網絡上配套STM32開發板有很多LCD例程，主要是TFT LCD跟OLED的。從這些例程，大家都能學會如何點亮一個LCD。但這代碼都有下面問題：

分層不清晰，通俗講就是模塊化太差。

接口亂。只要接口不亂，分層就會好很多了。

可移植性差。

通用性差。

為什么這樣說呢？如果你已經了解了LCD的操作，請思考如下情景：

1、代碼空間不夠，只能保留9341的驅動，其他LCD驅動全部刪除。能一鍵（一個宏定義）刪除嗎？刪除后要改多少地方才能編譯通過？

2、有一個新產品，收銀設備。系統有兩個LCD，都是OLED，驅動IC相同，但是一個是128x64，另一個是128x32像素，一個叫做主顯示，收銀員用；一個叫顧顯，顧客看金額。怎么辦？這些例程代碼要怎么改才能支持兩個屏幕？全部代碼復制粘貼然后改函數名稱？這樣確實能完成任務，只不過程序從此就進入惡性循環了。

3、一個OLED，原來接在這些IO，后來改到別的IO，容易改嗎？

4、原來只是支持中文，現在要賣到南美，要支持多米尼加語言，好改嗎？

LCD種類概述在討論怎么寫LCD驅動之前，我們先大概了解一下嵌入式常用LCD。概述一些跟驅動架構設計有關的概念，在此不對原理和細節做深入討論，會有專門文章介紹，或者參考網絡文檔。

TFT lcd

TFT LCD，也就是我們常說的彩屏。通常像素較高，例如常見的2.8寸，320X240像素。4.0寸的，像素800X400。這些屏通常使用并口，也就是8080或6800接口（STM32 的FSMC接口）；或者是RGB接口，STM32F429等芯片支持。其他例如手機上使用的有MIPI接口。

總之，接口種類很多。也有一些支持SPI接口的。除非是比較小的屏幕，否則不建議使用SPI接口，速度慢，刷屏閃屏。玩STM32常用的TFT lcd屏幕驅動IC通常有：ILI9341/ILI9325等。

很多人可能不知道COG LCD是什么，我覺得跟現在開發板銷售方向有關系，大家都出大屏，玩酷炫界面，對于更深的技術，例如軟件架構設計，都不涉及。使用單片機的產品，COG LCD其實占比非常大。COG是Chip On Glass的縮寫，就是驅動芯片直接綁定在玻璃上，透明的。實物像下圖：

這種LCD通常像素不高，常用的有128X64，128X32。一般只支持黑白顯示，也有灰度屏。

接口通常是SPI，I2C。也有號稱支持8位并口的，不過基本不會用，3根IO能解決的問題，沒必要用8根吧？常用的驅動IC：STR7565。

OLED lcd

買過開發板的應該基本用過。新技術，大家都感覺高檔，在手環等產品常用。OLED目前屏幕較小，大一點的都很貴。在控制上跟COG LCD類似，區別是兩者的顯示方式不一樣。從我們程序角度來看，最大的差別就是，OLED LCD，不用控制背光。。。。。實物如下圖：

常見的是SPI跟I2C接口。常見驅動IC：SSD1615。

硬件場景接下來的討論，都基于以下硬件信息：

1、有一個TFT屏幕，接在硬件的FSMC接口，什么型號屏幕？不知道。

2、有一個COG lcd，接在幾根普通IO口上，驅動IC是STR7565，128X32像素。

3、有一個COG LCD，接在硬件SPI3跟幾根IO口上，驅動IC是STR7565，128x64像素。

4、有一個OLED LCD，接在SPI3上，使用CS2控制片選，驅動IC是SSD1315。

預備知識在進入討論之前，我們先大概說一下下面幾個概念，對于這些概念，如果你想深入了解，請GOOGLE。

面向對象

面向對象，是編程界的一個概念。什么叫面向對象呢？編程有兩種要素：程序（方法），數據（屬性）。例如：一個LED，我們可以點亮或者熄滅它，這叫方法。LED什么狀態？亮還是滅？這就是屬性。我們通常這樣編程：

u8 ledsta = 0;

void ledset（u8 sta）

{

}

這樣的編程有一個問題，假如我們有10個這樣的LED，怎么寫？這時我們可以引入面向對象編程，將每一個LED封裝為一個對象?？梢赃@樣做：

/*

定義一個結構體，將LED這個對象的屬性跟方法封裝。

這個結構體就是一個對象。

但是這個不是一個真實的存在，而是一個對象的抽象。

*/typedef struct{

u8 sta;

void （*setsta）（u8 sta）;

