ARM-lcd屏幕点亮

SKH.2026-09-30 11:41

之前学习了I2C、AT24C02、LM75温度传感器等外设，今天完成IMX6ULL片上eLCDIF驱动RGB LCD屏幕，点亮4.7寸800*480屏幕，在屏幕上打点、画线，实时显示LM75采集的温度。

本次是RGB并行同步LCD裸机驱动，不使用Linux内核驱动，直接操作寄存器。

一、RGB LCD基础原理

1. 屏幕基础参数

本次使用4.7寸LCD，分辨率 800×480

像素格式：ARGB8888，每个像素4字节，R/G/B/A各8bit，范围0~255；

色域还有RGB565（2字节），占用内存更小，本次实验用32bit色；

刷新率：由PCLK像素时钟 + 前后廊时序共同决定。

2. 硬件连接：eLCDIF与LCD

IMX6ULL内置eLCDIF（LCD控制器），连接LCD的信号分为两大类：

  1. 24根并行数据线 LCD_DATA0~LCD_DATA23：R8bit + G8bit + B8bit，传输像素颜色；
  2. 4根控制信号线
    PCLK：像素时钟，每来1个PCLK，传输1个像素；
    DE：数据使能，高电平代表当前数据有效；
    HSYNC：行同步信号，一行扫描结束，触发行同步；
    VSYNC：场同步信号，一整帧画面扫描完成，触发场同步。
    数据通过DMA，直接从内存帧缓存区搬运到eLCDIF，不需要CPU逐个搬运像素，减轻CPU负担。帧缓存地址我们设_FRAME_RAM_ADDR_。

3. 行场时序（H/V 同步 + 前后廊）

这是RGB LCD最核心的知识点，一张完整图像扫描不是直接800×480，每一行、每一帧都包含同步脉冲 + 前廊（FP） + 有效像素 + 后廊（BP）

行时序 HSYNC

HSPW：行同步脉冲宽度；

HFP：行前廊，行同步结束到有效像素开始的间隔；

HBP：行后廊，有效像素结束到下一次行同步。

一行总PCLK = HSPW + HFP + 800(有效宽度) + HBP

场时序 VSYNC

VSPW：场同步脉冲宽度；

VFP：场前廊；

VBP：场后廊。

一帧总行数 = VSPW + VFP + 480(有效高度) + VBP

只有时序参数和屏幕手册严格匹配，屏幕才能正常点亮，时序不对会出现花屏、黑屏、闪烁。

4. 实验整体流程

  1. LCD引脚IOMUX配置：复用为eLCDIF功能，配置PAD电气属性；
  2. 配置LCD像素时钟PCLK（PLL5视频PLL，分频得到目标PCLK）；
  3. LCDIF控制器软件复位；
  4. 填充时序参数（HSPW/HFP/HBP、VSPW/VFP/VBP、分辨率）；
  5. 设置帧缓存地址，告诉eLCDIF从内存哪个地址读取像素；
  6. 使能eLCDIF，开始输出图像；
  7. 封装底层API：打点、清屏、画水平线；
  8. 应用层：读取LM75温度，LCD屏幕实时刷新温度字符串。

二、完整源码解析

lcd.h 对应的 lcd.c 完整代码

c 复制代码 
#include "lcd.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "gpt.h"
#include "stdio.h"

void lcd_pad_init(void)
{
//复用功能，全部引脚设置为LCDIF功能
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA02_LCDIF_DATA02, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA03_LCDIF_DATA03, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA04_LCDIF_DATA04, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA05_LCDIF_DATA05, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA06_LCDIF_DATA06, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA07_LCDIF_DATA07, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA08_LCDIF_DATA08, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA09_LCDIF_DATA09, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA10_LCDIF_DATA10, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA11_LCDIF_DATA11, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA12_LCDIF_DATA12, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA13_LCDIF_DATA13, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA14_LCDIF_DATA14, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA15_LCDIF_DATA15, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA16_LCDIF_DATA16, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA17_LCDIF_DATA17, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA18_LCDIF_DATA18, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA19_LCDIF_DATA19, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA20_LCDIF_DATA20, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA21_LCDIF_DATA21, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA22_LCDIF_DATA22, 0);
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA23_LCDIF_DATA23, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08, 0);

