI 接口时序时间参数
从上图中可以看出， ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块四线 SPI 的写周期是非常快的（TSCYCW = 66ns），而读周期就相对慢了很多（TSCYCR = 150ns）。更详细的时序介绍，可以参考 ST7789V 的数据手册《ST7789V_SPEC_V1.4.pdf》。
22.1.5 模块驱动说明
ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块采用 ST7789V 作为 LCD 驱动器， LCD 的显存可直接存放在 ST7789V 的片上 RAM 中， ST7789V 的片上 RAM 有 240*320*3 字节，并且 ST7789V 会在没有外部时钟的情况下，自动将其片上 RAM 的数据显示至 LCD 上，以最小化功耗。
在每次初始化显示模块之前，必须先通过 RST 引脚对显示模块进行硬件复位，硬件复位要求 RST 至少被拉低 10 微秒，拉高 RST 结束硬件复位后，须延时 120 毫秒等待复位完成后，才能够往显示模块传输数据。
PWR 引脚用于控制显示模块的 LCD 背光，该引脚自带下拉电阻，当 PWR 引脚被拉低或悬空时， ATK-MD0130 模块的 LCD 背光都处于关闭状态，当 PWR 引脚被拉高时，显示模块的LCD 背光才会点亮。
ST7789V最高支持 18位色深（262K色），但一般使用 16位色深（65K色）的 RGB565 格式，这样可以在 16 位色深下达到最快的速度。在 16 位色深模式下， ST7789V 采用 RGB565 格式传输、存储颜色数据，如下图所示。
图 22.1.4.3 位色深模式（RGB565）传输颜色数据
如上图所示，一个像素的颜色数据需要使用 16 比特来传输，这 16 比特数据中，高 5 比特用于表示红色，低 5 比特用于表示蓝色，中间的 6 比特用于表示绿色。数据的数值越大，对应表示的颜色就越深。
22.1.6 ST7789V驱动芯片介绍
22.1.6.1 核心特性
ST7789V 是一款由 Sitronix（矽创）公司生产的单芯片 TFT LCD 控制器/驱动器。它以其高集成度、丰富的接口支持和优异的显示性能，广泛应用于各种中小尺寸彩色显示设备中。
核心特性：
|
特性维度 |
说明 |
|---|---|
|
最大分辨率 |
240 RGB × 320 (即 240×320 像素)，能驱动此分辨率及以下的各种尺寸屏幕 (如 1.3寸, 1.54寸, 2.0寸等常见模块) |
|
色彩深度 |
最高支持 262K色 (18位，RGB 6-6-6)，通常配置为65K色 (16位，RGB 5-6-5) 以平衡性能和带宽 |
|
接口类型 |
SPI (3线/4线，最常用) |
|
内置内存 |
帧缓存 (Frame Memory)，大小为 240 x 320 x 18-bit (约1.38Mb)，可存储一整屏图像数据 |
|
电源电压 |
I/O 电压 (VDDI)：1.65V ~ 3.3V |
|
关键特性 |
内置时序控制器、伽马校正电路、电源管理单元（支持睡眠/待机等低功耗模式）、可编程帧率、部分显示功能 |
|
典型应用 |
智能手表、物联网设备显示屏、便携式医疗设备、工业控制面板、智能家居显示终端等 |
表 22.1.6.1.1 ST7789V芯片核心特性
22.1.6.2 工作原理与流程
ST7789V 作为驱动芯片，其核心工作是接收来自主控制器（如 MCU）的指令和数据，并将其转换为控制 TFT LCD 面板的正确时序和电压信号。其基本工作流程，特别是常用的 SPI 模式，可以概括如下：
图 22.1.6.2.1 ST7789V工作原理与流程图
接口模式详解：
ST7789V 支持多种接口模式，可通过硬件引脚（如 IM0, IM1, IM2, IM3）进行配置：
（1）SPI (串行外设接口)：最常用，尤其适合引脚资源紧张的 MCU；
- 3线 SPI：使用 SCL（时钟）、SDA（数据线，双向）和 CS（片选）引脚。通过数据线的一位（DCX/D-C）来区分命令和数据。
- 4线 SPI：使用 SCL、SDA（主出从入 MOSI）、DC（数据/命令选择）和 CS 引脚。这是最常见的形式，通信时序由主设备（MCU）控制。
（2）并行接口 (如 8080 系列)：传输速度快，适合需要高速刷新或高分辨率的场景。需要较多的数据线（D0-D17）和控制线（如 RD, WR, CS, DC）；
（3）RGB 接口：直接接收 RGB 颜色数据、行场同步信号（HSYNC, VSYNC）和像素时钟（DOTCLK）。通常用于直接连接带有 LCD 控制器的更强大处理器（如 MPU），ST7789V 此时主要作为驱动器。
开发使用要点：
（1）初始化序列 (Initialization Sequence)：上电后，必须通过一系列特定的命令（Command）和数据（Data） 对 ST7789V 进行配置，才能正常显示。包括设置扫描方向、颜色模式、伽马校正、打开显示等。通常供应商会提供参考初始化代码。
（2）内存与寻址：ST7789V 内置了帧缓存。当你向它发送像素数据时，数据会存储在其内部内存中。你可以通过命令设置列地址（CASET） 和 行地址（RASET） 来定义一个要更新的“窗口”，然后连续写入该区域的数据，提高效率。
（3）常用命令示例：
- 0x36：存储器访问控制（MX, MY, RGB mode等）
- 0x3A：颜色模式设置（如 0x55为 16位/pixel，0x66为 18位/pixel）
- 0x2A：列地址设置 (CASET)
- 0x2B：行地址设置 (RASET)
- 0x2C：存储器写入 (RAMWR) - 紧接着发送像素数据
- 0x11：睡眠模式退出 (SLPOUT)
- 0x29：打开显示 (DISPON)
更详细命令如下表：
建议用到的命令详细说明参考 ST7789V 的数据手册《ST7789V_SPEC_V1.4.pdf》的第9章节。
|
命令 (名称) |
命令码 (Hex) |
主要功能说明 |
参数示例/备注 |
|---|---|---|---|
|
SWRESET (软件复位) |
0x01 |
软件复位，让芯片恢复初始状态。 |
无参数。通常需要延迟一段时间等待复位完成。 |
|
SLPOUT (睡眠模式关闭) |
0x11 |
让芯片从睡眠模式唤醒，进入正常工作模式。 |
无参数。发送此命令后通常需要等待 120ms 左右 (如 |
|
DISPON (显示开启) |
0x29 |
开启显示，使得显存内容能够呈现在屏幕上。 |
无参数。 |
|
DISPOFF (显示关闭) |
0x28 |
关闭显示，屏幕不再显示内容，但驱动电路可能仍在工作。 |
无参数。 |
|
CASET (列地址设置) |
0x2A |
设置要在哪个水平（X方向）区域写入像素数据。 |
4 个参数：起始列地址高8位、低8位，结束列地址高8位、低8位。例如要设置 X 从 0 到 239： |
|
RASET (行地址设置) |
0x2B |
设置要在哪个垂直（Y方向）区域写入像素数据。 |
4 个参数：起始行地址高8位、低8位，结束行地址高8位、低8位。例如要设置 Y 从 0 到 319： |
|
RAMWR (内存写入) |
0x2C |
向由 CASET 和 RASET 设定的区域连续写入像素数据。 |
其后跟随大量的像素数据。数据格式由 COLMOD 命令设置。 |
|
MADCTL (内存访问控制) |
0x36 |
控制显示方向（旋转、镜像）、颜色顺序（RGB/BGR）和 扫描方式。这是一个非常常用的命令。 |
1 个参数，各位含义丰富： |
|
• MY: 行地址顺序 (上下镜像) |
|||
|
• MX: 列地址顺序 (左右镜像) |
|||
|
• MV: 行列交换 (横屏/竖屏) |
|||
|
• ML: 垂直刷新顺序 |
|||
|
• RGB: RGB/BGR 顺序 |
|||
|
• MH: 水平刷新顺序 |
|||
|
COLMOD (接口像素格式) |
0x3A |
设置像素数据的颜色深度和格式，即每个像素点用多少位来表示。 |
1 个参数。常用模式： |
|
INVON (反色显示开启) |
0x21 |
开启显示颜色反转。 |
无参数。 |
|
INVOFF (反色显示关闭) |
0x20 |
关闭显示颜色反转。 |
无参数。 |
|
PORCTRL (Porch设置) |
0xB2 |
控制水平同步信号前沿和后沿的延迟时间，以及垂直同步信号前沿和后沿的延迟时间，影响显示时序和稳定性。 |
5个参数。 |
|
GCTRL (Gate控制) |
0xB7 |
调整像素电压的开关时间，以控制液晶的亮度和对比度。 |
1个参数。 |
|
VCOMS (VCOM设置) |
0xBB |
设置液晶面板的电压，以调整图像的亮度和对比度。 |
1个参数。 |
|
VDVVRHEN (VDV和VRH命令启用) |
0xC2 |
启用VDV（VCOM Deselect voltage）和VRH（Voltage range High）命令，以使VCOM电压和电压范围高度可调。 |
1个参数。 |
|
VRHS (VRH设置) |
0xC3 |
设置VRH的值，以控制VCOM电压的范围。 |
1个参数。 |
|
VDVS (VDV设置) |
0xC4 |
设置VDV的值，以调整VCOM电压的偏移量。 |
1个参数。 |
|
PWCTRL1 (电源控制1) |
0xD0 |
控制液晶面板的电源，以调整电压和电流的输出。 |
2个参数。 |
|
PVGAMCTRL (正电压伽马控制) |
0xE0 |
控制正电压伽马校正，以调整图像亮度和对比度。用于色彩校准。 |
15个参数。通常使用厂家提供的预设值。 |
|
NVGAMCTRL (负电压伽马控制) |
0xE1 |
控制负电压伽马校正，以调整图像亮度和对比度。用于色彩校准。 |
15个参数。通常使用厂家提供的预设值。 |
表 22.1.6.2.1 ST7789V芯片命令
针对几个常用命名再做说明：
ST7789V 支持连续读写 RAM 中存放的 LCD 上颜色对应的数据，并且连续读写的方向（LCD 的扫描方向）是可以通过命令 0x36 进行配置的，如下图所示。
图 22.1.6.2.12 命令 0x36
从上图中可以看出，命令 0x36 可以配置 6 个参数，但对于配置 LCD 的扫描方向，仅需关心 MY、 MX 和 MV 这三个参数，如下表所示。
| 参数 | LCDLCD 扫描方向（RAM 自增方向） | ||
| MY | MX | MV | |
| 0 | 0 | 0 | 从左到右，从上到下 |
| 1 | 0 | 0 | 从左到右，从下到上 |
