必看！3.5寸FTF驗證版設(shè)計過程
時間：2021-10-26 14:54:27
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[導(dǎo)讀]出品21ic論壇qingtian0303網(wǎng)站：bbs.21ic.com硬件篇由于項目需要，需設(shè)計一款3.5寸液晶屏驗證板。介紹一下3.5寸液晶屏的信息，采用ILI9488芯片，供電電壓2.8V，默認(rèn)MCU16bit通信，分辨率480*320，帶電容觸摸板，液晶屏采用40pin0....
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硬件篇
由于項目需要，需設(shè)計一款3.5寸液晶屏驗證板。
介紹一下3.5寸液晶屏的信息，采用ILI9488芯片，供電電壓2.8V，默認(rèn)MCU16bit通信，分辨率480*320，帶電容觸摸板，液晶屏采用40pin0.5mmFPC接口。3.5寸液晶屏采用MCU16bit通信，可以說是采用該種通信方式中可以做的最大尺寸了，3.5寸以上的尺寸一般通過RGB方式通信，根據(jù)目前手中可用的MCU，可選STM32F103VCT6（或者GD32F303VCT6），選擇的原因就是就是100pin的MCU帶FSMC（或者EXMC），相比較目前的市場環(huán)境，優(yōu)先選擇國產(chǎn)的GD32F303VCT6，原因就是便宜。
GD32F303VCT6的外部存儲器控制器EXMC支持8080接口，在其數(shù)據(jù)手冊中可以看到
通過對GD32F303VCT6各引腳的功能查詢，首先分配了數(shù)據(jù)接口的D0~D15。
第一步：劃分驗證板的主要功能模塊：
本驗證板主要是為了驗證3.5寸液晶屏，故液晶屏顯示模塊作為本驗證板的第一功能首先被確認(rèn)下來；
其次為實現(xiàn)液晶屏的控制，MCU模塊確認(rèn)為第二部分功能模塊，也是整個驗證板的核心，包括其最小系統(tǒng)（時鐘、復(fù)位、下載口等）；
接下來是觸摸模塊，觸摸功能的實現(xiàn)是通過下拉中斷方式加上IIC標(biāo)準(zhǔn)接口；
當(dāng)然少不了供電/充電模塊，主供電采用3.7V/2600mAh的18650鋰電池，選用鋰電池肯定少不了充電了，故選擇SUM9512充電芯片，充電電流可達(dá)1A；
充電接口采用USB接口，同時預(yù)留USB通信功能，與預(yù)留的串口通信接口共同組成了通信模塊；
USB或者電池過來的電壓是不符合系統(tǒng)需求的，需要通過DC-DC模塊轉(zhuǎn)換成滿足系統(tǒng)需求的電壓，在本驗證板中，單片機系統(tǒng)和液晶顯示的需求電壓都是3.3V，故選擇一個LDO基本就可以滿足要求；
為了操作方便，增加一個按鍵模塊，實現(xiàn)基本開關(guān)機功能，開機通過觸碰開關(guān)后自鎖來實現(xiàn)，同時短按按鍵可以實現(xiàn)顯示界面的的切換，長按關(guān)機；
通過一層層的功能分析，驗證板的各部分功能模塊也就出來了，接下來就是各個模塊的具體實現(xiàn)了。
第二步：各功能模塊的具體設(shè)計：
模塊的具體設(shè)計要采用對于關(guān)聯(lián)關(guān)系要先重后輕，分線進行。例如我們都知道整個系統(tǒng)的運行其實就是MCU各種狀態(tài)的變化，IO口的狀態(tài)變化是所有控制的具體體現(xiàn)，故在與MCU的連接中找出比較重要的線先行進行設(shè)計，這些引腳也多是對應(yīng)固定的IO口，例如USB、串口、FSMC（或者EXMC）接口。也可以結(jié)合電流的流向來依次設(shè)計。
根據(jù)第一步的功能模塊的劃分，我們定義一些標(biāo)號，例如VCC_USB(USB供電)、BATT（電池供電）、VBAT（整合后的系統(tǒng)電）、VCC_MCU(LDO轉(zhuǎn)化后的系統(tǒng)電)。
接下來進行具體的模塊設(shè)計：
液晶屏顯示模塊：液晶屏是通過EXMC的LCD功能實現(xiàn)，把 LCD 當(dāng)成 SRAM 設(shè)備用：首先我們了解下外部 SRAM的連接， 外部 SRAM 的控制一般有：地址線 （如 A0~A18） 、 數(shù)據(jù)線 （如 D0~D15） 、 寫信號 （WE） 、讀信號 （OE） 、 片選信號 （CS） ；TFTLCD的信號包括：RS、D0~D15、WR、RD、CS、RST 和 BL 等，其中真正在操作LCD 的時候需要用到的就只有：RS、D0~D15、WR、 RD 和 CS。其操作時序和 SRAM的控制完全類似，唯一不同就是 LCD 有 RS 信號，但是沒有地址信號。LCD 通過 RS 信號來決定傳送的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)還是命令，本質(zhì)上可以理解為一個地址信號。
