STM32 MCU上的LCD-TFT顯示控制器（LTDC）

AN4861應(yīng)用筆記STM32MCU上的LCD-TFT顯示控制器（）前言移動、工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的發(fā)展使得對圖形用戶界面（GUI）的需求更強(qiáng)，并且所需硬件資源

也有所增加。這些應(yīng)用需要更高質(zhì)量的圖形、更多的硬件和軟件資源（比如圖形基元或幀緩

沖區(qū)的內(nèi)存）以及更高的處理性能。為了應(yīng)對這種日益增長的需求，通常會使用微處理器單元，而這導(dǎo)致了成本更高、設(shè)計(jì)更復(fù)雜，而且上市時間也更長。為了應(yīng)對這些要求，STM32MCU提供了豐富的圖形產(chǎn)品組合。由于采用了嵌入式LCD-TFT顯示控制器（），STM32MCU可以直接驅(qū)動高分辨率顯

數(shù)據(jù)。本應(yīng)用筆記介紹了表中所列STM32微控制器的LCD-TFT顯示控制器，并演示了如何使用和配置外設(shè)。還重點(diǎn)闡述了為獲得最佳圖形性能所需要的一些硬件、軟件和架構(gòu)考慮因相關(guān)文檔意法半導(dǎo)體網(wǎng)站提供以下文檔：?STM32F75xxx和STM32F74xxx基于32位MCURM0385）的高級ARM?

?STM32F76xxx和STM32F77xxx基于32位MCURM0410）的高級ARM?

?STM32F469xxSTM32F479xx基于32MCURM0386）的高級ARM??（RM0090）的高級ARM??STM32F429/439、STM32F469/479、STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8、

STM32F7x9數(shù)據(jù)表表1.適用產(chǎn)品類型產(chǎn)品線微控制器STM32F429/439STM32F469/479、STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8、STM32F7x92018年月DocID029237Rev1[EnglishRev2]1/911目錄AN4861目錄1顯示器和圖形概述............................................81.1基本圖形概念...............................................81.2顯示接口標(biāo)準(zhǔn)..............................................STM32MCU支持的顯示接口..................................132控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述.....................15STM32MCU上的LCD-TFT顯示控制器..........................152.2可用性和STM32系列的圖形產(chǎn)品組合.......................152.3智能架構(gòu)中的..........................................162.4使用STM32控制器的優(yōu)勢................................193LCD-TFT（）顯示控制器說明.............................203.1功能描述..................................................203.1.1時鐘域..............................................3.1.2...............................................3.2靈活的時序和硬件接口.......................................213.2.1LCD-TFT引腳和信號接口....................................3.2.2對于不同的顯示器尺寸，其時序完全可編程.....................3.3兩個可編程層..........................................253.3.1靈活的窗口位置和尺寸配置..................................3.3.2可編程層：顏色幀緩沖器....................................3.4中斷.....................................................293.5低功耗模式................................................294使用創(chuàng)建圖形應(yīng)用......................................314.1確定圖形應(yīng)用要求...........................................314.2檢查顯示器尺寸和色深與硬件配置的兼容性.......................314.2.1幀緩沖存儲器大小要求和位置................................4.2.2考慮存儲器時檢查顯示兼容性帶寬要求.........................4.2.3檢查顯示面板接口與的兼容性............................4.3STM32封裝選擇指南........................................404.4與DMA2D和CPU同步...................................414.4.1DMA2D的用法...........................................2/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861目錄4.4.2和DMA2D/CPU同步...................................4.5圖形性能優(yōu)化..............................................424.5.1內(nèi)存分配................................................4.5.2優(yōu)化從外部存儲器讀取幀緩沖器的過程（SDRAM或SRAM）...434.5.3優(yōu)化從SDRAM讀取幀緩沖器的過程.......................4.5.4在消隱周期中更新幀緩沖器內(nèi)容..............................4.6關(guān)于Cortex-M7（STM32F7系列）的特別建議....................484.6.1如果不使用，就禁用bank1..............................494.6.2配置存儲器保護(hù)單元（MPU）................................4.7外設(shè)配置.............................................534.7.1顯示面板連接.............................................4.7.2時鐘和時序配置.......................................4.7.3層配置..............................................4.7.4顯示面板配置.............................................4.8存儲圖形基元..............................................584.8.1將圖像轉(zhuǎn)換為C........................................4.9硬件注意事項(xiàng)..............................................585節(jié)省能耗..................................................606應(yīng)用示例..............................................616.1實(shí)現(xiàn)示例和資源要求.........................................616.1.1單片................................................6.1.2帶外部存儲器的.......................................6.2示例：創(chuàng)建基本圖形應(yīng)用.....................................646.2.1硬件說明................................................6.2.2如何檢查特定顯示器尺寸是否匹配硬件配置................................................6.2.3GPIO..........................................6.2.4外設(shè)配置............................................6.2.5顯示來自內(nèi)部閃存的圖像....................................6.2.6FMCSDRAM.........................................6.2.7MPU和高速緩存配置.......................................6.3帶LCD-TFT面板的參考板.....................................857所支持的顯示面板...........................................87DocID029237Rev1[EnglishRev2]3/914目錄AN48618常見問題..................................................889結(jié)論......................................................8910版本歷史..................................................904/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861表格索引表格索引表1.適用產(chǎn)品................................................................1

表2.STM32MCU支持的顯示接口...............................................表3.嵌入了LTDCSTM32MCU及其可用的圖形產(chǎn)品組合............................表4.使用STM32MCULTDC控制器的優(yōu)勢........................................表5.LTDC接口輸出信號......................................................表6.LTDC時序寄存器........................................................表7.LTDC中斷總結(jié)..........................................................表8.LTDC外設(shè)狀態(tài)與STM32低功耗模式的關(guān)系....................................表9.不同屏幕分辨率的幀緩沖器大小.............................................表10.STM32F4x9，其HCLK@180MHz并且SDRAM@90MHz最大支持像素時鐘與LTDC配置和SDRAM總線寬度的關(guān)系.........................表11.STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9，其HCLK@200并且