| 0 | 1 | 0 | 从右到左，从上到下 |
| 1 | 1 | 0 | 从右到左，从下到上 |
| 0 | 0 | 1 | 从上到下，从左到右 |
| 1 | 0 | 1 | 从上到下，从右到左 |
| 0 | 1 | 1 | 从下到上，从左到右 |
| 1 | 1 | 1 | 从下到上，从右到左 |
表 22.1.6.2.2 命令 0x36 配置 LCD 扫描方向
仅需设置一次坐标，然后连续地往 ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块传输颜色数据即可。大大地提高 ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块在刷屏时的效率，
在往 ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块写入颜色数据前，还需要设置地址，以确定随后写入的颜色数据对应 LCD 上的哪一个像素，通过命令 0x2A 和命令 0x2B 可以分别设置 ATK-MD0130 和 ATK-MD0240 模块显示颜色数据的列地址和行地址，命令 0x2A 的描述，如下图所示。
图 22.1.6.2.3 命令 0x2A
命令 0x2B 的描述，如下图所示。
图 22.1.6.2.4 命令 0x2B
以默认的 LCD 扫描方式（从左到右，从上到下）为例，命令 0x2A 的参数 XS 和 XE 和命令0x2B 的参数 YS 和 YE 就在 LCD 上确定了一个区域，在连读读写颜色数据时， ST7789V 就会按照从左到右，从上到下的扫描方式读写设个区域的颜色数据。
22.2 硬件设计
22.2.1 例程功能
本章实验功能简介：使用开发板的 SPI 接口连接正点原子 SPI LCD 模块(仅限 SPI 显示模块)，实现 SPI LCD 模块的显示。通过把 LCD 模块插入底板上的 WIRELESS 接口（SPI 接口），按下复位之后，就可以看到 SPI LCD 模块不停的显示一些信息并不断切换底色。 LED 闪烁用于提示程序正在运行。
22.2.2 硬件资源
1. LED
LED - IO1
2. 2.4 寸 SPI LCD 模块
22.2.3 原理图
本章实验使用2.4 寸的 SPI LCD 模块，该模块与板载的 WIRELESS 接口进行连接，该接口与板载 MCU 的连接原理图，如下图所示：
图 22.2.3.1 SPILCD 模块与 MCU 的连接原理图
对应驱动管脚：
| 管脚标识 | 真实管脚 | 说明 |
|---|---|---|
| SLCD_PWR | IO1_3 | 使用XL9555的扩展管脚 |
| SLCD_CS | IO21 | |
| SPI_SCK | IO12 | |
| SPI_MOSI | IO11 | |
| IO_SEL | IO40 | 通过跳线帽连接LCD_DC->IO40 |
| SLCD_RST | IO1_2 | 使用XL9555的扩展管脚 |
表 22.2.3.1 MCU驱动SPILCD 模块对应管脚
22.3 程序设计
22.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：
图 22.3.1.1 SPI_LCD 实验程序流程图
22.3.2 SPI_LCD 函数解析
ESP-IDF 提供了一套 API 来配置 SPI。要使用此功能，需要导入必要的头文件：
#include "driver/spi_master.h" 接下来，介绍一些常用的 ESP32-S3中的 SPI函数，以及 IO扩展芯片中用到的函数，这些函数的描述及其作用如下：
（1） 初始化和配置
该函数用于初始化 SPI 总线，并配置其 GPIO引脚和主模式下的时钟等参数，该函数原型如下所示：
esp_err_t spi_bus_initialize(spi_host_device_t host_id,
const spi_bus_config_t *bus_config,
spi_dma_chan_t dma_chan);
该函数的形参描述，如下表所示：
|
参数名 |
类型 |
说明 |
备注/常用值 |
|---|---|---|---|
|
host_id |
|
指定要初始化的 SPI 主机控制器编号 |
|
|
bus_config |
|
指向 SPI 总线配置结构体 的指针，该结构体定义了 GPIO 引脚、最大传输大小等参数 |
详见下方 |
|
dma_chan |
|
指定 DMA 通道 |
|
表 22.3.2.1 spi_bus_initialize()函数形参描述
spi_bus_config_t结构体说明：
typedef struct {
int mosi_io_num; /*!< MOSI 引脚 GPIO 编号 */
int miso_io_num; /*!< MISO 引脚 GPIO 编号 */
int sclk_io_num; /*!< SCLK (时钟) 引脚 GPIO 编号 */
int quadwp_io_num; /*!< 四线 SPI 模式下的 WP (写保护) 引脚 GPIO 编号，不使用则设为 -1 */
int quadhd_io_num; /*!< 四线 SPI 模式下的 HD (保持) 引脚 GPIO 编号，不使用则设为 -1 */
int max_transfer_sz; /*!< 最大传输大小（以字节为单位） */
int intr_flags; /*!< 中断标志位，通常设置为 0 */
} spi_bus_config_t;函数使用流程：
（1）配置总线参数：填充 spi_bus_config_t结构体，指定 MOSI、MISO、SCLK 等引脚。不使用的功能（如 Quad SPI）其引脚号设为 -1；
（2）调用函数初始化：使用 spi_bus_initialize()并指定 SPI 主机（如 SPI2_HOST）、上述配置结构体和 DMA 通道（通常用 SPI_DMA_CH_AUTO）；
（3）检查返回值：函数返回 ESP_OK表示初始化成功，否则需根据错误码排查问题。
注意事项：
（1）SPI 控制器选择：ESP32 有多个 SPI 控制器。SPI0 和 SPI1 通常预留给内部连接 Flash 和 PSRAM，严禁在应用代码中初始化它们，否则可能导致系统崩溃；
（2）用户应用应使用 SPI2 (HSPI) 或 SPI3 (VSPI)
GPIO 引脚映射：SPI2 和 SPI3 的信号线可以通过 GPIO 交换矩阵 映射到几乎所有空闲的GPIO 引脚，这提供了极大的灵活性。但需注意：
- 使用 GPIO 矩阵时，SCLK 的最高频率会受限（通常降至 40 MHz）；
- 为了追求更高的速度和稳定性，建议优先使用芯片数据手册推荐的 IO_MUX 专用引脚。
（3）DMA 通道：对于大数据量传输（如操作显示屏、读写大容量 Flash），强烈建议启用 DMA（如 SPI_DMA_CH_AUTO），这可以显著减轻 CPU 负担并提高效率，对于小数据量或简单设备，可以禁用 DMA (SPI_DMA_DISABLED)；
（4）最大传输大小：max_transfer_sz参数限制了单次 SPI 事务能传输的最大数据量（字节）。请根据实际应用需求设置此值，特别是启用 DMA 时，ESP32 的 DMA 对单次传输数据量有约束；
（5）后续步骤：spi_bus_initialize()仅初始化了总线本身。总线初始化成功后，还需要使用 spi_bus_add_device()来添加具体的 SPI 从设备，然后才能使用 spi_device_transmit()等函数进行数据传输；
（6）错误处理：务必检查函数的返回值 (esp_err_t)，确保初始化成功后再进行后续操作。
（2）设备配置
该函数用于在 SPI 总线上分配设备，函数原型如下所示：
esp_err_t spi_bus_add_device(spi_host_device_t host_id,
const spi_device_interface_config_t *dev_config,
spi_device_handle_t *handle);该函数的形参描述，如下表所示：
|
参数名 |
类型 |
说明 |
|---|---|---|
|
host_id |
|
指定要添加设备的 SPI 主机控制器编号，需与 |
|
dev_config |
|
指向 SPI 设备接口配置结构体 的指针，该结构体定义了设备的通信参数。 |
|
handle |
|
输出参数，用于返回新添加的 SPI 设备的句柄。后续对该设备的所有操作（如数据传输）都需使用此句柄。 |
表 22.3.2.1 spi_bus_add_device()函数形参描述
spi_device_interface_config_t 结构体：
此结构体用于配置 SPI 从设备的通信参数，需根据从设备的数据手册进行设置。
typedef struct {
uint8_t command_bits; /*!< 命令阶段的位数 (0-16)，若无需命令阶段则设为0 */
uint8_t address_bits; /*!< 地址阶段的位数 (0-64)，若无需地址阶段则设为0 */
uint8_t dummy_bits; /*!< 在地址和数据阶段之间插入的虚拟位数，用于满足时序要求 */
uint8_t mode; /*!< SPI 模式 (0-3)，由 CPOL 和 CPHA 决定 */
spi_clock_source_t clock_source; /*!< SPI 时钟源，通常使用默认值 `SPI_CLK_SRC_DEFAULT` */
uint16_t duty_cycle_pos; /*!< 时钟正占空比，单位为 1/256，128 表示 50% */
uint16_t cs_ena_pretrans; /*!< 传输开始前 CS 信号需要提前激活的时钟周期数 (0-16)，用于半双工 */
uint16_t cs_ena_posttrans; /*!< 传输结束后 CS 信号需要保持激活的时钟周期数 (0-16)，用于半双工 */
int clock_speed_hz; /*!< SPI 时钟频率，单位 Hz */
int input_delay_ns; /*!< 从设备最大输入延迟（MISO 有效时间），用于时序调整 */
int spics_io_num; /*!< 该设备专用的片选 (CS) 引脚 GPIO 编号 */
uint32_t flags; /*!< 设备特性标志位（位掩码），如字节序、双工模式等 */
int queue_size; /*!< 事务队列大小，决定可挂起的待处理事务数量 */