//电气特性配置，所有PAD配置0xB9
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA02_LCDIF_DATA02, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA03_LCDIF_DATA03, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA04_LCDIF_DATA04, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA05_LCDIF_DATA05, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA06_LCDIF_DATA06, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA07_LCDIF_DATA07, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA08_LCDIF_DATA08, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA09_LCDIF_DATA09, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA10_LCDIF_DATA10, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA11_LCDIF_DATA11, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA12_LCDIF_DATA12, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA13_LCDIF_DATA13, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA14_LCDIF_DATA14, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA15_LCDIF_DATA15, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA16_LCDIF_DATA16, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA17_LCDIF_DATA17, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA18_LCDIF_DATA18, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA19_LCDIF_DATA19, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA20_LCDIF_DATA20, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA21_LCDIF_DATA21, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA22_LCDIF_DATA22, 0xB9);
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA23_LCDIF_DATA23, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08, 0xB9);

//背光引脚GPIO1_IO08设置为输出，高电平点亮背光
    GPIO1->GDIR |= (1 << 8);
    GPIO1->DR |= (1 << 8);
}

void lcd_clk_init(void)
{
//PLL5视频PLL配置，先进入旁路，断电
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO |= (1 << 16);  //BYPASS=1
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO |= (1 << 12);  //POWERDOWN=1

//PLL5计算公式：744MHZ = 24M *31
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_NUM = 0;
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_DENOM = 1;

unsigned int r = CCM_ANALOG->PLL_VIDEO;
    r &= ~(3 << 19);
    r |= (2 << 19);
    r &= ~(0x7F << 0);
    r |= (31 << 0);
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO = r;

//上电，等待PLL锁频
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO &= ~(1 << 12);
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO |= (1 << 13);
while ((CCM_ANALOG->PLL_VIDEO & (1 << 31)) == 0){
printf("Not locked \n");
    };
printf("Is locked \n");

//关闭旁路，使用PLL5输出
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO &= ~(1 << 16);  //BYPASS=0

//配置CCM时钟选择，PLL5作为LCDIF时钟源
    CCM_ANALOG->MISC2 &= ~(3 << 30);
    r = CCM->CSCDR2;
//CSCDR2[17:15] LCDIF1_PRE_CLK_SEL 010选择PLL5
    r &= ~(7 << 15);
    r |= (2 << 15);
//预分频PRED
    r &= ~(7 << 12);
    r |= (3 << 12);     
//CSCDR2[LCDIF1_CLK_SEL]
    r &= ~(7 << 9);
    CCM->CSCDR2 = r;

//后分频PODF
    CCM->CBCMR &= ~(7 << 23);
    CCM->CBCMR |= (5 << 23);

//打印时钟链路信息，调试查看分频
unsigned int cscdr2 = CCM->CSCDR2;
unsigned int cbcmr = CCM->CBCMR;
printf("PRE_CLK_SEL=%d, PRED=%d(div-%d), CLK_SEL=%d\n",
           (cscdr2 >> 15) & 7,
           (cscdr2 >> 12) & 7, ((cscdr2 >> 12) & 7) + 1,
           (cscdr2 >> 9) & 7);
printf("PODF=%d(div-%d)\n",
           (cbcmr >> 23) & 7, ((cbcmr >> 23) & 7) + 1);
}

void lcd_reset(void)
{
//LCDIF控制器软件复位
    LCDIF->CTRL |= (1 << 31);
    delay_ms(20);
    LCDIF->CTRL &= ~(1 << 31);
    LCDIF->CTRL &= ~(1 << 30);
}

struct tftlcd_t lcd_dev;
void lcd_init(void)
{
//第一步：引脚PAD初始化
    lcd_pad_init();
//第二步：配置LCD像素时钟PCLK
    lcd_clk_init();