SDRAM@100MHz時，最大支持像素時鐘與LTDC配置和SDRAM總線寬度的關(guān)系表12.特定STM32硬件配置下所支持的顯示分辨率示例................................表13.帶LTDC外設(shè)的STM32封裝與RGB接口可用性的關(guān)系.............................表14.從ROCKTECHRK043FN48H數(shù)據(jù)表中提取LCD-TFT........................表15.編程LTDC時序寄存器.....................................................表16.使用不同硬件配置下STM32的圖形移植示例....................................表17.STM32參考板，嵌入了LTDC并具有板上LCD-TFT面板...........................表18.常見問題...............................................................表19.文檔版本歷史...........................................................表20.中文文檔版本歷史........................................................DocID029237Rev1[EnglishRev2]5/915圖片目錄AN4861圖片目錄圖1.基本嵌入式圖形系統(tǒng).......................................................8

圖2.帶嵌入式控制器和GRAM的顯示模塊..........................................9

圖3.沒有控制器和幀緩沖器的顯示模塊...........................................圖4.不帶控制器和GRAM、帶外部幀緩沖器的顯示模塊...............................圖5.MIPI-DBIA類或B類接口..................................................圖6.MIPI-DBI類接口........................................................圖7.MIPI-DPI接口...........................................................圖8.MIPI-DSI接口...........................................................圖9.STM32F429/439STM32F469/479系列產(chǎn)品中的LTDCAHB主設(shè)備智能架構(gòu).........17

圖10.STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9中的LTDCAHB主設(shè)備智能架構(gòu).18

圖11.LTDC..............................................................圖12.LTDC信號接口..........................................................圖13.典型LTDC顯示幀（有效寬度=480像素）.....................................圖14.完全可編程的時序和分辨率.................................................圖15.LTDC完全可編程顯示分辨率總寬度達(dá)4096像素，總高度達(dá)2048行..................圖16.兩層與背景混合..........................................................圖17.層窗口可編程尺寸和位置..................................................圖18.像素?cái)?shù)據(jù)映射與顏色格式的關(guān)系.............................................圖19.幀緩沖器中可編程顏色層..................................................圖20.從RGB565輸入像素格式到內(nèi)部ARGB8888格式的像素格式轉(zhuǎn)換....................圖21.同時訪問SDRAM的AHB主設(shè)備..............................................圖22.使用外部SDRAM時的典型圖形硬件配置.......................................圖23.雙緩沖：將LTDC與DMA2DCPU同步.......................................圖24.采用從屬存儲器分割的示例在STM32F4x9系列MCU上............................圖25.跨越千字節(jié)邊界進(jìn)行突發(fā)訪問...............................................圖26.減少圖層窗口和幀緩沖器行寬...............................................圖27.添加虛擬字節(jié)使行寬為64字節(jié)的倍數(shù).........................................圖28.將兩個緩沖區(qū)置于獨(dú)立的SDRAM存儲區(qū)中.....................................圖29.默認(rèn)系統(tǒng)存儲器映射（MPU禁用）情況下，F(xiàn)MCSDRAMNOR/PSRAM存儲器交換..51

圖30.連接RGB666顯示面板....................................................圖31.低端圖形實(shí)現(xiàn)示例........................................................圖32.高端圖形實(shí)現(xiàn)示例........................................................圖33.STM32F746G-DISCO中的圖形硬件配置......................................圖34.STM32F746G-DISCO板上的LCD-TFT....................................圖35.背光控制器模塊..........................................................圖36.STM32CubeMX：LTDCGPIO配置..........................................圖37.STM32CubeMX：PJ7引腳配置為LTDC_G0備用功能............................圖38.STM32CubeMX：LTDC配置...............................................圖39.STM32CubeMX：LTDCGPIO輸出速度配置...................................圖40.STM32CubeMX：顯示器使能引腳（LCD_DISP）配置...........................圖41.STM32CubeMX：將LCD_DISP引腳輸出電平設(shè)置為高電平.......................圖42.STM32CubeMX：使能LTDC全局和錯誤中斷...................................圖43.STM32CubeMX：時鐘配置選項(xiàng)卡...........................................圖44.STM32CubeMX：系統(tǒng)時鐘配置.............................................圖45.STM32CubeMX：LTDC像素時鐘配置........................................圖46.STM32CubeMX：LTDC時間配置............................................圖47.STM32CubeMX：LTDC1參數(shù)設(shè)置.........................................圖48.LCD圖像轉(zhuǎn)換器：主頁....................................................6/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861圖片目錄圖49.LCD圖像轉(zhuǎn)換器：圖像項(xiàng)目.................................................圖50.LCD圖像轉(zhuǎn)換器：設(shè)置轉(zhuǎn)換選項(xiàng).............................................圖51.LCD圖像轉(zhuǎn)換器：生成頭文件...............................................圖52.FMCSDRAMMPU配置示例...............................................圖53.Quad-SPI區(qū)域的MPU配置.................................................DocID029237Rev1[EnglishRev2]7/917顯示器和圖形概述AN48611顯示器和圖形概述本節(jié)介紹了顯示器和圖形內(nèi)容中使用的基本術(shù)語，對通用顯示器和圖形環(huán)境進(jìn)行了概述。本節(jié)還總結(jié)了STM32MCU所支持的顯示接口。1.1基本圖形概念本節(jié)介紹基本的嵌入式圖形系統(tǒng)、顯示模塊類別和顯示技術(shù)?；厩度胧綀D形系統(tǒng)一個基本嵌入式圖形系統(tǒng)可簡化為如圖1所示。圖1.基本嵌入式圖形系統(tǒng)?????????MCU???????MSv44193V2基本嵌入式圖形系統(tǒng)由微控制器、幀緩沖器、顯示控制器和顯示屏組成。?微控制器對要在幀緩沖器中顯示的圖像進(jìn)行計(jì)算，以組成圖標(biāo)或圖像等圖形基元。CPU