transaction_cb_t pre_cb; /*!< 传输开始前的回调函数（在中断中调用） */
transaction_cb_t post_cb; /*!< 传输完成后的回调函数（在中断中调用） */
} spi_device_interface_config_t;关键配置字段详解
（1）mode(SPI模式)：必须与从设备要求的模式一致，有4种选择：
- 0: CPOL=0,CPHA=0(空闲时SCLK低电平，数据在第一个边沿采样)
- 1: CPOL=0,CPHA=1(空闲时SCLK低电平，数据在第二个边沿采样)
- 2: CPOL=1,CPHA=0(空闲时SCLK高电平，数据在第一个边沿采样)
- 3:CPOL=1,CPHA=1(空闲时SCLK高电平，数据在第二个边沿采样)
（2）clock_speed_hz(时钟频率)：设置通信速率。注意，当使用GPIO矩阵（非专用IO_MUX引脚）时，最高频率可能受限（如40MHz）；
（3）spics_io_num(片选引脚)：指定控制该设备的片选信号线GPIO。同一总线上不同设备必须使用不同的片选引脚；
（4）flags(标志位):用于设置一些特殊设备属性，常用的有：
- SPI_DEVICE_TXBIT_LSBFIRST:发送数据时低位在先(LSB)
- SPI_DEVICE_RXBIT_LSBFIRST:接收数据时低位在先(LSB)
- SPI_DEVICE_3WIRE:使用三线制SPI(双向数据线)
- SPI_DEVICE_HALFDUPLEX:设备工作在半双工模式
- SPI_DEVICE_POSITIVE_CS:片选信号高电平有效（默认为低电平有效）
（5）queue_size(队列大小)：设置挂起事务队列的长度。如果使用spi_device_queue_trans进行异步传输，此值应大于1。
注意事项：
（1）线程安全：SPI驱动本身是线程安全的，但对同一设备的操作若来自不同任务，则需用户自行添加互斥锁（如FreeRTOS的互斥量）进行保护；
（2）句柄管理：成功添加设备后获得的spi_device_handle_t句柄必须妥善保存，后续所有的数据传输（如spi_device_transmit）以及最后移除设备时都需要使用它；
（3）参数验证:部分配置参数（如clock_speed_hz）有物理限制（如IO_MUX引脚最高80MHz，GPIO矩阵引脚最高40MHz），设置时需注意；
（4）专用引脚:为了获得更好的性能和更高的时钟速率，建议优先使用ESP32-S3的IO_MUX专用引脚作为SPI信号线；
（5）错误处理:务必检查函数的返回值(esp_err_t)，确保设备添加成功后再进行后续操作；
（6）资源释放:当不再需要与某设备通信时，应使用spi_bus_remove_device(handle)将其从总线上移除，并在所有设备都移除后可使用spi_bus_free(host_id)释放总线资源。
（3）数据传输
根据函数功能，以下2个函数可以归为一类进行讲解，如下表所示。
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| spi_device_transmit() | 该函数用于发送一个 SPI 事务，等待它完成，并返回结果。 handle： 设备的句柄。 trans_desc： 指向 spi_transaction_t 结构体的指针，描述了要发送的事务详情。 |
| spi_device_polling_transmit() | 该函数用于发送一个轮询事务，等待它完成，并返回结果。 handle： 设备的句柄。 trans_desc： 指向 spi_transaction_t 结构体的指针，描述了要发送的事务详情。 |
表 22.3.2.2 数据传输函数介绍
spi_device_transmit()函数：
该函数用于发送一个 SPI 事务，等待它完成，并返回结果。函数原型如下所示：
esp_err_t spi_device_transmit(spi_device_handle_t handle,
spi_transaction_t *trans_desc);该函数的形参描述，如下表所示：
|
参数名 |
类型 |
说明 |
|---|---|---|
|
handle |
spi_device_handle_t |
SPI 设备句柄，通过 |
|
|
spi_transaction_t * |
指向 |
表 22.3.2.3 spi_device_transmit()函数形参描述
spi_transaction_t 结构体：
|
字段 |
类型 |
说明 |
注意事项 |
|---|---|---|---|
|
flags |
|
传输标志位，用于控制特殊传输模式。例如： |
根据需要设置，默认为 0。 |
|
cmd |
|
命令值。如果配置 SPI 设备时设置了 |
通常用于发送一些控制指令。 |
|
addr |
|
地址值。如果配置 SPI 设备时设置了 |
通常用于指定从设备的寄存器地址或存储地址。 |
|
length |
|
数据传输的总长度（单位：位）。 |
注意是位（bit）数，而不是字节数。例如，要发送 3 个字节，则 |
|
rxlength |
|
接收数据的长度（单位：位）。如果设置为 0，则接收数据长度由 |
通常用于发送和接收长度不等的场景。 |
|
tx_buffer |
|
指向发送数据缓冲区的指针。如果使用 |
发送大量数据时使用此字段。如果不需要发送数据，设置为 NULL。 |
|
rx_buffer |
|
指向接收数据缓冲区的指针。驱动程序接收到的数据将填充到此缓冲区。如果使用 |
如果需要接收数据，必须指向一个足够大的有效缓冲区。如果不需要接收数据，设置为 NULL。 |
|
user |
|
用户自定义数据。此变量不会被驱动程序使用，但会在回调函数中传递回用户。 |
常用于传递上下文信息，例如片选引脚号。 |
|
tx_data |
|
内嵌的发送数据数组。当数据长度 ≤ 4 字节且设置了 |
方便短数据发送，避免额外定义缓冲区。 |
|
rx_data |
|
内嵌的接收数据数组。当数据长度 ≤ 4 字节且设置了 |
方便短数据接收。 |
表 22.3.2.4 spi_transaction_t结构体描述
函数使用流程：
（1）初始化 SPI 总线：使用 spi_bus_initialize()。
（2）添加 SPI 设备：使用 spi_bus_add_device()，获得设备句柄 handle。
（3）配置事务结构体：填充 spi_transaction_t trans_desc，根据传输需求设置字段。
（4）执行传输：调用 spi_device_transmit(handle, &trans_desc)。
（5）检查返回值并处理数据。
（6）(可选) 移除设备和释放总线：当不再需要时，调用 spi_bus_remove_device()和 spi_bus_free()。
同步 vs. 异步传输
spi_device_transmit()是同步的：它会阻塞当前任务，直到 SPI 事务完全完成后才返回。简单易用，但效率较低。
队列传输是异步的：使用 spi_device_queue_trans()将事务放入队列后函数立即返回，后续通过 spi_device_get_trans_result()获取结果。效率更高，适合复杂应用或需要并发处理多个事务的场景。
spi_device_polling_transmit()函数：
该函数用于以轮询（阻塞）的方式同步执行一个 SPI 传输事务。它会启动 SPI 传输，并阻塞当前任务，直到整个传输完成后才返回。
|
特性维度 |
说明 |
|---|---|
|
函数原型 |
|
|
核心功能 |
启动一个 SPI 传输，并阻塞当前任务，等待传输完成。 |
|
传输模式 |
轮询（Polling）模式。CPU 会不断检查 SPI 外设的状态位，直到传输完成。 |
|
阻塞行为 |
阻塞当前任务，直到 SPI 事务完全完成。在此期间，CPU 不能执行其他任务。 |
|
返回值 |
|
|
性能特点 |
延迟低（节省了中断处理、队列管理和上下文切换的开销），但CPU 利用率高（传输期间CPU被独占）。 |
|
适用场景 |
对时序要求严格、数据量小或在关键代码段中需要简单可靠通信的场景。 |
|
线程安全 |
对同一 SPI 设备的访问不是线程安全的。如果多个任务可能访问同一设备，必须使用互斥锁（如 FreeRTOS 的互斥量）进行保护。 |
表 22.3.2.5 spi_device_polling_transmit()函数说明
函数入参解释同spi_device_transmit()入参，使用流程也相同，不再重复介绍；
spi_device_polling_transmit()函数会阻塞调用它的任务，并通过轮询 SPI 主控制器的状态寄存器来检查传输是否完成，而不是依赖中断来通知完成事件。这意味着在 SPI 传输进行期间，CPU 无法处理其他任务，会一直等待直到整个 SPI 事务操作完毕。这种方式的优点是减少了中断处理和任务调度的开销，使得通信延迟更小，时序更可控；缺点则是传输期间 CPU 被完全占用，效率较低。
spi_device_polling_transmit()函数优点与缺点：
优点：
- 简单可靠：代码逻辑简单，不易受中断延迟或任务调度的影响；
- 低延迟：免去了中断处理、任务队列管理和上下文切换的开销，传输的延迟更小，时序非常精确和可控。
缺点：
- CPU 利用率高：在传输期间，CPU 被完全占用，无法处理其他任务，效率较低；
- 可能影响系统实时性：长时间的 SPI 传输会阻塞整个任务，可能影响其他关键事件的响应。
重要提示：
- 通信协议：ST7789 通常使用 SPI（串行外设接口）进行控制。在发送命令时，需要将 DC（数据/命令选择）引脚拉低；在发送数据或参数时，则需要将 DC 引脚拉高。
- 复位时序：硬件复位（RST引脚）时，低电平脉冲持续时间至少需要 10μs，并且在拉高后需等待最多 120ms 才能进行软件访问。
- 精细调整：PORCTRL, GCTRL, VCOMS, 伽马设置等命令主要用于调整屏幕的显示效果、亮度和对比度，通常直接使用屏幕厂商提供的默认值即可，除非有特殊的调试需求。
- 数据格式：使用 16位色 (RGB565) 时，每个像素由两个字节组成，例如 0xF800表示红色，0x07E0表示绿色，0x001F表示蓝色。发送时注意字节顺序（大端序）。
22.3.3 SPI_LCD 驱动解析