}LedObj;

/* 聲明一個LED對象，名稱叫做LED1，并且實現它的方法drv_led1_setsta*/void drv_led1_setsta（u8 sta）

{

}

LedObj LED1={

.sta = 0，

.setsta = drv_led1_setsta，

};

/* 聲明一個LED對象，名稱叫做LED2，并且實現它的方法drv_led2_setsta*/void drv_led2_setsta（u8 sta）

{

}

LedObj LED2={

.sta = 0，

.setsta = drv_led2_setsta，

};

/* 操作LED的函數，參數指定哪個led*/void ledset（LedObj *led， u8 sta）

{

led-》setsta（sta）;

}

是的，在C語言中，實現面向對象的手段就是結構體的使用。上面的代碼，對于API來說，就很友好了。操作所有LED，使用同一個接口，只需告訴接口哪個LED。大家想想，前面說的LCD硬件場景。4個LCD，如果不面向對象，「顯示漢字的接口是不是要實現4個」？每個屏幕一個？

驅動與設備分離

如果要深入了解驅動與設備分離，請看LINUX驅動的書籍。

什么是設備？我認為的設備就是「屬性」，就是「參數」，就是「驅動程序要用到的數據和硬件接口信息」。那么驅動就是「控制這些數據和接口的代碼過程」。

通常來說，如果LCD的驅動IC相同，就用相同的驅動。有些不同的IC也可以用相同的，例如SSD1315跟STR7565，除了初始化，其他都可以用相同的驅動。例如一個COG lcd：

?

驅動IC是STR7565 128 * 64 像素用SPI3背光用PF5 ，命令線用PF4 ，復位腳用PF3

?上面所有的信息綜合，就是一個設備。驅動就是STR7565的驅動代碼。

為什么要驅動跟設備分離，因為要解決下面問題：

?

有一個新產品，收銀設備。系統有兩個LCD，都是OLED，驅動IC相同，但是一個是128x64，另一個是128x32像素，一個叫做主顯示，收銀員用；一個叫顧顯，顧客看金額。

?這個問題，「兩個設備用同一套程序控制」才是最好的解決辦法。驅動與設備分離的手段：

?

在驅動程序接口函數的參數中增加設備參數，驅動用到的所有資源從設備參數傳入。

?驅動如何跟設備綁定呢？通過設備的驅動IC型號。

模塊化

我認為模塊化就是將一段程序封裝，提供穩定的接口給不同的驅動使用。不模塊化就是，在不同的驅動中都實現這段程序。例如字庫處理，在顯示漢字的時候，我們要找點陣，在打印機打印漢字的時候，我們也要找點陣，你覺得程序要怎么寫？把點陣處理做成一個模塊，就是模塊化。非模塊化的典型特征就是「一根線串到底，沒有任何層次感」。

LCD到底是什么前面我們說了面向對象，現在要對LCD進行抽象，得出一個對象，就需要知道LCD到底是什么。問自己下面幾個問題：

LCD能做什么？

要LCD做什么？

誰想要LCD做什么？

剛剛接觸嵌入式的朋友可能不是很了解，可能會想不通。我們模擬一下LCD的功能操作數據流。APP想要在LCD上顯示 一個漢字。

1、首先，需要一個顯示漢字的接口，APP調用這個接口就可以顯示漢字，假設接口叫做lcd_display_hz。

2、漢字從哪來？從點陣字庫來，所以在lcd_display_hz函數內就要調用一個叫做find_font的函數獲取點陣。

3、獲取點陣后要將點陣顯示到LCD上，那么我們調用一個ILL9341_dis的接口，將點陣刷新到驅動IC型號為ILI9341的LCD上。

4、ILI9341_dis怎么將點陣顯示上去？調用一個8080_WRITE的接口。

好的，這個就是大概過程，我們從這個過程去抽象LCD功能接口。漢字跟LCD對象有關嗎？無關。在LCD眼里，無論漢字還是圖片，都是一個個點。那么前面問題的答案就是：

LCD可以一個點一個點顯示內容。

要LCD顯示漢字或圖片-----就是顯示一堆點

APP想要LCD顯示圖片或文字。

結論就是：所有LCD對象的功能就是顯示點?！改敲打寗又灰峁╋@示點的接口就可以了，顯示一個點，顯示一片點?！?抽象接口如下：

/*

LCD驅動定義

*/typedef struct

{

u16 id;

s32 （*init）（DevLcd *lcd）;

s32 （*draw_point）（DevLcd *lcd， u16 x， u16 y， u16 color）;

s32 （*color_fill）（DevLcd *lcd， u16 sx，u16 ex，u16 sy，u16 ey， u16 color）;

s32 （*fill）（DevLcd *lcd， u16 sx，u16 ex，u16 sy，u16 ey，u16 *color）;

s32 （*onoff）（DevLcd *lcd， u8 sta）;

s32 （*prepare_display）（DevLcd *lcd， u16 sx， u16 ex， u16 sy， u16 ey）;

void （*set_dir）（DevLcd *lcd， u8 scan_dir）;

void （*backlight）（DevLcd *lcd， u8 sta）;