通過運(yùn)行圖形庫軟件來執(zhí)行此過程。該過程可以由圖形庫使用專用硬件（如DMA2D

Chrom-ArtAccelerator?）來加速。幀緩沖器更新的頻率越高，動畫越流暢（動畫每秒

幀數(shù)）。8/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861顯示器和圖形概述?幀緩沖器是一個易失性存儲器，用于存儲要顯示圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。該存儲區(qū)通常稱為圖

大小的更多信息，請參閱第4.2.1節(jié)：幀緩沖存儲器大小要求和位置。–雙緩沖技術(shù)使用兩個幀緩沖器，可以避免顯示正在寫入幀緩沖器的內(nèi)容。?顯示控制器持續(xù)刷新”顯示器，以每秒60次（60Hz）的速度將幀緩沖器內(nèi)容傳送到顯

示屏。顯示控制器可以嵌入顯示模塊或MCU中。?顯示屏由顯示控制器來驅(qū)動，并負(fù)責(zé)顯示圖像（由像素矩陣組成）。顯示器特性為：–顯示尺寸（分辨率）：由顯示像素?cái)?shù)定義，表示為水平（像素?cái)?shù)）×垂直（行數(shù)）。–色深：定義可以繪制像素的顏色數(shù)量。它以每像素位數(shù)（bpp）來表示。對于24

bpp的色深（也可以用RGB888表示），一個像素可以有16777216種顏色表示。–刷新率（以Hz為單位）：顯示面板每秒刷新的次數(shù)。因?yàn)樗⑿侣瘦^低時產(chǎn)生的視

覺效果不佳，所以顯示器每秒鐘刷新60次（60Hz）。顯示模塊類別顯示模塊分為兩大類，取決于它們是否嵌入了內(nèi)部控制器和GRAM。

?第一類對應(yīng)于具有顯示屏控制器和GRAM的顯示器（參見圖2）。?第二類對應(yīng)的顯示器，其顯示屏沒有主控制器，僅有低電平時序控制器。

要連接無控制器和GRAM的顯示器，所用幀緩沖器可以位于MCU的內(nèi)部SRAM中（參見

圖3或位于外部存儲器中（參見圖4圖2.帶嵌入式控制器和GRAM的顯示模塊?????GRAM??????????MCU?????

??MSv44194V2DocID029237Rev1[EnglishRev2]9/9189顯示器和圖形概述AN4861圖3.沒有控制器和幀緩沖器的顯示模塊??????????RGB+????MCU????????MSv44195V1圖4.不帶控制器和GRAM、帶外部幀緩沖器的顯示模塊????MCU??RGB+??????????????SDRAM/SRAM????MSv44196V1顯示技術(shù)市場上有許多可用的顯示技術(shù)，采用的兩種主要技術(shù)如下所述：?LCD-TFT薄膜晶體管）：是一種LCD變體，它采用TFT技術(shù)提高了

對每個像素的控制。得益于TFT技術(shù)，每個像素都可以通過晶體管進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)

快速的響應(yīng)時間和精確的色彩控制。?化功耗。LED技術(shù)可以使用柔性顯示器，不再需要玻璃屏或背光源。響應(yīng)時間非?？?，

視角不受任何光線偏振的影響。為OLED不需要任何背光源。10/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861顯示器和圖形概述1.2顯示接口標(biāo)準(zhǔn)MIPI（移動行業(yè)處理器接口）聯(lián)盟是一個致力于定義和推廣移動設(shè)備接口規(guī)范的全球協(xié)作組

織。MIPI聯(lián)盟不僅開發(fā)了新標(biāo)準(zhǔn)，還將現(xiàn)有的顯示接口進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化：MIPI顯示總線接口（MIPI-DBI）MIPI-DBIMIPI聯(lián)盟發(fā)布的第一個顯示標(biāo)準(zhǔn)，用來規(guī)定顯示接口。MIPI-DBI中定義了三類接口：?A類：基于Motorola6800總線

?B類：基于Intel?8080總線

?C類：基于SPI協(xié)議MIPI-DBI用來與帶有集成圖形RAM（GRAM）的顯示器進(jìn)行連接。像素?cái)?shù)據(jù)在顯示器的本地

GRAM中進(jìn)行更新。圖5中舉例說明了一個MIPI-DBI的A類或B類顯示接口示例。MIPI-DBI的A類或B類接口???????????MCUDBI?????

??MSv44197V1圖6中舉例說明了一個MIPI-DBI的C類顯示接口示例。6.MIPI-DBI類接口???????????MCUSPIDBI?????

??MSv44198V2DocID029237Rev1[EnglishRev2]89顯示器和圖形概述AN4861MIPI顯示并行接口（MIPI-DPI）DPI通過TFT控制器對接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。一個例子是當(dāng)16到24RGB信令與同步信號

（HSYNCVSYNC，EN和LCD_CLK）結(jié)合使用時。DPI用來與沒有幀緩沖器的顯示器進(jìn)行連接。像素?cái)?shù)據(jù)必須實(shí)時流式傳輸?shù)斤@示器。其實(shí)時性能非常好，但它要求MCU具有大帶寬以支持顯示。圖7.MIPI-DPI接口???????RGB+????DPI??