看这个代码前为了更好理解代码，最好先看下第二十一章 OLED部分实现。在 IDF 版的 12_spilcd 例程中，在 12_spilcd \components\BSP 路径下新增了一个 SPI 文件夹和一个 LCD 文件夹，分别用于存放 spi.c、 spi.h 和 lcd.c 以及 lcd.h 这四个文件。其中，spi.h和 lcd.h 文件负责声明 SPI 以及 LCD 相关的函数和变量，而 spi.c 和 lcd.c 文件则实现了 SPI 以及LCD 的驱动代码。下面将详细解析这四个文件的实现内容。
（1）spi.h 文件
/* 引脚定义 */
#define SPI_MOSI_GPIO_PIN GPIO_NUM_11 /* SPI2_MOSI */
#define SPI_CLK_GPIO_PIN GPIO_NUM_12 /* SPI2_CLK */
#define SPI_MISO_GPIO_PIN GPIO_NUM_13 /* SPI2_MISO */该文件下定义了 SPI 的时钟引脚与通讯引脚。
（2）spi.c 文件
/**
* @brief 初始化SPI
* @param 无
* @retval 无
*/
void spi2_init(void)
{
esp_err_t ret = 0;
spi_bus_config_t spi_bus_conf = {0};
/* SPI总线配置 */
spi_bus_conf.miso_io_num = SPI_MISO_GPIO_PIN; /* SPI_MISO引脚 */
spi_bus_conf.mosi_io_num = SPI_MOSI_GPIO_PIN; /* SPI_MOSI引脚 */
spi_bus_conf.sclk_io_num = SPI_CLK_GPIO_PIN; /* SPI_SCLK引脚 */
spi_bus_conf.quadwp_io_num = -1; /* SPI写保护信号引脚，该引脚未使能 */
spi_bus_conf.quadhd_io_num = -1; /* SPI保持信号引脚，该引脚未使能 */
spi_bus_conf.max_transfer_sz = 320 * 240 * 2; /* 配置最大传输大小，以字节为单位 */
/* 初始化SPI总线 */
ret = spi_bus_initialize(SPI2_HOST, &spi_bus_conf, SPI_DMA_CH_AUTO); /* SPI总线初始化 */
ESP_ERROR_CHECK(ret); /* 校验参数值 */
}
/**
* @brief SPI发送命令
* @param handle : SPI句柄
* @param cmd : 要发送命令
* @retval 无
*/
void spi2_write_cmd(spi_device_handle_t handle, uint8_t cmd)
{
esp_err_t ret;
spi_transaction_t t = {0};
t.length = 8; /* 要传输的位数 一个字节 8位 */
t.tx_buffer = &cmd; /* 将命令填充进去 */
ret = spi_device_polling_transmit(handle, &t); /* 开始传输 */
ESP_ERROR_CHECK(ret); /* 一般不会有问题 */
}
/**
* @brief SPI发送数据
* @param handle : SPI句柄
* @param data : 要发送的数据
* @param len : 要发送的数据长度
* @retval 无
*/
void spi2_write_data(spi_device_handle_t handle, const uint8_t *data, int len)
{
esp_err_t ret;
spi_transaction_t t = {0};
if (len == 0)
{
return; /* 长度为0 没有数据要传输 */
}
t.length = len * 8; /* 要传输的位数 一个字节 8位 */
t.tx_buffer = data; /* 将命令填充进去 */
ret = spi_device_polling_transmit(handle, &t); /* 开始传输 */
ESP_ERROR_CHECK(ret); /* 一般不会有问题 */
}
/**
* @brief SPI处理数据
* @param handle : SPI句柄
* @param data : 要发送的数据
* @retval t.rx_data[0] : 接收到的数据
*/
uint8_t spi2_transfer_byte(spi_device_handle_t handle, uint8_t data)
{
spi_transaction_t t;
memset(&t, 0, sizeof(t));
t.flags = SPI_TRANS_USE_TXDATA | SPI_TRANS_USE_RXDATA;
t.length = 8;
t.tx_data[0] = data;
spi_device_transmit(handle, &t);
return t.rx_data[0];
}
在 spi2_init()函数中主要工作就是对于 SPI 参数的配置，如 SPI 管脚配置和数据传输大小以及 SPI 总线配置等，通过该函数就可以完成 SPI 初始化。
SPI 驱动中对 SPI 的各种操作，请读者结合 SPI 的时序规定查看本实验的配套实验源码。
（3）lcd.h 文件
lcd.c 和 lcd.h 文件是驱动函数和引脚接口宏定义以及函数声明等。 lcdfont.h 头文件存放了 4种字体大小不一样的 ASCII 字符集（12*12、 16*16、 24*24 和 32*32）。这个跟 oledfont.h 头文件一样的，只是这里多了 32*32 的 ASCII 字符集，制作方法请回顾 OLED 实验 。下面我们还是先
介绍 lcd.h 文件，首先是 LCD 的引脚定义：
/* 引脚定义 */
#define LCD_NUM_WR GPIO_NUM_40
#define LCD_NUM_CS GPIO_NUM_21
/* IO操作 */
#define LCD_WR(x) do{ x ? \
(gpio_set_level(LCD_NUM_WR, 1)): \
(gpio_set_level(LCD_NUM_WR, 0)); \
}while(0)
#define LCD_CS(x) do{ x ? \
(gpio_set_level(LCD_NUM_CS, 1)): \
(gpio_set_level(LCD_NUM_CS, 0)); \
}while(0)
#define LCD_PWR(x) do{ x ? \
(xl9555_pin_write(SLCD_PWR_IO, 1)): \
(xl9555_pin_write(SLCD_PWR_IO, 0)); \
}while(0)
#define LCD_RST(x) do{ x ? \
(xl9555_pin_write(SLCD_RST_IO, 1)): \
(xl9555_pin_write(SLCD_RST_IO, 0)); \
}while(0)
/* 常用颜色值 */
#define WHITE 0xFFFF /* 白色 */
#define BLACK 0x0000 /* 黑色 */
#define RED 0xF800 /* 红色 */
#define GREEN 0x07E0 /* 绿色 */
#define BLUE 0x001F /* 蓝色 */
#define MAGENTA 0XF81F /* 品红色/紫红色 = BLUE + RED */
#define YELLOW 0XFFE0 /* 黄色 = GREEN + RED */
#define CYAN 0X07FF /* 青色 = GREEN + BLUE */
/* 非常用颜色 */
#define BROWN 0XBC40 /* 棕色 */
#define BRRED 0XFC07 /* 棕红色 */
#define GRAY 0X8430 /* 灰色 */
#define DARKBLUE 0X01CF /* 深蓝色 */
#define LIGHTBLUE 0X7D7C /* 浅蓝色 */
#define GRAYBLUE 0X5458 /* 灰蓝色 */
#define LIGHTGREEN 0X841F /* 浅绿色 */
#define LGRAY 0XC618 /* 浅灰色(PANNEL),窗体背景色 */
#define LGRAYBLUE 0XA651 /* 浅灰蓝色(中间层颜色) */
#define LBBLUE 0X2B12 /* 浅棕蓝色(选择条目的反色) */
/* 扫描方向定义 */
#define L2R_U2D 0 /* 从左到右,从上到下 */
#define L2R_D2U 1 /* 从左到右,从下到上 */
#define R2L_U2D 2 /* 从右到左,从上到下 */
#define R2L_D2U 3 /* 从右到左,从下到上 */
#define U2D_L2R 4 /* 从上到下,从左到右 */
#define U2D_R2L 5 /* 从上到下,从右到左 */
#define D2U_L2R 6 /* 从下到上,从左到右 */
#define D2U_R2L 7 /* 从下到上,从右到左 */
#define DFT_SCAN_DIR L2R_U2D /* 默认的扫描方向 */
/* 屏幕选择 */
#define LCD_320X240 0
#define LCD_240X240 1
/* LCD信息结构体 */
typedef struct _lcd_obj_t
{
uint16_t width; /* 宽度 */
uint16_t height; /* 高度 */
uint8_t dir; /* 横屏还是竖屏控制：0，竖屏；1，横屏。 */
uint16_t wramcmd; /* 开始写gram指令 */
uint16_t setxcmd; /* 设置x坐标指令 */
uint16_t setycmd; /* 设置y坐标指令 */
uint16_t wr; /* 命令/数据IO */
uint16_t cs; /* 片选IO */
} lcd_obj_t;
/* LCD缓存大小设置，修改此值时请注意！！！！修改这两个值时可能会影响以下函数 lcd_clear/lcd_fill/lcd_draw_line */
#define LCD_TOTAL_BUF_SIZE (320 * 240 * 2)
#define LCD_BUF_SIZE 15360
/* 导出相关变量 */