//填充LCD设备结构体，屏幕时序参数
    lcd_dev.width = 800;
    lcd_dev.height = 480;
    lcd_dev.pix_size = 4;  //ARGB8888 4字节/像素
    lcd_dev.vspw = 3;
    lcd_dev.vfp = 13;
    lcd_dev.vbp = 32;
    lcd_dev.hspw = 48;
    lcd_dev.hfp = 40;
    lcd_dev.hbp = 88;
    lcd_dev.frame_addr = _FRAME_RAM_ADDR_; //帧缓存起始地址
    lcd_dev.fore_color = 0x00FF0000;
    lcd_dev.back_color = 0x00FFFFFF;

//复位LCDIF
    lcd_reset();
    delay_ms(50);

//配置eLCDIF控制寄存器
    LCDIF->CTRL |= (1 << 19) | (1 << 17) | (3 << 10) | (3 << 8) | (1 << 5);
    LCDIF->CTRL1 = (0x07 << 16);
    LCDIF->TRANSFER_COUNT = (lcd_dev.height << 16) | (lcd_dev.width << 0);
    LCDIF->CUR_BUF = lcd_dev.frame_addr;
    LCDIF->NEXT_BUF = lcd_dev.frame_addr;

//行场时序寄存器配置
    LCDIF->VDCTRL0 = (1 << 28) | (1 << 24) | (1 << 21) | (1 << 20) | (lcd_dev.vspw);
    LCDIF->VDCTRL1 = (lcd_dev.height + lcd_dev.vspw + lcd_dev.vfp + lcd_dev.vbp);
    LCDIF->VDCTRL2 = (lcd_dev.hspw << 18) | ((lcd_dev.width + lcd_dev.hspw + lcd_dev.hfp + lcd_dev.hbp) << 0);  
    LCDIF->VDCTRL3 = ((lcd_dev.hspw + lcd_dev.hbp) << 16) | ((lcd_dev.vspw + lcd_dev.vbp) << 0);
    LCDIF->VDCTRL4 = (1 << 18) | (lcd_dev.width << 0);

//使能eLCDIF，开始输出画面
    LCDIF->CTRL |= (1 << 0);
    delay_ms(50);
}

//清屏函数：遍历所有像素填充颜色
void screen_clear(unsigned int color)
{
int i = 0, j = 0;
for(i = 0; i < lcd_dev.height; i++)
    {
for (j = 0; j < lcd_dev.width; j++)
        {
            lcd_drawpoint(j, i, color);
        }
    }
}

//底层画点函数，向帧缓存对应位置写入颜色
void lcd_drawpoint(int x, int y, unsigned int color)
{
//边界检查，防止越界访问
if ((x >= lcd_dev.width || x < 0)  || (y >= lcd_dev.height || y < 0))
    {
return;
    }
unsigned int (* pF)[800] =  (unsigned int (*)[800])lcd_dev.frame_addr;
     pF[y][x] = color;
}

//画水平线API
void lcd_h_drawline(int x, int y, unsigned int length, unsigned int color)
{
int i = 0;
for (i = x; i <= x + length; i++)
    {
        lcd_drawpoint(i, y, color);
    }
}

main.c 主函数代码

c 复制代码 
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
#include "interrupt.h"
#include "clock.h"
#include "epit.h"
#include "gpt.h"
#include "uart.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "i2c.h"
#include "at24c02.h"
#include "lm75.h"
#include "lcd.h"
#include "framebuffer.h"

int main(void)
{
    system_interrupt_init();
    clock_init();
    led_init();
    beep_init();
    key_init();
//epit1_init();
    gpt1_init();
    uart1_init();
    at24c02_init();