??MIPI顯示串行接口（MIPI-DSI）為了減少連接顯示器的線路數(shù)量，MIPI聯(lián)盟對DSI進(jìn)行了定義。DSI是高帶寬多通道差分鏈

路；它使用標(biāo)準(zhǔn)的MIPID-PHY作為物理鏈路。DSI封裝了DBI或DPI信號，并通過PPI協(xié)議將它其發(fā)送到D-PHY。圖8中舉例說明了一個MIPI-DSI顯示接口示例。圖8.MIPI-DSI接口????DSI????????MCU?????D-PHYDSI???GRAMMSv44600V212/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861顯示器和圖形概述1.3STM32MCU支持的顯示接口下面總結(jié)了STM32MCU支持的MIPI聯(lián)盟顯示接口：

?所有STM32MUC均支持MIPI-DBIC類（SPI）接口

?F(S)MC的所有STM32MCU均支持MIPI-DBIA類和B類接口

?STM32MCU支持MIPI-DPI接口?嵌入DSI主機(jī)的STM32MCU支持MIPI-DSI接口表2中還闡述并總結(jié)了STM32微控制器所支持的顯示接口。表STM32MCU支持的顯示接口顯示器界面將顯示面板連接到STM32MCU(1)Motorola6800????DBIA類Cortex-MDMAAHB?????Intel8080FlashRAMFMCDBIGRAMDBI類DBI(2)????Cortex-MDMASPIAHB?????DBI類FlashRAMSPIDBIGRAMDocID029237Rev1[EnglishRev2]13/9189顯示器和圖形概述AN4861表2.STM32MCU支持的顯示接口（續(xù)）顯示器界面將顯示面板連接到STM32MCU(1)????Cortex-MDPIDPI：使用的并行RGB(3)FlashAHBRAMFMCCortex-M????AHBDSI(4)FlashRAMFMCDisplaycontrollerD-PHYDSIcontrollerGRAM1.紫色箭頭表示顯示器的像素?cái)?shù)據(jù)路徑。2.關(guān)于如何利用STM32的F(S)MC來支持Motorola6800和Intel8080的更多信息，請參考應(yīng)用筆記與高密度STM32F10xxx

FSMC相連接的TFTLCD（AN2790）。3.所有其他沒有外設(shè)的均可以使用FSMC和DMA直接驅(qū)動LCD-TFT面板。請參考應(yīng)用筆記使用STM32F10xx

FSMC外設(shè)的直接驅(qū)動QVGA（AN3241）。4.僅表3中所示嵌入DSI主設(shè)備的STM32MCU可支持DSI接口。更多信息，請參考STM32微控制器上的DSI主設(shè)備

（AN4860）。14/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LTDC控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述2控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述本節(jié)說明控制器的優(yōu)點(diǎn)并總結(jié)STM32微控制器圖形產(chǎn)品組合。2.1STM32MCU上的LCD-TFT顯示控制器STM32微控制器上的是片上LCD顯示控制器，可提供高達(dá)24位的并行數(shù)字RGB信號，

顯示技術(shù)。可以連接既不嵌入控制器也不嵌入圖形RAM的低成本顯示面板。2.2TDC可用性和STM32系列的圖形產(chǎn)品組合表3總結(jié)了嵌入的STM32，并詳細(xì)介紹了相應(yīng)的可用圖形產(chǎn)品組合。嵌入了STM32MCU及其可用的圖形產(chǎn)品組合STM32系列閃存片上SRAMQuad-SPI(1)最高AHB頻率最高FMCSRAM和（MHz）最大像素時鐘(MHz)(3)JPEG編解碼器DMA2D(4)MIPI-DSI主機(jī)(5)圖形庫STM32F429/4392Mk無90無有無STM32F469/4792Mk有90無有有STM32F7x61Mk有無有無STM32F7x7有有有無EmbeddedwizardSEGGERSTM32F7x8/STM32F7x92Mk有有有有1.Quad-SPI接口可以連接外部存儲器以擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。有關(guān)接口的更多詳細(xì)信息，請參考應(yīng)用筆記STM32微

控制器上的Quad-SPI（QSPI）接口（AN476）。2.以AHB速度獲取圖形數(shù)據(jù)。3.對于IO級的最大像素時鐘，請參考表10；對于系統(tǒng)級的最大像素時鐘，則請參考表11。

像素時鐘（LCD_CLK）形成了相關(guān)STM32數(shù)據(jù)表。4.Chrom-Art加速器?5.集成MIPI-DSI控制器使得PCB設(shè)計(jì)更簡單，引腳更少，EMI（電磁干擾）更低并降低了功耗。關(guān)于STM32的MIPI-DSI主機(jī)

的更詳細(xì)信息，請參見應(yīng)用筆記AN4860。DocID029237Rev1[EnglishRev2]15/9189LTDC控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述AN48612.3智能架構(gòu)中的每層都有自己的FIFO，從而使顯示更加靈活。FIFO內(nèi)部層中，隨后驅(qū)動到顯示器。中檢索屬于圖像的數(shù)據(jù)，而Chrom-ArtAccelerator?DMA2D）則準(zhǔn)備下一張圖像。接口集成在智能架構(gòu)中，可以：?FMC_SDRAM或Quad-SPI）讀取圖形數(shù)據(jù)并將其驅(qū)動到顯示器。?作為AHB主設(shè)備的DMA2D可用于從圖形密集型任務(wù)中為CPU減荷。

?即使在CPU不運(yùn)行時的睡眠模式下，也能夠繼續(xù)顯示圖形。

?多層AHB總線架構(gòu)提高了內(nèi)存吞吐量及性能。STM32F429/439和STM32F469/479微控制器上的系統(tǒng)架構(gòu)它們將10個主設(shè)備和9個從設(shè)備（對于STM32F429/F439是個從設(shè)備）互連起來。是AHB總線矩陣上的十個AHB主設(shè)備之一。可以自動訪問AHB總線矩陣上的所有存儲器從設(shè)備，如FLASH、SRAM1、SRAM2SRAM3