故將RS連接到EXMC的A16上，具體的放到哪個地址線上就需要根據(jù)實際走線來變化了，任何一個地址線理論上都是可以的。液晶屏接口線序如下圖：
這個是液晶屏的接口，里邊有IM0~IM2是選擇通信方式的，目前不清楚具體的控制方式就只能用一個笨方法，上下接都預(yù)留出來，實際使用時再選擇具體的連接。LEDA和LEDK時背光的控制，采用兩級背光控制，其中一級為固定背光亮度，一級為可調(diào)背光亮度（PWM控制）。再將供電連接上，復(fù)位上拉，顯示模塊就完成，具體效果看下圖：
通信模塊：通信模塊的通信功能主要是USB和串口，均為預(yù)留功能用于調(diào)試使用，再硬件方面，接口比較簡單，其中串口通過查詢MCU的技術(shù)手冊，選用以下兩個引腳，
USB選用以下引腳，
USB是高速信號，要做一定的濾波處理，實際的通信模塊如下：
觸摸模塊：觸摸功能的實現(xiàn)實際上就是一個中斷就上IIC通信，其中IIC選用引腳
供電/充電模塊：充電芯片使用的是SUM9512充電芯片，這也是一個國產(chǎn)芯片，外圍電路簡潔，成本低，這里面與MCU模塊沒有直接交集，充電指示直接使用一個LED來完成指示功能：
? ? ? ?供電模塊實際是需要按鍵模塊和MCU模塊參與來實現(xiàn)供電自鎖的，需要一個普通的IO口輸出就可以了：
DC-DC模塊：基本就是一個穩(wěn)壓作用，LDO基本有幾百毫安的供電能力，基本能滿足本測試板的供電。
對于液晶屏的供電通過一個MOS開關(guān)來控制，復(fù)位不用，出現(xiàn)問題直接斷電后重新上電，最利索方式了。
到此各個模塊基本上都已經(jīng)設(shè)計完成，通過PCB設(shè)計后就可以開始軟件設(shè)計了。MCU的模塊設(shè)計基本上就是各個模塊設(shè)計說對應(yīng)的引腳相連，對于單片機的最小系統(tǒng)，大家都是非常熟悉的了，就不進行詳細(xì)的介紹了。
硬件設(shè)計思路每個人都有自己最舒服的方式，對一些關(guān)鍵點注意一下就可以了，堅持自己。大家有什么想法或好的習(xí)慣，可以回復(fù)一起交流，共同進步！
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硬件篇
由于項目需要，需設(shè)計一款3.5寸液晶屏驗證板。
介紹一下3.5寸液晶屏的信息，采用ILI9488芯片，供電電壓2.8V，默認(rèn)MCU16bit通信，分辨率480*320，帶電容觸摸板，液晶屏采用40pin0.5mmFPC接口。3.5寸液晶屏采用MCU16bit通信，可以說是采用該種通信方式中可以做的最大尺寸了，3.5寸以上的尺寸一般通過RGB方式通信，根據(jù)目前手中可用的MCU，可選STM32F103VCT6（或者GD32F303VCT6），選擇的原因就是就是100pin的MCU帶FSMC（或者EXMC），相比較目前的市場環(huán)境，優(yōu)先選擇國產(chǎn)的GD32F303VCT6，原因就是便宜。
GD32F303VCT6的外部存儲器控制器EXMC支持8080接口，在其數(shù)據(jù)手冊中可以看到
通過對GD32F303VCT6各引腳的功能查詢，首先分配了數(shù)據(jù)接口的D0~D15。
第一步：劃分驗證板的主要功能模塊：
本驗證板主要是為了驗證3.5寸液晶屏，故液晶屏顯示模塊作為本驗證板的第一功能首先被確認(rèn)下來；
其次為實現(xiàn)液晶屏的控制，MCU模塊確認(rèn)為第二部分功能模塊，也是整個驗證板的核心，包括其最小系統(tǒng)（時鐘、復(fù)位、下載口等）；
接下來是觸摸模塊，觸摸功能的實現(xiàn)是通過下拉中斷方式加上IIC標(biāo)準(zhǔn)接口；
當(dāng)然少不了供電/充電模塊，主供電采用3.7V/2600mAh的18650鋰電池，選用鋰電池肯定少不了充電了，故選擇SUM9512充電芯片，充電電流可達(dá)1A；
充電接口采用USB接口，同時預(yù)留USB通信功能，與預(yù)留的串口通信接口共同組成了通信模塊；