extern lcd_obj_t lcd_self;
extern uint8_t lcd_buf[LCD_TOTAL_BUF_SIZE];第一部分的宏定义是对 WR/CS 引脚的定义，第二部分宏定义是 LCD_WR/CS/PWR/RST 引脚操作的定义，接下来的部分是对一些常用颜色的 RGB 数值以及 LCD 信息结构体的定义。
（4）lcd.c 文件
#define SPI_LCD_TYPE 1 /* SPI接口屏幕类型（1：2.4寸SPILCD 0：1.3寸SPILCD） */
spi_device_handle_t MY_LCD_Handle;
uint8_t lcd_buf[LCD_TOTAL_BUF_SIZE];
lcd_obj_t lcd_self;
/* LCD需要初始化一组命令/参数值。它们存储在此结构中 */
typedef struct
{
uint8_t cmd;
uint8_t data[16];
uint8_t databytes; /* 数据中没有数据；比特7＝设置后的延迟；0xFF=cmds结束 */
} lcd_init_cmd_t;
/**
* @brief 发送命令到LCD，使用轮询方式阻塞等待传输完成(由于数据传输量很少，因此在轮询方式处理可提高速度。使用中断方式的开销要超过轮询方式)
* @param cmd 传输的8位命令数据
* @retval 无
*/
void lcd_write_cmd(const uint8_t cmd)
{
LCD_WR(0);
spi2_write_cmd(MY_LCD_Handle, cmd);
}
/**
* @brief 发送数据到LCD，使用轮询方式阻塞等待传输完成(由于数据传输量很少，因此在轮询方式处理可提高速度。使用中断方式的开销要超过轮询方式)
* @param data 传输的8位数据
* @retval 无
*/
void lcd_write_data(const uint8_t *data, int len)
{
LCD_WR(1);
spi2_write_data(MY_LCD_Handle, data, len);
}
/**
* @brief 发送数据到LCD，使用轮询方式阻塞等待传输完成(由于数据传输量很少，因此在轮询方式处理可提高速度。使用中断方式的开销要超过轮询方式)
* @param data 传输的16位数据
* @retval 无
*/
void lcd_write_data16(uint16_t data)
{
uint8_t dataBuf[2] = {0,0};
dataBuf[0] = data >> 8;
dataBuf[1] = data & 0xFF;
LCD_WR(1);
spi2_write_data(MY_LCD_Handle, dataBuf,2);
}
/**
* @brief 设置窗口大小
* @param xstar：左上角x轴
* @param ystar：左上角y轴
* @param xend：右下角x轴
* @param yend：右下角y轴
* @retval 无
*/
void lcd_set_window(uint16_t xstar, uint16_t ystar,uint16_t xend,uint16_t yend)
{
uint8_t databuf[4] = {0,0,0,0};
databuf[0] = xstar >> 8;
databuf[1] = 0xFF & xstar;
databuf[2] = xend >> 8;
databuf[3] = 0xFF & xend;
lcd_write_cmd(lcd_self.setxcmd);
lcd_write_data(databuf, 4);
databuf[0] = ystar >> 8;
databuf[1] = 0xFF & ystar;
databuf[2] = yend >> 8;
databuf[3] = 0xFF & yend;
lcd_write_cmd(lcd_self.setycmd);
lcd_write_data(databuf, 4);
lcd_write_cmd(lcd_self.wramcmd); /* 开始写入GRAM */
}
/**
* @brief 以一种颜色清空LCD屏
* @param color 清屏颜色
* @retval 无
*/
void lcd_clear(uint16_t color)
{
uint16_t i, j;
uint8_t data[2] = {0}; // 准备一个2字节的数组
// 将16位的color拆分成两个8位数据（高位和低位）
data[0] = color >> 8; // 获取颜色值的高8位
data[1] = color; // 获取颜色值的低8位 (发生截断，实际取低8位)
// 设置LCD的写入窗口为整个屏幕
// 从(0, 0)到(lcd_self.width-1, lcd_self.height-1)，即左上角到右下角
lcd_set_window(0, 0, lcd_self.width - 1, lcd_self.height - 1);
// 填充缓冲区 lcd_buf（重点理解循环次数）
// LCD_BUF_SIZE / 2：因为我们要填充的是16位的颜色，但操作是以8位为单位。
// 所以缓冲区大小15360字节，对应 15360 / 2 = 7680 个16位颜色值。
for(j = 0; j < LCD_BUF_SIZE / 2; j++)
{
// 将缓冲区中每一对字节都设置为目标颜色的高8位和低8位
lcd_buf[j * 2] = data[0]; // 偶数索引位置放颜色高位
lcd_buf[j * 2 + 1] = data[1]; // 奇数索引位置放颜色低位
}
// 此时，lcd_buf这个数组已经被完全填充为重复的color值了。
// 分批次将缓冲区数据写入LCD
// LCD_TOTAL_BUF_SIZE / LCD_BUF_SIZE = 153600 / 15360 = 10
// 所以这个循环会执行10次
for(i = 0; i < (LCD_TOTAL_BUF_SIZE / LCD_BUF_SIZE); i++)
{
// 每次写入LCD_BUF_SIZE（15360）字节的数据。
// 由于之前设置了窗口，数据会连续地填充到屏幕GRAM中。
lcd_write_data(lcd_buf, LCD_BUF_SIZE);
}
}
/**
* @brief 在指定区域内填充单个颜色
* @param (sx,sy),(ex,ey):填充矩形对角坐标,区域大小为:(ex - sx + 1) * (ey - sy + 1)
* @param color:要填充的颜色(32位颜色,方便兼容LTDC)
* @retval 无
*/
void lcd_fill(uint16_t sx, uint16_t sy, uint16_t ex, uint16_t ey, uint16_t color)
{
uint16_t i;
uint16_t j;
uint16_t width;
uint16_t height;
width = ex - sx + 1;
height = ey - sy + 1;
lcd_set_window(sx, sy, ex, ey);
for (i = 0; i < height; i++)
{
for (j = 0; j < width; j++)
{
lcd_write_data16(color);
}
}
lcd_set_window(sx, sy, ex, ey);
}
/**
* @brief 设置光标的位置
* @param Xpos：左上角x轴
* @param Ypos：左上角y轴
* @retval 无
*/
void lcd_set_cursor(uint16_t xpos, uint16_t ypos)
{
lcd_set_window(xpos,ypos,xpos,ypos);
}
/**
* @brief 设置LCD的自动扫描方向(对RGB屏无效)
* @param dir:0~7,代表8个方向(具体定义见lcd.h)
* @retval 无
*/
void lcd_scan_dir(uint8_t dir)
{
uint8_t regval = 0;
uint8_t dirreg = 0;
uint16_t temp;
/* 横屏时，对1963不改变扫描方向, 其他IC改变扫描方向！竖屏时1963改变方向, 其他IC不改变扫描方向 */
if (lcd_self.dir == 1)
{
dir = 5;
}
/* 根据扫描方式 设置 0X36/0X3600 寄存器 bit 5,6,7 位的值 */
switch (dir)
{
case L2R_U2D: /* 从左到右,从上到下 */
regval |= (0 << 7) | (0 << 6) | (0 << 5);
break;
case L2R_D2U: /* 从左到右,从下到上 */
regval |= (1 << 7) | (0 << 6) | (0 << 5);
break;
case R2L_U2D: /* 从右到左,从上到下 */
regval |= (0 << 7) | (1 << 6) | (0 << 5);
break;
case R2L_D2U: /* 从右到左,从下到上 */
regval |= (1 << 7) | (1 << 6) | (0 << 5);
break;
case U2D_L2R: /* 从上到下,从左到右 */
regval |= (0 << 7) | (0 << 6) | (1 << 5);
break;
case U2D_R2L: /* 从上到下,从右到左 */
regval |= (0 << 7) | (1 << 6) | (1 << 5);
break;
case D2U_L2R: /* 从下到上,从左到右 */
regval |= (1 << 7) | (0 << 6) | (1 << 5);
break;
case D2U_R2L: /* 从下到上,从右到左 */
regval |= (1 << 7) | (1 << 6) | (1 << 5);
break;
}
dirreg = 0x36; /* 存储器访问控制命令，对绝大部分驱动IC, 由0X36寄存器控制 */
uint8_t date_send[1] = {regval};
lcd_write_cmd(dirreg);
lcd_write_data(date_send, 1);
if (regval & 0x20)
{
if (lcd_self.width < lcd_self.height) /* 交换X,Y */