FMC或Quad-SPI，從而實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，非常適合圖形應(yīng)用。圖9顯示了

STM32F429/439STM32F469/479系列產(chǎn)品系統(tǒng)中的互連。16/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LTDC控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述圖9.STM32F429/439和STM32F469/479系列產(chǎn)品中的AHB主設(shè)備智能架構(gòu)DMA1DMA2-ε1.SRAM1大小=對于STM32F429/439為112KB，對于STM32F469/479為160KB2.SRAM2大小=對于STM32F429/439為16KB，對于STM32F469/479為32KB3.SRAM3大小=對于STM32F429/439為64KB，對于STM32F469/479為128KB4.雙路Quad-SPI接口僅適用于STM32F469/479STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9上的系統(tǒng)架構(gòu)總線矩陣組成，它們將12個主設(shè)備和8個從設(shè)備互連起來。AHB總線矩陣上的十二

個AHB主設(shè)備之一?；?/p>

Quad-SPI，從而實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，非常適合圖形應(yīng)用。圖10顯示了STM32F7x6、

STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9系統(tǒng)中的互連。DocID029237Rev1[EnglishRev2]17/9189LTDC控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述AN4861圖10.STM32F7x6、STM32F7x7STM32F7x8和STM32F7x9中的

AHB主設(shè)備智能架構(gòu)DMA1DMA2-1.I/DCache大小=對于STM32F7x6為4KBI/DCache大小=對于STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9為16KB2.DTCMRAM大小=對于STM32F7x6為64KBDTCMRAM大小=對于STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9為128KB3.ITCMRAM大小=對于STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9為16KB4.SRAM1大小=對于STM32F7x6為240KBSRAM1大小=對于STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9為3685.SRAM2大小=對于STM32F7x6、STM32F7x7、STM32F7x8和STM32F7x9為16KB18/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LTDC控制器和STM32MCU圖形產(chǎn)品組合概述2.4使用STM32控制器的優(yōu)勢表4總結(jié)了使用STM32嵌入式接口的主要優(yōu)點(diǎn)。表使用STM32MCU控制器的優(yōu)勢優(yōu)點(diǎn)注釋節(jié)約成本與其他DBI接口（SPIMotorola6800或Intel8080）相模塊。CPU被減荷。是一款自身擁有DMA的AHB主設(shè)備，它可以在任意AHB存儲器中自主獲取數(shù)據(jù)，無需任何CPU干預(yù)。不需要額外的應(yīng)用層硬件完全能夠管理數(shù)據(jù)讀取、RGB輸出和信號控制，因此不需要額外的應(yīng)用層。完全可編程的分辨率可以支持自定義和分辨率完全可編程，其總寬度達(dá)4096像素，總高度達(dá)2048行，像素時鐘高達(dá)83MHz。標(biāo)準(zhǔn)顯示、XGA、HD靈活的色彩格式可以對每個層進(jìn)行配置，使其能夠以所需像素格式來提取幀緩沖器（參見第3.3.2節(jié)：可編程層：顏色幀緩沖）。靈活的并行RGB接口靈活的并行RGB接口可以驅(qū)動161824器。適用于智能手表等低功耗移動應(yīng)用。CPU處于休眠模式時，能夠繼續(xù)讀取圖形數(shù)據(jù)和驅(qū)動顯示。DocID029237Rev1[EnglishRev2]19/9189LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明AN48613LCD-TFT（）顯示控制器說明是以逐行方式讀取圖像數(shù)據(jù)的控制器。其存儲器訪問模式的長度為64字節(jié)，但當(dāng)?shù)竭_(dá)

一行的結(jié)尾并且剩余數(shù)據(jù)少于64個字節(jié)時，將提取剩余的數(shù)據(jù)。3.1功能描述在每個像素時鐘上升沿或時鐘下降沿，并在屏幕有效區(qū)域內(nèi)，層從其FIFO中檢索一個

像素?cái)?shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為內(nèi)部ARGB8888像素格式，并將其與背景和/或其他圖層像素顏色進(jìn)

行混合。得到的像素以RGB888格式編碼，通過抖動單元并被驅(qū)動到RGB接口中。像素便會

顯示到屏幕上。圖框圖?????1FIFO64x32?FIFO64x32?3.1.1時鐘域LCD-TFT控制器外設(shè)使用3個時鐘域：?AHB時鐘域（HCLK）：用來將數(shù)據(jù)從存儲器傳輸?shù)紽IFO層，反之亦然。

?APB時鐘域（PCLK）：用來訪問配置和狀態(tài)寄存器。?要求配置。3.1.2復(fù)位可通過設(shè)置RCC_APB2RSTR寄存器中的位來復(fù)位。20/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明3.2靈活的時序和硬件接口由于其時序和硬件接口的靈活性，LCD-TFT控制器能夠驅(qū)動多臺具有不同分辨率和信號極性的監(jiān)控器。3.2.1LCD-TFT引腳和信號接口為了驅(qū)動LCD-TFT顯示器，利用簡單的3.3V信號提供了多達(dá)28個信號，包括：

?像素時鐘LCD_CLK。?數(shù)據(jù)使能LCD_DE。?同步信號（LCD_HSYNC和LCD_VSYNC）。

?像素?cái)?shù)據(jù)RGB888。如果接口兼容，那么控制器還可以支持其他顯示技術(shù)。接口輸出信號如表6中所示。表接口輸出信號.LCD-TFT信號說明LCD_CLK示該數(shù)據(jù)。LCD_HSYNC行同步信號（LCD_HSYNC）管理水平線掃描，作為行顯示選通。LCD_VSYNC幀同步信號（LCD_VSYNC）管理垂直掃描，作為幀更新選通。LCD_DEDE信號向LCD-TFT指示RGB總線中的數(shù)據(jù)是有效的，并且該數(shù)據(jù)必須被鎖存才能繪制出來。像素RGB可以對界面進(jìn)行配置，使之輸出多種色深。它最多可以使用24條數(shù)據(jù)線（RGB888）作為顯示接口總線。其它信號通常情況下，顯示面板接口還包含其他信號，這些信號不屬于表中所述信號的一部

