STM32——LCD（1）认识

液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶。如果给液晶施加电场 ，会**++改变它的分子排列，从而改变光线的传播方向++** ，配合偏振光片，它就具有 ++控制光线透过率++ 的作用。若再配合彩色滤光片 ，++改变加给液晶电压大小++ ，就能 **++改变某一颜色透光量++**的多少。

利用这种原理，做出可控制红、绿、蓝光输出强度的显示结构，把 3 种显示结构组成一个显示单位 ，通过 ++控制红、绿、蓝光的强度++ ，可以使该单位混合输出不同的色彩，这样的一个显示单位被称为像素。

4. LED和OLED显示器

LED点阵彩色显示器 的单个像素点内包含红绿蓝三色 LED，显示原理类似实验板上的 LED彩灯，通过控制红绿蓝颜色的强度进行混色，实现 全彩颜色输出，多个像素点构成一个屏幕。

*由于每个像素点都是 LED自发光 的，所以在户外或白天也显示得非常清晰。但由于LED体积较大 ，导致屏幕的 像素密度低 ，所以它一般只 适合用于广场上的巨型显示器 。相对来说，**++单色的 LED点阵显示器++*应用得更广泛。

新一代的 OLED显示器 与 LED点阵彩色显示器的原理类似，具有 ++不需要背光源、对比度高、既轻又薄、视角广及响应速度快++ 等优点，但由于它采用的像素单元是 " 有机发光二极管"（ Organic LightEmitting Diode ），所以像素密度比普通 LED点阵显示器高得多。

5. 显示器的基本参数

（1）像素

像素是**++组成图像的最基本单元要素++** ，显示器的像素指它成像最小的点 ，即一个显示单元。

（2）分辨率

一些嵌入式设备的显示器常常以 " 行像素值 x 列像素值" 表示屏幕的分辨率。

如分辨率 800×480 表示该显示器的每一行 有 800个像素点，每一列有 480个像素点。

（3）色彩深度

色彩深度指**++显示器的每个像素点能表示多少种颜色++**，一般用 " 位 "（bit）来表示。

如单色屏的每个像素点能表示亮或灭 两种状态（实际上能显示 2 种颜色），用 1个数据位就可以表示像素点的所有状态，所以它的色彩深度为1 bit。其他常见的显示屏色深为16 bit、 24 bit。

（4）显示器尺寸

显示器的大小一般 ++以英寸表示++ ，如 5英寸、21英寸、24英寸等，这个长度是指屏幕对角线的长度，通过显示器的对角线长度及长宽比可确定显示器的实际长宽尺寸。

（5）点距

点距指**++两个相邻像素点之问的距离++** ，它会 ++影响画质的细腻度及观看距离++。相同尺寸的屏幕，若分辨率越高，则点距越小，画质越细腻。

如现在有些手机的屏幕分辨率比电脑显示器的还大，这是手机屏幕点距小的原因。LED点阵显示屏的点距一般都比较大，所以适合远距离观看。

二、液晶控制构成

一个完整的显示屏由**++液晶显示面板、电容触摸面板以及PCB底板++**构成。

图中的触摸面板 带有触摸控制芯片，该芯片**++处理触摸信号并通过引出的信号线与外部器件通信++。** 触摸面板中间是透明的，它贴在液晶面板 上面，一起构成屏幕的主体。

触摸面板与液晶面板 引出的排线连接到 PCB底板 上，根据实际需要，PCB底板上可能会带有" 液晶控制器芯片 "。因为控制液晶面板需要比较多的资源，所以 大部分低级微控制器都不能直接控制液晶面板 ，需要额外配套一个专用液晶控制器来 ++处理显示过程++ ，外部微控制器只要把它希望显示的数据直接交给液晶控制器即可 。而不带液晶控制器的 PCB底板，只有小部分的 电源管理电路，液晶面板的信号线与外部微控制器相连，直接控制。