}_lcd_drv;

上面的接口，也就是對應的驅動，包含了一個驅動id號。

id，驅動型號

初始化

畫點

將一片區域的點顯示某種顏色

將一片區域的點顯示某些顏色

顯示開關

準備刷新區域（主要彩屏直接DMA刷屏使用）

設置掃描方向

背光控制

顯示字符，劃線等功能，不屬于LCD驅動。應該歸類到GUI層。

LCD驅動框架我們設計了如下的驅動框架：

設計思路：

1、中間顯示驅動IC驅動程序提供統一接口，接口形式如前面說的_lcd_drv結構體。

2、各顯示IC驅動根據設備參數，調用不同的接口驅動。例如TFT就用8080驅動，其他的都用SPI驅動。SPI驅動只有一份，用IO口控制的我們也做成模擬SPI。

3、LCD驅動層做LCD管理，例如完成TFT LCD的識別。并且將所有LCD接口封裝為一套接口。

4、簡易GUI層封裝了一些顯示函數，例如劃線、字符顯示。

5、字體點陣模塊提供點陣獲取與處理接口。

由于實際沒那么復雜，在例程中我們將GUI跟LCD驅動層放到一起。TFT LCD的兩個驅動也放到一個文件，但是邏輯是分開的。OLED除初始化，其他接口跟COG LCD基本一樣，因此這兩個驅動也放在一個文件。

代碼分析代碼分三層：

1、GUI和LCD驅動層 dev_lcd.c dev_lcd.h

2、顯示驅動IC層 dev_str7565.c & dev_str7565.h dev_ILI9341.c & dev_ILI9341.h

3、接口層 mcu_spi.c & mcu_spi.h stm324xg_eval_fsmc_sram.c & stm324xg_eval_fsmc_sram.h

GUI和LCD層

這層主要有3個功能 ：

「1、設備管理」

首先定義了一堆LCD參數結構體，結構體包含ID，像素。并且把這些結構體組合到一個list數組內。

/* 各種LCD的規格參數*/

_lcd_pra LCD_IIL9341 ={

.id = 0x9341，

.width = 240， //LCD 寬度

.height = 320， //LCD 高度

};

。..

/*各種LCD列表*/

_lcd_pra *LcdPraList［5］=

{

&LCD_IIL9341，

&LCD_IIL9325，

&LCD_R61408，

&LCD_Cog12864，

&LCD_Oled12864，

};

然后定義了所有驅動list數組，數組內容就是驅動，在對應的驅動文件內實現。

/* 所有驅動列表

驅動列表*/

_lcd_drv *LcdDrvList［］ = {

&TftLcdILI9341Drv，

&TftLcdILI9325Drv，

&CogLcdST7565Drv，

&OledLcdSSD1615rv，

定義了設備樹，即是定義了系統有多少個LCD，接在哪個接口，什么驅動IC。如果是一個完整系統，可以做成一個類似LINUX的設備樹。

/*設備樹定義*/#define DEV_LCD_C 3//系統存在3個LCD設備

LcdObj LcdObjList［DEV_LCD_C］=

{

{“oledlcd”， LCD_BUS_VSPI， 0X1315}，

{“coglcd”， LCD_BUS_SPI， 0X7565}，

{“tftlcd”， LCD_BUS_8080， NULL}，

};

「2 、接口封裝」

void dev_lcd_setdir（DevLcd *obj， u8 dir， u8 scan_dir）

s32 dev_lcd_init（void）

DevLcd *dev_lcd_open（char *name）

s32 dev_lcd_close（DevLcd *dev）

s32 dev_lcd_drawpoint（DevLcd *lcd， u16 x， u16 y， u16 color）

s32 dev_lcd_prepare_display（DevLcd *lcd， u16 sx， u16 ex， u16 sy， u16 ey）

s32 dev_lcd_display_onoff（DevLcd *lcd， u8 sta）

s32 dev_lcd_fill（DevLcd *lcd， u16 sx，u16 ex，u16 sy，u16 ey，u16 *color）

s32 dev_lcd_color_fill（DevLcd *lcd， u16 sx，u16 ex，u16 sy，u16 ey，u16 color）

s32 dev_lcd_backlight（DevLcd *lcd， u8 sta）

大部分接口都是對驅動IC接口的二次封裝。有區別的是初始化和打開接口。初始化，就是根據前面定義的設備樹，尋找對應驅動，找到對應設備參數，并完成設備初始化。打開函數，根據傳入的設備名稱，查找設備，找到后返回設備句柄，后續的操作全部需要這個設備句柄。