{
temp = lcd_self.width;
lcd_self.width = lcd_self.height;
lcd_self.height = temp;
}
}
else
{
if (lcd_self.width > lcd_self.height) /* 交换X,Y */
{
temp = lcd_self.width;
lcd_self.width = lcd_self.height;
lcd_self.height = temp;
}
}
lcd_set_window(0, 0, lcd_self.width,lcd_self.height);
}
/**
* @brief 设置LCD显示方向
* @param dir:0,竖屏; 1,横屏
* @retval 无
*/
void lcd_display_dir(uint8_t dir)
{
lcd_self.dir = dir;
if (lcd_self.dir == 0) /* 竖屏 */
{
lcd_self.width = 240;
lcd_self.height = 320;
lcd_self.wramcmd = 0X2C; /* 向由 列地址（CASET） 和 行地址（RASET） 设定的区域连续写入像素数据 */
lcd_self.setxcmd = 0X2A; /* 设置要在哪个水平（X方向）区域写入像素数据 */
lcd_self.setycmd = 0X2B; /* 设置要在哪个垂直（Y方向）区域写入像素数据 */
}
else /* 横屏 */
{
lcd_self.width = 320; /* 默认宽度 */
lcd_self.height = 240; /* 默认高度 */
lcd_self.wramcmd = 0X2C; /* 向由 列地址（CASET） 和 行地址（RASET） 设定的区域连续写入像素数据 */
lcd_self.setxcmd = 0X2A; /* 设置要在哪个水平（X方向）区域写入像素数据 */
lcd_self.setycmd = 0X2B; /* 设置要在哪个垂直（Y方向）区域写入像素数据 */
}
lcd_scan_dir(DFT_SCAN_DIR); /* 默认扫描方向 */
}
/**
* @brief 硬件复位
* @param self_in：LCD结构体
* @retval 无
*/
void lcd_hard_reset(void)
{
/* 复位显示屏 */
LCD_RST(0);
vTaskDelay(100);
LCD_RST(1);
vTaskDelay(100);
}
/**
* @brief 绘画一个像素点
* @param self_in：LCD结构体
* @param x：x轴坐标
* @param y：y轴坐标
* @param color：颜色值
* @retval 无
*/
void lcd_draw_pixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color)
{
lcd_set_cursor(x, y);
lcd_write_data16(color);
}
/**
* @brief 画线函数(直线、斜线)
* @param x1,y1 起点坐标
* @param x2,y2 终点坐标
* @param color 填充颜色
* @retval 无
*/
void lcd_draw_line(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2, uint16_t color)
{
uint16_t t;
int xerr = 0, yerr = 0, delta_x, delta_y, distance;
int incx, incy, urow, ucol;
delta_x = x2 - x1; /* 计算坐标增量 */
delta_y = y2 - y1;
urow = x1;
ucol = y1;
if (delta_x > 0)
{
incx = 1; /* 设置单步方向 */
}
else if (delta_x == 0)
{
incx = 0; /* 垂直线 */
}
else
{
incx =-1;
delta_x =-delta_x;
}
if(delta_y > 0)
{
incy = 1;
}
else if(delta_y == 0)
{
incy = 0; /* 水平线 */
}
else
{
incy =-1;
delta_y=-delta_y;
}
if( delta_x>delta_y)
{
distance = delta_x; /* 选取基本增量坐标轴 */
}
else
{
distance = delta_y;
}
for (t = 0;t <= distance + 1;t++ ) /* 画线输出 */
{
lcd_draw_pixel(urow,ucol,color); /* 画点 */
xerr += delta_x ;
yerr += delta_y ;
if(xerr>distance)
{
xerr -= distance;
urow += incx;
}
if (yerr > distance)
{
yerr -= distance;
ucol += incy;
}
}
}
/**
* @brief 画水平线
* @param x0,y0: 起点坐标
* @param len : 线长度
* @param color: 矩形的颜色
* @retval 无
*/
void lcd_draw_hline(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t len, uint16_t color)
{
if ((len == 0) || (x > lcd_self.width) || (y > lcd_self.height))return;
lcd_fill(x, y, x + len - 1, y, color);
}
/**
* @brief 画一个矩形
* @param x1,y1 起点坐标
* @param x2,y2 终点坐标
* @param color 填充颜色
* @retval 无
*/
void lcd_draw_rectangle(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1,uint16_t color)
{
lcd_draw_line(x0, y0, x1, y0,color);
lcd_draw_line(x0, y0, x0, y1,color);
lcd_draw_line(x0, y1, x1, y1,color);
lcd_draw_line(x1, y0, x1, y1,color);
}
/**
* @brief 画一个圆
* @param x0,y0 圆心坐标
* @param r 圆半径
* @param color 填充颜色
* @retval 无
*/
void lcd_draw_circle(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t r, uint16_t color)
{
int a, b;
int di;
a = 0;
b = r;
di = 3 - (r << 1);
while (a <= b)
{
lcd_draw_pixel(x0 - b, y0 - a, color);
lcd_draw_pixel(x0 + b, y0 - a, color);
lcd_draw_pixel(x0 - a, y0 + b, color);
lcd_draw_pixel(x0 - b, y0 - a, color);
lcd_draw_pixel(x0 - a, y0 - b, color);
lcd_draw_pixel(x0 + b, y0 + a, color);
lcd_draw_pixel(x0 + a, y0 - b, color);
lcd_draw_pixel(x0 + a, y0 + b, color);
lcd_draw_pixel(x0 - b, y0 + a, color);
a++;
if (di < 0)
{
di += 4 * a + 6;
}
else
{
di += 10 + 4 * (a - b);
b--;
}
lcd_draw_pixel(x0 + a, y0 + b, color);
}
}
/**
* @brief 在指定位置显示一个字符
* @param x,y : 坐标
* @param chr : 要显示的字符:" "--->"~"
* @param size : 字体大小 12/16/24/32
* @param mode : 叠加方式(1); 非叠加方式(0);
* @param color : 字符的颜色;
* @retval 无
*/
void lcd_show_char(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t chr, uint8_t size, uint8_t mode, uint16_t color)
{
uint8_t temp = 0, t1 = 0, t = 0;
uint8_t *pfont = 0;
uint8_t csize = 0; /* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
uint16_t colortemp = 0;
uint8_t sta = 0;
csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2); /* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
chr = chr - ' '; /* 得到偏移后的值（ASCII字库是从空格开始取模，所以-' '就是对应字符的字库） */
if ((x > (lcd_self.width - size / 2)) || (y > (lcd_self.height - size)))
{
return;
}
lcd_set_window(x, y, x + size / 2 - 1, y + size - 1); /* (x,y,x+8-1,y+16-1) */
switch (size)
{
case 12:
pfont = (uint8_t *)asc2_1206[chr]; /* 调用1206字体 */
sta = 6;
break;
case 16:
