基于MCU器件如何實(shí)現(xiàn)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)？

眾所周知，一款優(yōu)秀的產(chǎn)品，不僅要有很高的性能，很好的穩(wěn)定性，而且還要具備對(duì)用戶非常友好和極具吸引力的圖形交互界面。然而，運(yùn)行一個(gè)非?？犰徘覙O具吸引力的圖形用戶界面，就要求有一個(gè)高主頻，高性能，存儲(chǔ)資源豐富的MCU作為支撐。

一般MCU驅(qū)動(dòng)液晶屏進(jìn)行顯示，高級(jí)一點(diǎn)的MCU可以驅(qū)動(dòng)RGB液晶屏做一些酷炫的界面，例如UCgui，LITTLEVGL等。下面先講一下如何驅(qū)動(dòng)普通的串口液晶屏。

MCU驅(qū)動(dòng)液晶屏的方式通常采用總線控制方式，具體實(shí)現(xiàn)如下：

按照時(shí)序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)線上，根據(jù)液晶屏的具體類型和協(xié)議進(jìn)行操作。一般來(lái)說(shuō)，液晶屏都有一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿薪涌诨虼薪涌凇?

通過(guò)讀取數(shù)據(jù)線上的信號(hào)，識(shí)別控制命令和數(shù)據(jù)，并對(duì)液晶屏進(jìn)行相應(yīng)的操作。例如，如果需要顯示某個(gè)字符，MCU將該字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼和列地址發(fā)送到液晶屏上，液晶屏?xí)詣?dòng)尋址并將字符顯示在屏幕上。

在實(shí)際應(yīng)用中，MCU驅(qū)動(dòng)液晶屏需要注意以下幾點(diǎn)：

液晶屏的分辨率和顯示區(qū)域大小，以及液晶屏的刷新率和背光燈的亮度等參數(shù)需要與MCU的處理速度和內(nèi)存容量相匹配。

液晶屏的驅(qū)動(dòng)方式和協(xié)議需要與MCU的硬件接口和指令集相匹配，以確保正常的數(shù)據(jù)傳輸和控制。

在多個(gè)液晶屏同時(shí)連接的情況下，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆謺r(shí)復(fù)用和信號(hào)同步處理，以避免液晶屏之間的干擾和數(shù)據(jù)傳輸沖突。MCU驅(qū)動(dòng)液晶屏需要根據(jù)具體的液晶屏型號(hào)和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)配置和程序設(shè)計(jì)，同時(shí)需要充分考慮硬件接口和軟件協(xié)議等細(xì)節(jié)問(wèn)題。

MCU還可以驅(qū)動(dòng)RGB液晶屏，通常需要使用專用的LCD驅(qū)動(dòng)器或控制器，以便將RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為液晶屏上每個(gè)像素的顏色。RGB液晶屏的驅(qū)動(dòng)方式包括直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)方式使用RGB接口，將RGB數(shù)據(jù)直接寫入液晶屏的顯存中。而間接驅(qū)動(dòng)方式則是使用MCU接口，將RGB數(shù)據(jù)先寫入MCU的內(nèi)存中，然后由MCU將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭壕痢?

具體來(lái)說(shuō)，MCU接口的LCM(LCD Module)內(nèi)部有一個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)器，用于將主機(jī)發(fā)過(guò)的數(shù)據(jù)/命令進(jìn)行變換，變成每個(gè)像素的RGB數(shù)據(jù)，使之在屏上顯示出來(lái)。這個(gè)過(guò)程不需要點(diǎn)、行、幀時(shí)鐘。另外，對(duì)于RGB液晶屏的驅(qū)動(dòng)，硬件條件要求較高，需要使用專門的硬件模塊如STM32F429的LTDC+DMA2D模塊，以及SDRAM作為顯存。同時(shí)，RGB液晶屏的刷新頻率比MCU快很多，因此RGB接口方式比MCU接口方式具有更高的速度和更低的功耗。MCU驅(qū)動(dòng)RGB液晶屏需要選擇合適的LCD驅(qū)動(dòng)器和控制器，并使用適當(dāng)?shù)慕涌诜绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制。

MCU編程GUI界面通常使用嵌入式圖形庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如uGFX、LVGL、Qt等。這些庫(kù)提供了GUI組件和繪圖函數(shù)，可以用于創(chuàng)建GUI界面。以下是一些常用的嵌入式圖形庫(kù)介紹：

emWin圖形庫(kù)：為恩智浦、ST等ARM微控制器用戶免費(fèi)提供的圖形庫(kù)，功能豐富，易學(xué)易用。

TouchGFX圖形庫(kù)：屬于Draupner Graphics公司的GUI產(chǎn)品，以炫酷的界面著稱，在2018年被ST收購(gòu)，STM32上可以免費(fèi)使用。

MiniGUI圖形庫(kù)：一款國(guó)產(chǎn)GUI，面向嵌入式系統(tǒng)的高級(jí)窗口系統(tǒng)和圖形用戶界面(GUI)，由魏永明先生于1998年底開(kāi)始開(kāi)發(fā)。

Qt圖形庫(kù)：一款由Qt Company開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái)C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架，易學(xué)易用功能強(qiáng)大。

LVGL圖形庫(kù)：全稱Light and Versatile Graphics Library，是一個(gè)自由的，開(kāi)源的GUI庫(kù)，界面精美，資源消耗小，可移植度高、響應(yīng)式布局等特點(diǎn)，全庫(kù)采用純c 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。

LittlevGL圖形庫(kù)：一款開(kāi)源免費(fèi)(MIT許可)的GUI圖形庫(kù)，支持觸摸屏操作，移植簡(jiǎn)單方便，被ST收購(gòu)，在ST MCU、MPU可免費(fèi)使用。

AWTK GUI引擎：全稱Toolkit AnyWhere，是ZLG開(kāi)發(fā)的開(kāi)源GUI引擎，旨在為嵌入式系統(tǒng)、WEB、各種小程序、手機(jī)和PC打造的通用GUI引擎。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的MCU編程GUI界面示例，使用uGFX庫(kù)：

1. 初始化uGFX庫(kù)，包括初始化LCD控制器和設(shè)置LCD參數(shù)。

2. 創(chuàng)建一個(gè)窗口，可以設(shè)置窗口的位置和大小。

3. 在窗口中添加按鈕、文本框、標(biāo)簽等GUI組件。

4. 編寫事件處理函數(shù)，處理GUI組件的事件，例如按鈕點(diǎn)擊、文本框輸入等。

5. 在主循環(huán)中輪詢GUI組件的事件，并調(diào)用相應(yīng)的事件處理函數(shù)。

6. 在需要更新GUI界面時(shí)，調(diào)用uGFX庫(kù)的繪圖函數(shù)，例如畫(huà)線、畫(huà)矩形、顯示文本等。