分。顯示模塊要完全發(fā)揮作用，這些額外的信號是必需的。控制器只能驅(qū)動表5中所

述的信號。不屬于的信號可以使用GPIO和其他外設(shè)進(jìn)行管理，這可能需要特定的電路。顯示面板通常會嵌入背光單元，背光單元需要額外的背光控制電路和GPIO。一些顯示面板需要復(fù)位信號以及串行接口（如I2C或SPI）。這些接口通常用于顯示器初始化命令或觸摸面板控制。圖顯示了使用表5中所示接口信號連接到STM32MCU的顯示面板。DocID029237Rev1[EnglishRev2]21/9189LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明AN4861圖12.信號接口HSYNCVSYNCSTM32DEPCLKRGBMSv44604V1RGB565、18位的RGB88824位的RGB888顯示器。信號極性可編程用寄存器，可以將控制信號（Hsync,Vsync和數(shù)據(jù)使能DE）以及像素時鐘

（LCD_CLK）定義為高電平有效或低電平有效。3.2.2對于不同的顯示器尺寸，其時序完全可編程由于其時序靈活性”外設(shè)可以支持任意顯示器尺寸，這些顯示器尺寸可以滿足寄

存器中最大的可編程時序參數(shù)以及表、表11和表13中所述的最大支持像素時鐘。編程時用戶應(yīng)當(dāng)考慮表6中所述的時序寄存器，因?yàn)闀r序和同步信號應(yīng)該被編程為與顯示規(guī)格相匹配。表6概括了所支持的時序寄存器。時序寄存器寄存器時序參數(shù)要編程的值(1)HSYNC寬度-1從至4096像素VSYNC-11至2048行HSYNC寬度+HBP-1從至4096像素VSYNC高度+VBP-11至2048行HSYNC寬度++有效寬度-1從至4096像素AAH[10:0]VSYNC高度+BVBP+有效高度-11至2048行HSYNC寬度+HBP+有效寬度+HFP-1從至4096像素VSYNC高度+BVBP+有效高度+VFP-11至2048行1.在HSW中將HSYNC設(shè)置為0給出的是一個LCD_CLK的脈沖寬度。在VSW中將VSYNC設(shè)置為0給出的是一整個行掃描周期22/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明典型顯示幀示例圖13顯示了一個典型顯示幀示例，其中顯示了表6中所示的時序參數(shù)。13.典型顯示幀（有效寬度=480像素）1?VSYNC????δVBPεLCD?????δVFPε1?HSYNC????δHBPεLCD?????δHFPε12345xxxxx480LCD_CLKLCD_RGBsLCD????MSv44605V1靈活時序外設(shè)允許用戶連接任意顯示器尺寸，總寬度可達(dá)4096像素，總高度可達(dá)2048行（參

見表圖14中舉例說明了完全可編程的時序和分辨率。DocID029237Rev1[EnglishRev2]23/9189LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明AN486114.完全可編程的時序和分辨率????4096φHBPHFP???????VSYNC??VBP??????Data1,Line1??儎?Data(n),Line(n)VFPVSYNC????HSYNC????MSv44606V1注意：只要滿足以下條件，就可以支持圖15中所述最大總面積4096x2048之內(nèi)的任何顯示分辨率：-顯示面板像素時鐘不得超過表2中的最像素時鐘-顯示面板像素時鐘不得超過幀緩沖器帶寬的最大STM32像素時鐘（見第4.2節(jié)：檢查顯示器尺寸和色深與硬件配置的兼容性）。圖15顯示了一些由支持的屬于最大4096x2048之內(nèi)的自定義和標(biāo)準(zhǔn)分辨率。24/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明15.完全可編程顯示分辨率

總寬度達(dá)4096像素，總高度達(dá)2048行????4096???儎??2048?MSv44607V11.此圖中僅顯示有效顯示區(qū)域。3.3兩個可編程層下至上的。如果使能兩個層，則層2為頂部顯示窗口。具有可配置的混合因數(shù)?；旌鲜冀K使用alpha值來激活?；旌享樞蚬潭?，即由下至上。

如果使能了兩層，首先第1層將與背景色混合，隨后第2層與第1層和背景的混合顏色結(jié)果

再次混合。中BCRED[7:0]字段用于紅色值，BCGREEN[7:0]用于綠色值，BCBLUE[7:0]用于藍(lán)色值。圖16描述了兩層與背景的混合。DocID029237Rev1[EnglishRev2]25/9189LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明AN486116.兩層與背景混合3.3.1靈活的窗口位置和尺寸配置每個圖層都可在運(yùn)行時進(jìn)行定位和調(diào)整大小，并且必須位于有效顯示區(qū)域內(nèi)?？删幊痰膱D層

位置和尺寸定義了一行中的第一個/最后一個可見像素和窗口中的第一個/最后一個可見

行。它可以顯示完整圖像（所有有效顯示區(qū)域）或僅顯示圖像幀的一部分。圖17顯示了一

個小窗口，其中只顯示圖像的一部分，而其余區(qū)域不顯示。圖17.層窗口可編程尺寸和位置?xネ??????????