USB或者電池過來的電壓是不符合系統(tǒng)需求的，需要通過DC-DC模塊轉(zhuǎn)換成滿足系統(tǒng)需求的電壓，在本驗證板中，單片機系統(tǒng)和液晶顯示的需求電壓都是3.3V，故選擇一個LDO基本就可以滿足要求；
為了操作方便，增加一個按鍵模塊，實現(xiàn)基本開關(guān)機功能，開機通過觸碰開關(guān)后自鎖來實現(xiàn)，同時短按按鍵可以實現(xiàn)顯示界面的的切換，長按關(guān)機；
通過一層層的功能分析，驗證板的各部分功能模塊也就出來了，接下來就是各個模塊的具體實現(xiàn)了。
第二步：各功能模塊的具體設(shè)計：
模塊的具體設(shè)計要采用對于關(guān)聯(lián)關(guān)系要先重后輕，分線進行。例如我們都知道整個系統(tǒng)的運行其實就是MCU各種狀態(tài)的變化，IO口的狀態(tài)變化是所有控制的具體體現(xiàn)，故在與MCU的連接中找出比較重要的線先行進行設(shè)計，這些引腳也多是對應(yīng)固定的IO口，例如USB、串口、FSMC（或者EXMC）接口。也可以結(jié)合電流的流向來依次設(shè)計。
根據(jù)第一步的功能模塊的劃分，我們定義一些標(biāo)號，例如VCC_USB(USB供電)、BATT（電池供電）、VBAT（整合后的系統(tǒng)電）、VCC_MCU(LDO轉(zhuǎn)化后的系統(tǒng)電)。
接下來進行具體的模塊設(shè)計：
液晶屏顯示模塊：液晶屏是通過EXMC的LCD功能實現(xiàn)，把 LCD 當(dāng)成 SRAM 設(shè)備用：首先我們了解下外部 SRAM的連接， 外部 SRAM 的控制一般有：地址線 （如 A0~A18） 、 數(shù)據(jù)線 （如 D0~D15） 、 寫信號 （WE） 、讀信號 （OE） 、 片選信號 （CS） ；TFTLCD的信號包括：RS、D0~D15、WR、RD、CS、RST 和 BL 等，其中真正在操作LCD 的時候需要用到的就只有：RS、D0~D15、WR、 RD 和 CS。其操作時序和 SRAM的控制完全類似，唯一不同就是 LCD 有 RS 信號，但是沒有地址信號。LCD 通過 RS 信號來決定傳送的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)還是命令，本質(zhì)上可以理解為一個地址信號。
故將RS連接到EXMC的A16上，具體的放到哪個地址線上就需要根據(jù)實際走線來變化了，任何一個地址線理論上都是可以的。液晶屏接口線序如下圖：
這個是液晶屏的接口，里邊有IM0~IM2是選擇通信方式的，目前不清楚具體的控制方式就只能用一個笨方法，上下接都預(yù)留出來，實際使用時再選擇具體的連接。LEDA和LEDK時背光的控制，采用兩級背光控制，其中一級為固定背光亮度，一級為可調(diào)背光亮度（PWM控制）。再將供電連接上，復(fù)位上拉，顯示模塊就完成，具體效果看下圖：
通信模塊：通信模塊的通信功能主要是USB和串口，均為預(yù)留功能用于調(diào)試使用，再硬件方面，接口比較簡單，其中串口通過查詢MCU的技術(shù)手冊，選用以下兩個引腳，
USB選用以下引腳，
USB是高速信號，要做一定的濾波處理，實際的通信模塊如下：
觸摸模塊：觸摸功能的實現(xiàn)實際上就是一個中斷就上IIC通信，其中IIC選用引腳
供電/充電模塊：充電芯片使用的是SUM9512充電芯片，這也是一個國產(chǎn)芯片，外圍電路簡潔，成本低，這里面與MCU模塊沒有直接交集，充電指示直接使用一個LED來完成指示功能：
? ? ? ?供電模塊實際是需要按鍵模塊和MCU模塊參與來實現(xiàn)供電自鎖的，需要一個普通的IO口輸出就可以了：DC-DC模塊：基本就是一個穩(wěn)壓作用，LDO基本有幾百毫安的供電能力，基本能滿足本測試板的供電。
對于液晶屏的供電通過一個MOS開關(guān)來控制，復(fù)位不用，出現(xiàn)問題直接斷電后重新上電，最利索方式了。
到此各個模塊基本上都已經(jīng)設(shè)計完成，通過PCB設(shè)計后就可以開始軟件設(shè)計了。MCU的模塊設(shè)計基本上就是各個模塊設(shè)計說對應(yīng)的引腳相連，對于單片機的最小系統(tǒng)，大家都是非常熟悉的了，就不進行詳細(xì)的介紹了。
硬件設(shè)計思路每個人都有自己最舒服的方式，對一些關(guān)鍵點注意一下就可以了，堅持自己。大家有什么想法或好的習(xí)慣，可以回復(fù)一起交流，共同進步！
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