pfont = (uint8_t *)asc2_1608[chr]; /* 调用1608字体 */
sta = 8;
break;
case 24:
pfont = (uint8_t *)asc2_2412[chr]; /* 调用2412字体 */
break;
case 32:
pfont = (uint8_t *)asc2_3216[chr]; /* 调用3216字体 */
sta = 8;
break;
default:
return ;
}
if (size != 24)
{
csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2);
for (t = 0; t < csize; t++)
{
temp = pfont[t]; /* 获取字符的点阵数据 */
for (t1 = 0; t1 < sta; t1++)
{
if (temp & 0x80)
{
colortemp = color;
}
else if (mode == 0) /* 无效点,不显示 */
{
colortemp = 0xFFFF;
}
lcd_write_data16(colortemp);
temp <<= 1;
}
}
}
else
{
csize = (size * 16) / 8;
for (t = 0; t < csize; t++)
{
temp = asc2_2412[chr][t];
if (t % 2 == 0)
{
sta = 8;
}
else
{
sta = 4;
}
for (t1 = 0; t1 < sta; t1++)
{
if(temp & 0x80)
{
colortemp = color;
}
else if (mode == 0) /* 无效点,不显示 */
{
colortemp = 0xFFFF;
}
lcd_write_data16(colortemp);
temp <<= 1;
}
}
}
}
/**
* @brief m^n函数
* @param m,n 输入参数
* @retval m^n次方
*/
uint32_t lcd_pow(uint8_t m, uint8_t n)
{
uint32_t result = 1;
while(n--)result *= m;
return result;
}
/**
* @brief 显示len个数字
* @param x,y : 起始坐标
* @param num : 数值(0 ~ 2^32)
* @param len : 显示数字的位数
* @param size: 选择字体 12/16/24/32
* @retval 无
*/
void lcd_show_num(uint16_t x, uint16_t y, uint32_t num, uint8_t len, uint8_t size, uint16_t color)
{
uint8_t t, temp;
uint8_t enshow = 0;
for (t = 0; t < len; t++) /* 按总显示位数循环 */
{
temp = (num / lcd_pow(10, len - t - 1)) % 10; /* 获取对应位的数字 */
if (enshow == 0 && t < (len - 1)) /* 没有使能显示,且还有位要显示 */
{
if (temp == 0)
{
lcd_show_char(x + (size / 2)*t, y, ' ', size, 0, color); /* 显示空格,占位 */
continue; /* 继续下个一位 */
}
else
{
enshow = 1; /* 使能显示 */
}
}
lcd_show_char(x + (size / 2)*t, y, temp + '0', size, 0, color); /* 显示字符 */
}
}
/**
* @brief 扩展显示len个数字(高位是0也显示)
* @param x,y : 起始坐标
* @param num : 数值(0 ~ 2^32)
* @param len : 显示数字的位数
* @param size: 选择字体 12/16/24/32
* @param mode: 显示模式
* [7]:0,不填充;1,填充0.
* [6:1]:保留
* [0]:0,非叠加显示;1,叠加显示.
* @param color : 数字的颜色;
* @retval 无
*/
void lcd_show_xnum(uint16_t x, uint16_t y, uint32_t num, uint8_t len, uint8_t size, uint8_t mode, uint16_t color)
{
uint8_t t, temp;
uint8_t enshow = 0;
for (t = 0; t < len; t++) /* 按总显示位数循环 */
{
temp = (num / lcd_pow(10, len - t - 1)) % 10; /* 获取对应位的数字 */
if (enshow == 0 && t < (len - 1)) /* 没有使能显示,且还有位要显示 */
{
if (temp == 0)
{
if (mode & 0X80) /* 高位需要填充0 */
{
lcd_show_char(x + (size / 2)*t, y, '0', size, mode & 0X01, color); /* 用0占位 */
}
else
{
lcd_show_char(x + (size / 2)*t, y, ' ', size, mode & 0X01, color); /* 用空格占位 */
}
continue;
}
else
{
enshow = 1; /* 使能显示 */
}
}
lcd_show_char(x + (size / 2)*t, y, temp + '0', size, mode & 0X01, color);
}
}
/**
* @brief 显示字符串
* @param x,y : 起始坐标
* @param width,height: 区域大小
* @param size : 选择字体 12/16/24/32
* @param p : 字符串首地址
* @retval 无
*/
void lcd_show_string(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t width, uint16_t height, uint8_t size, char *p, uint16_t color)
{
uint8_t x0 = x;
width += x;
height += y;
while ((*p <= '~') && (*p >= ' ')) /* 判断是不是非法字符! */
{
if (x >= width)
{
x = x0;
y += size;
}
if (y >= height) break; /* 退出 */
lcd_show_char(x, y, *p, size, 0, color);
x += size / 2;
p++;
}
}
/**
* @brief 打开LCD
* @param self_in：SPI控制块
* @retval mp_const_none：初始化成功
*/
void lcd_on(void)
{
LCD_PWR(1);
vTaskDelay(10);
}
/**
* @brief 关闭LCD
* @param self_in：SPI控制块
* @retval mp_const_none：初始化成功
*/
void lcd_off(void)
{
LCD_PWR(0);
vTaskDelay(10);
}
/**
* @brief LCD初始化
* @param 无
* @retval 无
*/
void lcd_init(void)
{
int cmd = 0;
esp_err_t ret = 0;
lcd_self.dir = 0; /* 0 -> 竖屏 */
lcd_self.wr = LCD_NUM_WR; /* 配置WR引脚 */
lcd_self.cs = LCD_NUM_CS; /* 配置CS引脚 */
gpio_config_t gpio_init_struct;
/* SPI驱动接口配置 */
spi_device_interface_config_t devcfg = {
.clock_speed_hz = 60 * 1000 * 1000, /* SPI时钟 */
.mode = 0, /* SPI模式0 */
.spics_io_num = lcd_self.cs, /* SPI设备引脚 */
.queue_size = 7, /* 事务队列尺寸 7个 */
};
/* 添加SPI总线设备 */
ret = spi_bus_add_device(SPI2_HOST, &devcfg, &MY_LCD_Handle); /* 配置SPI总线设备 */
ESP_ERROR_CHECK(ret);
gpio_init_struct.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE; /* 失能引脚中断 */
gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_OUTPUT; /* 配置输出模式 */
gpio_init_struct.pin_bit_mask = 1ull << lcd_self.wr; /* 配置引脚位掩码 */
gpio_init_struct.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE; /* 失能下拉 */
gpio_init_struct.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE; /* 使能下拉 */
gpio_config(&gpio_init_struct); /* 引脚配置 */
lcd_hard_reset(); /* LCD硬件复位 */
/* 初始化代码 */
#if SPI_LCD_TYPE /* 对2.4寸LCD寄存器进行设置 */
lcd_init_cmd_t ili_init_cmds[] =
{
{0x11, {0}, 0x80}, /* 0x11让芯片从睡眠模式唤醒，进入正常工作模式，芯片手册需要等待120ms */
{0x36, {0x00}, 1}, /* 0x36 控制显示方向（旋转、镜像）、颜色顺序（RGB/BGR）和扫描方式 */