δε????X??X????????????ActivedisplaywidthMSv44609V11.層1或?qū)?。26/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明3.3.2可編程層：顏色幀緩沖器對于不同的顏色幀緩沖器和間距，每個圖層都有可配置的特定行數(shù)和行長。顏色幀緩沖區(qū)地址每個層的顏色幀緩沖區(qū)均有一個起始地址，該地址通過寄存器進(jìn)行配置。顏色幀緩沖器長度（尺寸）行長和行數(shù)參數(shù)用來停止在幀緩沖器末尾從FIFO層預(yù)取數(shù)據(jù)。行長（以字節(jié)計(jì)）在寄存器中進(jìn)行配置。行數(shù)（以字節(jié)計(jì)）在寄存器中進(jìn)行配置。顏色幀緩沖區(qū)間距間距是指一行開始和下一行開始之間的距離，以字節(jié)為單位。它通過寄存器配置。像素輸入格式可編程像素格式用于存儲在每個層幀緩沖器中的所有數(shù)據(jù)。對于每一層，可以分別配置特定的像素輸入格式。每層最多可配置種可編程輸入顏色格式。圖18說明了像素?cái)?shù)據(jù)映射與所選輸入顏色格式的關(guān)系。圖18.像素?cái)?shù)據(jù)映射與顏色格式的關(guān)系@+4@+3@+2@ARGB8888Ax[7:0]Rx[7:0]Gx[7:0]Bx[7:0]RGB888Bx+1[7:0]Rx[7:0]Gx[7:0]Bx[7:0]ARGB1555Ax+1[0]Rx+1[4:0]Gx+1[4:3]Gx+1[2:0]Bx+1[4:0]Ax[0]Gx[4:3]Rx[4:0]Gx[2:0]Bx[4:0]ARGB4444Ax+1[3:0]Rx+1[3:0]Gx+1[3:0]Bx+1[3:0]Ax[3:0]Rx[3:0]Gx[3:0]Bx[3:0]L8Lx+3[7:0]Lx+2[7:0]Lx+1[7:0]Lx[7:0]AL88Ax+1[7:0]Lx+1[7:0]Ax[7:0]Lx[7:0]AL44Ax+3[3:0]Lx+3[3:0]Ax+2[3:0]Lx+2[3:0]Ax+1[3:0]Lx+1[3:0]Ax[3:0]Lx[3:0]MSv44610V1DocID029237Rev1[EnglishRev2]27/9189LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明AN4861圖19總結(jié)了所有層的顏色幀緩沖器可配置參數(shù)。圖19.幀緩沖器中可編程顏色層???????1?????????1仒??????2?????????2仒????????????1???2???1???????2??????像素格式轉(zhuǎn)換（PFC）從幀緩沖器讀取后，像素?cái)?shù)據(jù)從配置的像素輸入格式轉(zhuǎn)換為內(nèi)部ARGB8888格式。寬度低于位的分量按位重復(fù)擴(kuò)展為選擇8個MSB位。圖20顯示從RGB565輸入像素格式到內(nèi)部ARGB8888格式的轉(zhuǎn)換。20.從RGB565輸入像素格式到內(nèi)部ARGB8888格式的像素格式轉(zhuǎn)換??????RGB565????4321054321043210PFC??????ARGB888800000000432104325432105443210432MSv44612V1使用兩個層時會在系統(tǒng)上產(chǎn)生帶寬限制。在幀緩沖器計(jì)算期間，最好只用一個層，并使用

Chrom-ArtAccelerator?進(jìn)行合成（第4.2.2節(jié)：考慮存儲器時檢查顯示兼容性帶寬要

求）。28/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明3.4中斷外設(shè)支持兩個全局中斷：?全局中斷。?全局錯誤中斷。每個全局中斷都連接了兩個中斷（邏輯上相互分離），這兩個中斷可以通過特定

的寄存器單獨(dú)屏蔽。表7總結(jié)了所有相關(guān)中斷以及每個中斷產(chǎn)生時的所有特例。表中斷總結(jié)相關(guān)NVIC中斷中斷事件事件標(biāo)志位器）使能位器）清除位寄存器）說明全局中斷行LIFLIECLIF寄存器重載RRIFRRIECRRIF達(dá)到屏幕上定義的行時生成在發(fā)生陰影重載時生成全局錯誤中斷FIFO下溢FUIFFUIECFUIF在FIFO為空的情況(1)下請求像素時生成傳輸錯誤TERRIFTERRIECTERRIF發(fā)生總線錯誤時生成1.FIFO下溢中斷用于確定顯示器尺寸兼容性（見第4.2.2節(jié)：考慮存儲器時檢查顯示兼容性帶寬要求）。3.5低功耗模式STM32電源狀態(tài)對外設(shè)有直接影響。在睡眠模式下，不受影響，并持續(xù)將圖形數(shù)

重新配置后退出待機(jī)模式。由于STM32微控制器中嵌入了智能架構(gòu)，這使得即使在睡眠模式下也可以啟用所有外設(shè)，因

此可以在CPU停止時的睡眠模式下驅(qū)動顯示面板。此功能適合要求低功耗的可穿戴應(yīng)用。獲取數(shù)據(jù)，即使MCU進(jìn)入休眠模式后也是如此。當(dāng)?shù)竭_(dá)屏幕上定義的行或發(fā)生陰影重載時，

可以生成行事件或寄存器重載中斷，來喚醒STM32。有關(guān)降低功耗的更多信息，請參閱第節(jié)。表8總結(jié)了的狀態(tài)與STM32的低功耗模式的關(guān)系。DocID029237Rev1[EnglishRev2]29/9189LCD-TFT（LTDC）顯示控制器說明AN4861外設(shè)狀態(tài)與STM32低功耗模式的關(guān)系模式說明運(yùn)行激活睡眠激活。外設(shè)中斷導(dǎo)致設(shè)備退出睡眠模式停止凍結(jié)。外設(shè)寄存器內(nèi)容仍被保持待機(jī)掉電。在退出待機(jī)模式后，必須重新初始化外設(shè)30/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861使用LTDC創(chuàng)建圖形應(yīng)用4使用創(chuàng)建圖形應(yīng)用本章說明使用進(jìn)行圖形應(yīng)用開發(fā)之前和期間所需的不同步驟。用戶首先應(yīng)確定圖形應(yīng)

