嵌入式 LCD 驱动开发全流程详解

🖥️ 嵌入式 LCD 驱动开发全流程详解

在嵌入式世界里，
能不能把"信息显示出来" ，

往往决定了一个项目看起来像不像"成品"。

从黑屏到显示画面，

LCD 驱动几乎是每个嵌入式工程师都绕不开的一关。

🧠 一、先搞清楚：LCD 驱动到底在"驱"什么？

很多新手一听"LCD 驱动"，就以为是：

"写几个函数，屏就亮了？"

实际上，LCD 驱动至少包含 四个层面：

硬件接口通信（SPI / I2C / RGB / MIPI）
屏幕控制芯片初始化
显存 / 显示缓冲管理
图形与字符绘制接口

👉 你驱动的不是"屏"，而是 屏后面的控制器。

🧩 二、常见嵌入式 LCD 类型速览

1️⃣ 字符屏（1602 / 2004）

并口 / I2C
显示字符
调试友好，但表现力有限

2️⃣ 图形 LCD（TFT / OLED）

类型	特点
OLED	自发光、对比高、功耗低
TFT	彩色、分辨率高、需背光

3️⃣ 常见控制芯片

屏幕	控制器
0.96 OLED	SSD1306
1.3 OLED	SH1106
2.4 TFT	ILI9341
1.8 TFT	ST7735
2.8 TFT	ST7789

🔌 三、LCD 硬件连接方式（决定复杂度）

🔹 SPI（最常见）

引脚少
驱动简单
速度中等

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CS / DC / RST / CLK / MOSI

🔹 I2C（字符屏 & 小 OLED）

更省引脚
速度慢
不适合大分辨率

🔹 RGB 并口（高端项目）

速度快
硬件复杂
占用引脚多

⚙️ 四、LCD 驱动开发的标准流程（重点）

✅ Step 1：确认屏幕参数

你至少要知道：

分辨率（如 240×320）
控制芯片型号
接口类型
显示方向
供电 & 背光方式

没数据手册，不要写驱动。

✅ Step 2：底层通信驱动（SPI/I2C）

以 SPI 为例，你需要两个最基础函数：

c 复制代码

void LCD_WriteCmd(uint8_t cmd);
void LCD_WriteData(uint8_t data);

示例：

c 复制代码

void LCD_WriteCmd(uint8_t cmd)
{
    LCD_DC_LOW();
    LCD_CS_LOW();
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, 100);
    LCD_CS_HIGH();
}

void LCD_WriteData(uint8_t data)
{
    LCD_DC_HIGH();
    LCD_CS_LOW();
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, 1, 100);
    LCD_CS_HIGH();
}

✅ Step 3：复位与初始化时序

LCD 不会上电就能用，必须初始化。

典型流程：

text 复制代码

硬件复位 → 延时 → 发送初始化命令表

示例：

c 复制代码

void LCD_Reset(void)
{
    LCD_RST_LOW();
    HAL_Delay(50);
    LCD_RST_HIGH();
    HAL_Delay(120);
}

初始化命令通常是一长串：

c 复制代码

LCD_WriteCmd(0x11); // Sleep Out
HAL_Delay(120);
LCD_WriteCmd(0x29); // Display On

👉 顺序和延时都不能乱。

✅ Step 4：设置显示窗口（GRAM）

LCD 的像素数据，

实际上是写进 显示 RAM（GRAM） 的。

c 复制代码

void LCD_SetWindow(uint16_t x1, uint16_t y1,
                   uint16_t x2, uint16_t y2)
{
    LCD_WriteCmd(0x2A); // Column addr
    LCD_WriteData(x1 >> 8);
    LCD_WriteData(x1 & 0xFF);
    LCD_WriteData(x2 >> 8);
    LCD_WriteData(x2 & 0xFF);

    LCD_WriteCmd(0x2B); // Row addr
    ...
    LCD_WriteCmd(0x2C); // Memory write
}

✅ Step 5：写像素（点亮世界的第一步）

c 复制代码

void LCD_DrawPixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color)
{
    LCD_SetWindow(x, y, x, y);
    LCD_WriteData(color >> 8);
    LCD_WriteData(color & 0xFF);
}

当你第一次点亮一个像素时------
LCD 驱动已经成功 50% 了。

🖊️ 五、字符与图形绘制原理

字符是怎么画出来的？

本质是：

点阵字体 + 像素填充

c 复制代码

if(font[i] & (1 << bit))
    LCD_DrawPixel(x, y, color);

常见绘制接口封装

LCD_DrawLine()
LCD_DrawRect()
LCD_DrawCircle()
LCD_ShowChar()
LCD_ShowString()

📦 六、显存 vs 直接刷屏

方案 1：直接写 LCD（简单）

RAM 占用小
刷新慢
可能闪屏

方案 2：FrameBuffer（进阶）

MCU RAM 保存整屏
双缓冲
UI 更丝滑

text 复制代码

240 × 320 × 2Byte ≈ 150KB

🧯 七、新手最常见的 LCD 坑

现象	原因
黑屏	初始化顺序错误
白屏	方向 / 参数错
花屏	分辨率或窗口错
颜色反了	RGB/BGR 顺序
显示偏移	映射没处理
刷屏慢	SPI 频率低

🚀 八、性能优化思路（工程级）

SPI 提速（DMA）
批量写像素
区域刷新
字库放 Flash
RTOS 分离 UI 任务

🧠 九、LCD 驱动的"终极形态"

成熟项目中：

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底层驱动
  ↓
显示抽象层
  ↓
GUI 库（LVGL / emWin）

你写的 LCD 驱动，

就是 GUI 的"地基"。

✅ 十、总结一句话

LCD 驱动 = 通信 + 初始化 + 显存管理 + 绘图接口。

一旦你真正驱动过一块 LCD，

你就会发现：

嵌入式，不只是"能跑程序"，

而是"能把系统展示给用户"。