{0x3A, {0x65}, 1}, /* 0x3A 设置像素数据的颜色深度和格式，即每个像素点用多少位来表示，0x65的6(110)为262K，5表示16bit表示一个像素 */
{0X21, {0}, 0x80}, /* 开启显示颜色反转。*/
{0x29, {0}, 0x80}, /*开启显示，使得显存内容能够呈现在屏幕上*/
{0, {0}, 0xff},
};
#else /* 不为0则视为使用1.3寸SPILCD屏，那么屏幕将不会反显 */
lcd_init_cmd_t ili_init_cmds[] =
{
{0x11, {0}, 0x80},
{0x36, {0x00}, 1},
{0x3A, {0x65}, 1},
{0xB2, {0x0C, 0x0C, 0x00, 0x33,0x33}, 5},
{0xB7, {0x75}, 1},
{0xBB, {0x1C}, 1},
{0xC0, {0x2c}, 1},
{0xC2, {0x01}, 1},
{0xC3, {0x0F}, 1},
{0xC4, {0x20}, 1},
{0xC6, {0X01}, 1},
{0xD0, {0xA4,0xA1}, 2},
{0xE0, {0xD0, 0x04, 0x0D, 0x11, 0x13, 0x2B, 0x3F, 0x54, 0x4C, 0x18, 0x0D, 0x0B, 0x1F, 0x23}, 14},
{0xE1, {0xD0, 0x04, 0x0C, 0x11, 0x13, 0x2C, 0x3F, 0x44, 0x51, 0x2F, 0x1F, 0x1F, 0x20, 0x23}, 14},
{0X21, {0}, 0x80},
{0x29, {0}, 0x80},
{0, {0}, 0xff},
};
#endif
/* 循环发送设置所有寄存器 */
while (ili_init_cmds[cmd].databytes != 0xff)
{
lcd_write_cmd(ili_init_cmds[cmd].cmd);
lcd_write_data(ili_init_cmds[cmd].data, ili_init_cmds[cmd].databytes & 0x1F);
if (ili_init_cmds[cmd].databytes & 0x80)
{
vTaskDelay(120);
}
cmd++;
}
lcd_display_dir(1); /* 设置屏幕方向 */
LCD_PWR(1);
lcd_clear(WHITE); /* 清屏 */
}
从上的代码中可以看出，本章实验的 SPILCD 驱动是兼容了 1.3 寸与 2.4 寸SPILCD 模块的，因此在加载完 SPI 设备后，会与 SPILCD 进行通讯，确定 SPILCD 的型号，然后根据型号针对性地对 SPILCD 模块进行配置。
SPILCD 驱动中与 SPILCD 模块通讯的函数，如下所示：
/**
* @brief 发送命令到LCD，使用轮询方式阻塞等待传输完成(由于数据传输量很少，因此在轮询方式处理可提高速度。使用中断方式的开销要超过轮询方式)
* @param cmd 传输的8位命令数据
* @retval 无
*/
void lcd_write_cmd(const uint8_t cmd)
{
LCD_WR(0);
spi2_write_cmd(MY_LCD_Handle, cmd);
}
/**
* @brief 发送数据到LCD，使用轮询方式阻塞等待传输完成(由于数据传输量很少，因此在轮询方式处理可提高速度。使用中断方式的开销要超过轮询方式)
* @param data 传输的8位数据
* @retval 无
*/
void lcd_write_data(const uint8_t *data, int len)
{
LCD_WR(1);
spi2_write_data(MY_LCD_Handle, data, len);
}
/**
* @brief 发送数据到LCD，使用轮询方式阻塞等待传输完成(由于数据传输量很少，因此在轮询方式处理可提高速度。使用中断方式的开销要超过轮询方式)
* @param data 传输的16位数据
* @retval 无
*/
void lcd_write_data16(uint16_t data)
{
uint8_t dataBuf[2] = {0,0};
dataBuf[0] = data >> 8;
dataBuf[1] = data & 0xFF;
LCD_WR(1);
spi2_write_data(MY_LCD_Handle, dataBuf,2);
} 在上述代码中， lcd_write_cmd()和 lcd_write_data()在调用 spi 的驱动函数前，按照 LCD 时序图，前者需要先将 WR 引脚电平信号置 0，后者则需要置 1。
通过上面介绍的驱动函数就能够与 SPILCD模块进行通讯了，而在 SPILCD模块的显示屏上显示出特定的图案或字符或设置 SPILCD模块的显示方向等等的操作都是能够通过 SPILCD模块规定的特定命令来完成的。
下面再理解下函数void lcd_clear(uint16_t color)，具体已在函数中做了详细说明，下面讨论为什么这么实现？
（1）为何要分批次写入？
微控制器的可用内存（RAM）可能有限，一次性分配153600字节的缓冲区（对于320x240的16位色屏需要150KB）可能不现实。而分配一个15KB的缓冲区（LCD_BUF_SIZE），然后循环使用10次，大大降低了对MCU RAM的需求。
许多LCD驱动芯片（如ST7789, ILI9341等）支持连续写入（lcd_set_window设置了窗口后，后续写入的数据会自动填充该窗口）。所以只需要分批发送数据即可，无需重复设置地址。
（2）为什么先填充缓冲区？
如果直接在循环里调用 lcd_write_data(&color, 2)来逐个像素写入，虽然简单，但效率极低，因为每次写入都有函数调用和通信开销（如SPI或8080并行的时序控制）。
现在的方式是：先用一个紧凑的循环在内存中准备好一大块数据（填充缓冲区），然后一次性发送这一大块数据。这显著减少了函数调用次数和数据传输的次数，大大提高清屏速度。
22.3.4 CMakeLists.txt 文件
打开本实验 BSP 下的 CMakeLists.txt 文件，其内容如下所示
set(src_dirs
IIC
LCD
LED
SPI
XL9555)
set(include_dirs
IIC
LCD
LED
SPI
XL9555)
set(requires
driver)
idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs} INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})
component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)22.3.5 实验应用代码
打开 main/main.c 文件，该文件定义了工程入口函数，名为 app_main。该函数代码如下。
i2c_obj_t i2c0_master;
/**
* @brief 程序入口
* @param 无
* @retval 无
*/
void app_main(void)
{
uint8_t x = 0;
esp_err_t ret;
ret = nvs_flash_init(); /* 初始化NVS */
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
{
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ret = nvs_flash_init();
}
led_init(); /* 初始化LED */
i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0); /* 初始化IIC0 */
spi2_init(); /* 初始化SPI2 */
xl9555_init(i2c0_master); /* IO扩展芯片初始化 */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
while (1)
{
switch (x)
{
case 0:
{
lcd_clear(WHITE);
break;
}
case 1:
{
lcd_clear(BLACK);
break;
}
case 2:
{
lcd_clear(BLUE);
break;
}
case 3:
{
lcd_clear(RED);
break;
}
case 4:
{
lcd_clear(MAGENTA);
break;
}
case 5:
{
lcd_clear(GREEN);
break;
}
case 6:
{
lcd_clear(CYAN);
break;
}
case 7:
{
lcd_clear(YELLOW);
break;
}
case 8:
{
lcd_clear(BRRED);
break;
}
case 9:
{
lcd_clear(GRAY);
break;
}
case 10:
{
lcd_clear(LGRAY);
break;
}
case 11:
{
lcd_clear(BROWN);
break;
}
}
lcd_show_string(10, 40, 240, 32, 32, "ESP32", RED);
lcd_show_string(10, 80, 240, 24, 24, "SPILCD TEST", RED);
lcd_show_string(10, 110, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(10, 150, 240, 12, 12, "ATOM@ALIENTEK", RED);
x++;
if (x == 12)
{
x = 0;
}
LED_TOGGLE();
vTaskDelay(500);
}
}
从上面的代码中可以看出，在初始化完LCD后，便在LCD上显示一些本实验的相关信息，随后便每间隔 500 毫秒就更换一次 LCD 屏幕显示的背景色。
22.4 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到 SPI LCD 上不断变换着不同的颜色， LED 灯闪烁。
图 22.4.1 SPI LCD 显示效果图
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