用的要求，然后檢查所需的顯示器尺寸是否適合硬件配置。在圖形應(yīng)用兼容性檢查階段，用

戶可以使用表17所述的現(xiàn)有STM32參考板來評估其硬件和軟件配置。4.1確定圖形應(yīng)用要求確定圖形應(yīng)用要求是開始時的關(guān)鍵步驟。在開始創(chuàng)建圖形應(yīng)用之前，必須要定義的一些重要

參數(shù)為：顯示分辨率、色深以及待顯示數(shù)據(jù)的性質(zhì)（靜態(tài)圖像、文本或動畫）。當(dāng)定義了上述基本參數(shù)后，用戶應(yīng)確定應(yīng)用的圖形硬件結(jié)構(gòu)以及所需的硬件資源。用戶應(yīng)根據(jù)以下參數(shù)選擇最適合的STM32封裝（參見表13）：?如果幀緩沖器需要外部存儲器?外部幀緩沖器存儲器總線寬度?接口：RGB565RGB666或RGB888，具體取決于顯示模塊

?如果需要外部存儲器來存儲圖形基元（QSPIFMC_NOR）4.2檢查顯示器尺寸和色深與硬件配置的兼容性當(dāng)使用STM32微控制器開始圖形應(yīng)用開發(fā)時，用戶通常已定義了所需的顯示器尺寸和色深。

在繼續(xù)開發(fā)之前用戶必須回答的一個關(guān)鍵問題是，這種顯示器尺寸和色深與具體硬件配置是

否相匹配？要回答這個問題，用戶應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行：確定所需的幀緩沖器大小及其位置。檢查顯示器與幀緩沖存儲器帶寬要求的兼容性。檢查顯示面板接口與的兼容性。4.2.1幀緩沖存儲器大小要求和位置確定幀緩沖存儲器大小及其位置是顯示兼容性檢查的關(guān)鍵參數(shù)。RAM中支持幀緩沖器所需的內(nèi)存空間應(yīng)該是連續(xù)的，并且最小大小等于：幀緩沖器大小=像素?cái)?shù)x每像素位數(shù)DocID029237Rev1[EnglishRev2]31/9189使用LTDC創(chuàng)建圖形應(yīng)用AN4861如上面的公式所示，所需的幀緩沖器大小取決于顯示分辨率及其色深。幀緩沖器色深（bpp）不一定與顯示色深相同。例如，可以使用RGB565幀緩沖器來驅(qū)動

RGB888顯示器。雙幀緩沖器配置時所需幀緩沖器大小也是雙倍的。通常使用雙緩沖區(qū)配置，其中一個圖形緩

沖區(qū)用于存儲當(dāng)前圖像，而第二個緩沖區(qū)用于準(zhǔn)備下一個圖像。表9顯示了不同像素格式下標(biāo)準(zhǔn)屏幕分辨率所需的幀緩沖器大小。表不同屏幕分辨率的幀緩沖器大小幀緩沖器大?。↘B）(1)屏幕分辨率像素?cái)?shù)8bppbppbppbppQVGA（320x240）76800300自定義（480x272(2)130560128510HVGA480x320）153600150600VGA640x480）3072003001200WVGA（800x480）3840001500SVGA800x600）48000046914071875XGA（1024x768）786432768153623043072HD（1280x720）9216009001800270036001.雙幀緩沖器配置時所需幀緩沖器大小也是雙倍的。2.自定義272顯示器的一個示例是嵌入在STM32F746探索套件（32F746GDISCOVERY）中的ROCKTECH。幀緩沖器位置根據(jù)所需的幀緩沖器大小，它可以位于內(nèi)部SRAM或外部SRAM/SDRAM如果內(nèi)部RAM不足以支持幀緩沖器，那么用戶必須使用連接到FMC的外部SDRAM/SRAM。因此，所需的幀緩沖器大小將決定是否需要使用外部存儲器。所需的幀緩沖器大小取決于顯

示器的尺寸和色深。幀緩沖器在內(nèi)部SRAM中根據(jù)幀緩沖器大小，它可以位于內(nèi)部SRAM或外部SRAMSDRAM中。使用內(nèi)部SRAM作為幀緩沖器可實(shí)現(xiàn)最高性能，并可避免的所有帶寬限制問題。32/91DocID029237Rev1[EnglishRev2]AN4861使用LTDC創(chuàng)建圖形應(yīng)用使用內(nèi)部SRAM而不是外部SRAM或SDRAM具有許多優(yōu)點(diǎn)：

?具有更高的吞吐量（等待狀態(tài)訪問）。?減少了所需引腳數(shù)量，降低了PCB設(shè)計(jì)復(fù)雜性。?由于不需要外部存儲器，因此降低了BOM，并因此降低了成本。使用內(nèi)部SRAM的唯一限制是其大小有限（幾百KB）。當(dāng)幀緩沖器大小超過可用存儲器時，

避免帶寬限制。詳情請參見第4.5節(jié)：圖形性能優(yōu)化。色彩查找表CLUT可用來減少所需的幀緩沖器大小。（更多詳細(xì)信息，請參考相關(guān)參考手冊）。4.2.2考慮存儲器時檢查顯示兼容性帶寬要求本節(jié)所述內(nèi)容是解釋在考慮幀緩沖存儲器帶寬時如何檢查顯示兼容性。為此，本節(jié)將介紹一

些重要的帶寬因素，并說明如何確定像素時鐘和所需的帶寬。最后