模仿RA8875/RA8876做個圖形LCD控制器,STM32跑emWin接VGA顯示器測試OK

ID:125154 · 發表于 2016-6-4 23:42

看到STM32+RA8875+emWin做人機界面這么流行，于是也用FPGA模仿RA8875做了個圖形LCD控制器。圖形LCD控制器的系統主構架是：FPGA+DDR2+Nand-Flash，FPGA里面還跑了個8051，因為要做指令緩沖、FAT32文件系統、Nand-Flash驅動程序，這三樣東西沒有C語言單靠FPGA基本是沒法實現的，其實這也是圖形LCD控制器和RA8875/RA8876最大不同的地方，可以說在某些方面是RA8875/RA8876的升級版！還是先上圖：

LCD控制器的Nand-Flash可以儲存字庫和圖片，支持FAT32文件系統管理，通過N-LINK下載線連接電腦USB，就可以和U盤一模一樣使用(使用系統自帶驅動，寫速度是3.2Mbytes/S，讀速度是5.6Mbytes/S)：

這樣用的話其實就是一個SLC顆粒的U盤。。。

這個是用圖形LCD控制器做好的GVGA顯示卡，可以接大尺寸的VGA顯示器，目前最大支持24位色1280*800@60Hz分辨率：

兩個2.54簡牛插座一個是SPI接口的，另一個是Intel 8080接口的，VGA插座旁邊那個是PS/2鍵盤和鼠標接口，因為市面上大部分USB鼠標和鍵盤都兼容PS/2，所以就做成了USB插座；再過去那個4腳2.54排針是觸摸屏插座，可以接15寸以上的4線電阻觸摸屏都沒問題，因為觸摸屏程序是經過優化的，誤差和跳動非常��！鼠標、鍵盤、觸摸屏的觸發事件是通過指令回傳給CPU，鼠標的光標是由圖形LCD控制器內部產生的。

對于具備2D圖形加速和指令緩沖功能的LCD控制器來說，其實用SPI接口發送指令顯示圖形、文字、圖片就足夠了，沒必要用Intel 8080總線，麻煩而且顯示速度基本一樣。

目前具備的功能和特征：

1) 基于emWin應用，可實現組態、拖放式人機用戶界面設計。

2) 硬件2D圖形加速協處理器，以硬件DMA的方式顯示BMP圖片、文字、矩形、圓形、直線、點、區域填充、區域拷貝、顯存拷貝等等。

3) Nand-Flash作為字庫和圖片的儲存器(結合N-LINK下載線和U盤一模一樣使用)。

4) 雙顯存自動管理設計，避免屏幕更新時出現”拉窗簾”現象。

5) 24位色(RGB888)顯示，帶VGA時序輸出。

6) 基于FAT/FAT32文件系統管理字庫和圖片，支持多級文件夾(子目錄)。

7) 可自行制作BIN字庫，支持多種字庫工具生成的字庫。

8) 字庫顯示編碼格式支持ASCII、GB2312、GBK、BIG5、UNICODE(等寬/非等寬)，并且支持文字剪切顯示。

9) 支持16bbp(RGB565)/24bbp(RGB888)的BMP格式位圖，可實現圖片裁剪、透明顯示。

10) 支持SPI(串行) 或者Intel 8080(并行)通信接口。

11) 支持4線電阻觸摸屏、PS/2鼠標、PS/2鍵盤、4×6矩陣鍵盤、RTC時鐘顯示、背光亮度調節、文本光標、蜂鳴器。

注意了，以下功能是沒有2D圖形加速的：文字放大/縮小、文字旋轉、圖片放大/縮小、圖片旋轉、圖片半透明顯示、圖層半透明疊加、圖層淡入淡出；因為若要實現這些功能， FPGA成本可能要翻倍！

因為圖形LCD控制器具備圖形2D加速功能，而且可儲存并顯示BIN字庫和BMP圖片，因此拿它做emWin的顯示屏再合適不過了，因為emWin底層驅動已經預留了圖形LCD控制器的接口，只要把LCD驅動移植好，顯示速度是飛快的，而且不需要擔心沒有ROM儲存字庫和圖片，還可以用emWin的Skinning方式實現位圖皮膚，做位圖皮膚時可以整幅圖片貼圖，而不再需要對整幅圖片進行切片分解，界面貼圖非常方便、快捷！測試的硬件連接圖：

以下是800×600分辨率下點亮12寸VGA顯示器的效果：

看的出是emWin做的界面嗎？

圖形LCD控制器還有一個比RA8875/RA8876好的地方就是能實現文字剪切顯示：

不要以為文字剪切顯示是個簡單的事情，用FPGA邏輯來實現并不那么簡單，也許瑞佑覺得這個功能不重要所以沒在RA8875/RA8876上實現，但在emWin應用中如果沒有文字剪切顯示的話就沒法做移動窗口了！

做個列表對RA8876、SSD1963和圖形LCD控制器做個比較：

功能	RA8876	圖形LCD控制器	SSD1963
MCU接口	8080/6800/I2C/SPI	8080/SPI	8080/6800
最大分辨率	多顯存 1366×768@16.77M色	雙顯存 1280×800@16.77M色	單顯存 864×480@16.77M色
顯存區	多顯存區,用戶隨意切換和操作各個顯存區;可實現混合透明、畫中畫等	雙顯存區,操作區和顯示區自動切換管理	單顯存區
BTE區塊傳輸引擎	顯存/區域拷貝、光柵操作、混合透明、淡入淡出、畫中畫等	顯存/區域拷貝	不支持
外部ROM	SPI-Flash	Nand-Flash	不支持
外部ROM訪問接口	不支持	USB(U盤模式) FAT32文件系統管理	不支持
字庫	SPI字庫芯片 ASCII/GB2312/BIG5/ Unicode 文字90度旋轉顯示通過寄存器控制顯示(DMA)	自己制作BIN字庫 U盤模式寫入Nand-Flash ASCII/GB2312/BIG5/ Unicode(等寬/非等寬) 文字剪切顯示通過指令控制顯示(DMA)	不支持
圖片	BMP位圖單色/TFT相同顏色預存外部SPI-Flash 通過寄存器控制顯示(DMA)	BMP位圖 16/24位色 U盤模式寫入Nand-Flash 通過指令控制顯示(DMA)	不支持
2D圖形加速協處理器	畫點、線、曲線、橢圓、三角形、矩形、圓角矩形、區域填充通過寄存器管理	畫點、線、橢圓、矩形、區域填充通過指令管理	不支持
指令緩存	不支持	支持	不支持
PS/2設備	不支持	PS/2鼠標、PS/2鍵盤	不支持
矩陣鍵盤	5×5矩陣鍵盤	4×6矩陣鍵盤	不支持
觸摸屏	4線電阻	4線電阻(外接控制器IC)	不支持
光標	4個圖形光標	1個文本光標,1個圖形光標	不支持
PWM	2路	1路	不支持
RTC實時時鐘	不支持	支持(外接RTC時鐘IC)	不支持
待機模式	支持	不支持	不支持