「3 、簡易GUI層」

目前最重要就是顯示字符函數。

s32 dev_lcd_put_string（DevLcd *lcd， FontType font， int x， int y， char *s， unsigned colidx）

其他劃線畫圓的函數目前只是測試，后續會完善。

驅動IC層

驅動IC層分兩部分：

「1 、封裝LCD接口」

LCD有使用8080總線的，有使用SPI總線的，有使用VSPI總線的。這些總線的函數由單獨文件實現。但是，除了這些通信信號外，LCD還會有復位信號，命令數據線信號，背光信號等。我們通過函數封裝，將這些信號跟通信接口一起封裝為「LCD通信總線」， 也就是buslcd。BUS_8080在dev_ILI9341.c文件中封裝。BUS_LCD1和BUS_lcd2在dev_str7565.c 中封裝。

「2 驅動實現」

實現_lcd_drv驅動結構體。每個驅動都實現一個，某些驅動可以共用函數。

_lcd_drv CogLcdST7565Drv = {

.id = 0X7565，

.init = drv_ST7565_init，

.draw_point = drv_ST7565_drawpoint，

.color_fill = drv_ST7565_color_fill，

.fill = drv_ST7565_fill，

.onoff = drv_ST7565_display_onoff，

.prepare_display = drv_ST7565_prepare_display，

.set_dir = drv_ST7565_scan_dir，

.backlight = drv_ST7565_lcd_bl

};

接口層

8080層比較簡單，用的是官方接口。SPI接口提供下面操作函數，可以操作SPI，也可以操作VSPI。

extern s32 mcu_spi_init（void）;

extern s32 mcu_spi_open（SPI_DEV dev， SPI_MODE mode， u16 pre）;

extern s32 mcu_spi_close（SPI_DEV dev）;

extern s32 mcu_spi_transfer（SPI_DEV dev， u8 *snd， u8 *rsv， s32 len）;

extern s32 mcu_spi_cs（SPI_DEV dev， u8 sta）;

至于SPI為什么這樣寫，會有一個單獨文件說明。

總體流程

前面說的幾個模塊時如何聯系在一起的呢？請看下面結構體：

/* 初始化的時候會根據設備數定義，

并且匹配驅動跟參數，并初始化變量。

打開的時候只是獲取了一個指針 */struct _strDevLcd

{

s32 gd;//句柄，控制是否可以打開

LcdObj *dev;

/* LCD參數，固定，不可變*/

_lcd_pra *pra;

/* LCD驅動 */

_lcd_drv *drv;

/*驅動需要的變量*/

u8 dir; //橫屏還是豎屏控制：0，豎屏；1，橫屏。

u8 scandir;//掃描方向

u16 width; //LCD 寬度

u16 height; //LCD 高度

void *pri;//私有數據，黑白屏跟OLED屏在初始化的時候會開辟顯存

};

每一個設備都會有一個這樣的結構體，這個結構體在初始化LCD時初始化。

成員dev指向設備樹，從這個成員可以知道設備名稱，掛在哪個LCD總線，設備ID。

typedef struct

{

char *name;//設備名字

LcdBusType bus;//掛在那條LCD總線上

u16 id;

}LcdObj;

成員pra指向LCD參數，可以知道LCD的規格。

typedef struct

{

u16 id;

u16 width; //LCD 寬度 豎屏

u16 height; //LCD 高度 豎屏

}_lcd_pra;

成員drv指向驅動，所有操作通過drv實現。

typedef struct

{

u16 id;

s32 （*init）（DevLcd *lcd）;

s32 （*draw_point）（DevLcd *lcd， u16 x， u16 y， u16 color）;

s32 （*color_fill）（DevLcd *lcd， u16 sx，u16 ex，u16 sy，u16 ey， u16 color）;

s32 （*fill）（DevLcd *lcd， u16 sx，u16 ex，u16 sy，u16 ey，u16 *color）;

s32 （*prepare_display）（DevLcd *lcd， u16 sx， u16 ex， u16 sy， u16 ey）;

s32 （*onoff）（DevLcd *lcd， u8 sta）;

void （*set_dir）（DevLcd *lcd， u8 scan_dir）;

void （*backlight）（DevLcd *lcd， u8 sta）;