STM32F429系列的芯片不需要 额外的液晶控制器 ，也就是说它把专用液晶控制器的功能集成到 STM32F429芯片内部了（可以理解为++电脑的 CPU集成显卡++ ），它节约了额外的控制器成本 。
STM32F1系列的芯片由于没有集成液晶控制器到芯片内部，所以它 只能驱动自带控制器的屏幕 （可以理解为++电脑的外置显卡++ ）。

三、液晶面板的控制信号

1. LCD接口信号分类

MCU 屏接口由于自带 SRAM，驱动简单，大部分单片机都能驱动。

2. 控制信号

（1）RGB信号线

RGB 信号线各有 8根 ，分别**++用于表示液晶屏一个像素点的红、绿、蓝颜色分量++** 。使用红、绿、蓝颜色分量来表示颜色是一种通用的做法，常见的颜色表示会在 " RGB " 后面附带 各个颜色分量值的数据位数。

如RGB565 表示红绿蓝的数据线数分别为 5、6、5根，一共为 16个数据位 ，可表示 2 的16次方种颜色。

而上图这个液晶屏的种颜色分量的 数据线都有 8根 ，所以它支持RGB888 格式 ，一共24位数据线，可表示的颜色为：2 的 24次方种。

（2）同步时钟信号CLK

液晶屏与外部使用**++同步通信方式++** ，以 CLK信号作为同步时钟 ，在同步时钟的驱动下，++每个时钟传输一个像素点数据++。

（3）水平同步信号HSYNC

水平同步信号 HSYNC（Horizontal Sync）用于**++表示液晶屏一行像素数据的传输结束++** ，每传输完成液晶屏的一行像素数据时，HSYNC会发生电平跳变。

如 分辦率为 800 × 480 的显示屏 （800列，480行），传输一帧的图像 HSYNC的电平会跳变 480次。

（4）垂直同步信号VSYNC

垂直同步信号VSYNC（Vertical Sync）用于**++表示液晶屏一帧像素数据的传输结束++** ，每传输完成一帧像素 数据时，VSYNC会发生电平跳变。" 帧 " 是图像的单位 ，一幅图像称为一帧，在液晶屏中，一帧指一个完整屏液晶像素点 。

人们常常 用 " 帧 / 秒 " 来表示液晶屏的刷新特性 ，即 液晶屏每秒可以显示多少帧图像，如液晶屏以 60帧 / 秒的速率运行时，VSYNC每秒钟电平会跳变 60 次。

（5）数据使能信号DE

数据使能信号DE （Data Enable）用于++表示数据的有效性++ ，++当 DE信号线为高电平时，RGB信号线表示的数据有效++。

四、液晶数据传输时序

液晶屏显示的图像可看作一个矩形。液晶屏有一个显示指针，它指向将要显示的像素。显示指针的 扫描方向从左到右、从上到下 ，一个像素点一个像素点地描绘图形。

这些像素点的数据通过RGB数据线 传输至液晶屏，在同步时钟 CLK 的驱动下一个一个地传输到液晶屏中，交给 显示指针，传输完成一行时，水平同步信号 HSYNC 电平跳变一次，而传输完一帧时 VSYNC 电平跳变一次。

液晶显示指针 在行与行之间、帧与帧之间切换时需要延时 ，而且 HSYNC 及 VSYNC 信号本身也有宽度。在这些时间参数控制的区域，数据使能信号线 DE 都为低电平，RGB 数据线的信号无效，当 DE为高电平时，表示的数据有效，传输的数据会直接影响液晶屏的显示区域。

五、显存

液晶屏中的每个像素点都是数据，在实际应用中需要 ++把每个像素点的数据缓存起来，再传输给液晶屏++ ，一般会使用 SRAM 或 SDRAM 性质的存储器，而这些 ++专门用于存储显示数据的存储器++ ，则被称为显存。

显存一般至少要能存储液晶屏的一帧显示数据，如分辨率为 800 x 480 的液晶屏，使用 RGB888格式显示，它的一帧显示数据大小为：3 × 800 x 480 = 1152000字节。
一般来说，外置的液晶控制器会自带显存，而像 STM32F429这样的集成液晶控制器的芯片，可使用内部 SRAM 或外扩 SDRAM 用于显存空间。