float temp = 0;
char buffer[128] = {0}; 

    lcd_init();
    screen_clear(0x00FFFFFF); //清屏，填充白色背景

//lcd_h_drawline(100, 100, 200, 0x00FF0000);
//extern void lcd_show_string(unsigned short x,unsigned short y, unsigned short width, unsigned short height, unsigned char size,char *p);
//lcd_show_string(200,200, 300, 32, 32, "hello world!");

while(1)
    {
        temp =  get_temp(); //读取LM75温度
int m = 0, n = 0;
        m = (int)(temp * 1000) / 1000;
        n = (int)(temp * 1000) % 1000;
//把浮点数温度转为字符串
sprintf(buffer,"temp = %d.%d\n", m, n);
//LCD屏幕显示字符串
        lcd_show_string(200, 200, 300, 32, 32, buffer);
        delay_ms(1000);
    }
return 0;
}

三、代码模块讲解

  1. lcd_pad_init：IOMUX引脚复用。24根RGB数据线 + 4根控制信号线全部复用为LCDIF外设功能，PAD电气属性统一配置0xB9；GPIO1_IO08作为LCD背光GPIO，输出高电平点亮背光。

    这里背光是GPIO控制，只有亮灭两种状态，后面PWM实验我们就改成PWM驱动背光，实现亮度可调。

  2. lcd_clk_init：配置PLL5视频锁相环，分频产生LCD像素时钟PCLK。等待PLL锁频成功，配置CCM选择时钟源与分频系数，串口打印分频信息用于调试。

  3. lcd_reset：eLCDIF控制器软件复位，上电必须复位，保证寄存器处于稳定状态。

  4. lcd_init

    填充tftlcd_t结构体，存放屏幕分辨率、前后廊时序、帧缓存地址、前景背景色；

    配置eLCDIF的VDCTRL系列寄存器，写入行场同步时序；

    设置CUR_BUF当前帧缓存地址，eLCDIF会从这块内存读取像素；

    使能LCDIF，屏幕开始输出图像。

  5. 屏幕绘图API

    lcd_drawpoint：最底层接口，根据(x,y)坐标，计算帧缓存内存地址，写入颜色值；增加边界判断，防止越界访问内存；

    screen_clear：双重循环遍历全部像素，填充统一颜色，清屏；

    lcd_h_drawline：循环调用打点，画一条水平直线。

  6. main函数

    初始化顺序：中断 → 系统时钟 → LED、蜂鸣器、按键 → GPT → UART → AT24C02 → LCD。

    清屏为白色，主循环：读取LM75温度，sprintf将浮点温度转为字符串，调用lcd_show_string在屏幕上打印温度，1秒刷新一次。

四、实验现象

  1. 开发板上电，LCD背光点亮，屏幕清为纯白色；
  2. 屏幕(200,200)位置每秒刷新一次LM75采集的温度 temp = xx.xxx；
  3. 取消注释lcd_h_drawline可以在屏幕画红色水平线；
  4. 取消注释lcd_show_string可以直接在屏幕打印hello world。

总结

  1. 时序参数必须严格匹配屏幕手册，HBP/HFP/VBP/VFP、同步脉冲设置错误，直接黑屏或者花屏。
  2. 帧缓存地址不能随便设置，要确保是空闲的内存区域，不能覆盖程序代码、栈空间。
  3. PLL锁频：必须等待PLL的lock标志位，不等待直接使用时钟，PCLK不稳定，屏幕闪烁、乱码。
  4. 引脚复用：24根RGB数据线、HSYNC/VSYNC/PCLK/DE，任何一根引脚复用错，屏幕都会异常。
  5. 浮点数LCD打印：LCD不支持printf，用sprintf把数值转字符串，调用字库函数lcd_show_string显示。
  6. 背光GPIO：背光引脚忘记设置输出高电平，屏幕背光不亮，屏幕漆黑，但eLCDIF其实已经正常输出图像。
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