}_lcd_drv;

成員dir、scandir、 width、 height是驅動要使用的通用變量。因為每個LCD都有一個結構體，一套驅動程序就能控制多個設備而互不干擾。

成員pri是一個私有指針，某些驅動可能需要有些比較特殊的變量，就全部用這個指針記錄，通常這個指針指向一個結構體，結構體由驅動定義，并且在設備初始化時申請變量空間。目前主要用于COG LCD跟OLED LCD顯示緩存。

整個LCD驅動，就通過這個結構體組合在一起。

1、初始化，根據設備樹，找到驅動跟參數，然后初始化上面說的結構體。

2、要使用LCD前，調用dev_lcd_open函數。打開成功就返回一個上面的結構體指針。

3、顯示字符，接口找到點陣后，通過上面結構體的drv，調用對應的驅動程序。

4、驅動程序根據這個結構體，決定操作哪個LCD總線，并且使用這個結構體的變量。

用法和好處好處1

請看測試程序

void dev_lcd_test（void）

{

DevLcd *LcdCog;

DevLcd *LcdOled;

DevLcd *LcdTft;

/* 打開三個設備 */

LcdCog = dev_lcd_open（“coglcd”）;

if（LcdCog==NULL）

uart_printf（“open cog lcd err

”）;

LcdOled = dev_lcd_open（“oledlcd”）;

if（LcdOled==NULL）

uart_printf（“open oled lcd err

”）;

LcdTft = dev_lcd_open（“tftlcd”）;

if（LcdTft==NULL）

uart_printf（“open tft lcd err

”）;

/*打開背光*/

dev_lcd_backlight（LcdCog， 1）;

dev_lcd_backlight（LcdOled， 1）;

dev_lcd_backlight（LcdTft， 1）;

dev_lcd_put_string（LcdOled， FONT_SONGTI_1212， 10，1， “ABC-abc，”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdOled， FONT_SIYUAN_1616， 1， 13， “這是oled lcd”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdOled， FONT_SONGTI_1212， 10，30， “www.wujique.com”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdOled， FONT_SIYUAN_1616， 1， 47， “屋脊雀工作室”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdCog， FONT_SONGTI_1212， 10，1， “ABC-abc，”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdCog， FONT_SIYUAN_1616， 1， 13， “這是cog lcd”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdCog， FONT_SONGTI_1212， 10，30， “www.wujique.com”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdCog， FONT_SIYUAN_1616， 1， 47， “屋脊雀工作室”， BLACK）;

dev_lcd_put_string（LcdTft， FONT_SONGTI_1212， 20，30， “ABC-abc，”， RED）;

dev_lcd_put_string（LcdTft， FONT_SIYUAN_1616， 20，60， “這是tft lcd”， RED）;

dev_lcd_put_string（LcdTft， FONT_SONGTI_1212， 20，100， “www.wujique.com”， RED）;

dev_lcd_put_string（LcdTft， FONT_SIYUAN_1616， 20，150， “屋脊雀工作室”， RED）;

while（1）;

}

使用一個函數dev_lcd_open，可以打開3個LCD，獲取LCD設備。然后調用dev_lcd_put_string就可以在不同的LCD上顯示。其他所有的gui操作接口都只有一個。這樣的設計對于APP層來說，就很友好。顯示效果：

好處2

現在的設備樹是這樣定義的

LcdObj LcdObjList［DEV_LCD_C］=

{

{“oledlcd”， LCD_BUS_VSPI， 0X1315}，

{“coglcd”， LCD_BUS_SPI， 0X7565}，

{“tftlcd”， LCD_BUS_8080， NULL}，

};

某天，oled lcd要接到SPI上，只需要將設備樹數組里面的參數改一下，就可以了，當然，在一個接口上不能接兩個設備。

LcdObj LcdObjList［DEV_LCD_C］=

{

{“oledlcd”， LCD_BUS_SPI， 0X1315}，

{“tftlcd”， LCD_BUS_8080， NULL}，

};

字庫暫時不做細說，例程的字庫放在SD卡中，各位移植的時候根據需要修改。具體參考font.c。

聲明代碼請按照版權協議使用。當前源碼只是一個能用的設計，完整性與健壯性尚未測試。后續會放到github，并且持續更新優化。最新消息請關注www.wujique.com。

責任編輯：haq