使用恩智浦FRDM-MCXN947开发板驱动TFT LCD模组

前言

恩智浦“FRDM-MCXN947”评测活动由安富利和与非网协同举办。本篇内容由与非网用户发布，已获转载许可。原文可在与非网(eefocus)工程师社区查看。

TFT LCD模组介绍

模组名字为SPI_Module_MSP3323，驱动芯片为ILI9341，屏幕尺寸为240x320像素，自带GRAM。通过4线SPI驱动，可以发送数据和命令也可以读取屏幕的IC参数甚至像素点颜色。

模组背面

模组管脚

MCXN947的接口

当前只移植显示接口，只需要关注显示屏相关的引脚。

MCXN947驱动TFT LCD的方式为4线SPI，选择FLEXIO_SPI_EDMA方式驱动。FLEXIO_SPI相关的管脚为如下的FLEXIO_Dxx。

FLEXIO介绍

MCXN947只有一个FLEXIO模块，即FLEXIO0。FLEXIO是一个高度可配置的模块，它提供了：

模拟各种串行或者并行通信协议；

灵活的16位定时器，支持各种触发、复位、使能和禁用条件；

可编程逻辑块，允许实现片上的数字逻辑功能，并且可配置内部和外部模块的交互；

可编程状态机，用于从CPU中卸载基本的系统控制功能；

FLEXIO框图

下图提供了FLEXIO计时器和移位寄存器配置的高层次总览。

FLEXIO使用移位器、计时器和外部触发器来讲数据移入或移除FLEXIO。如方框图所示，计时器控制这个数据移位的时间，您可以将计时器配置为使用通用计时器功能，外部触发器或各种其他条件来决定控制逻辑。

FLEXIO特性

1.具有传输、接收、数据匹配、逻辑和状态模式的32位移位寄存器阵列：

支持连续数据传输的双缓冲移位操作；

支持大块数据传输的移位连接；

支持自动启动和停止位生成；

1,2,4,8,16或者32为多移位宽度的并行接口支持；

中断，DMA或者轮询传输和接收操作；

2.高度灵活的16位定时器，支持各种内部或者外部触发，重置，启用和禁用条件：

可编程波特率独立于总线时钟频率，并支持在停止模式器件的异步操作；

可编程逻辑模式，用于集成外部数字逻辑功能，或组合引脚，移位器，或定时器功能，以产生复杂的输出；

可编程状态机，用于从CPU卸载基本的系统控制功能，支持最多8个状态，8个输出，每个状态和3个可选输入；

3.集成的通用I/O寄存器和引脚上升或下降的边缘中断，以简化软件支持；

4.支持广泛的协议，包括但不限于：I2C,SPI,I2S,Camera IF,Motorola 68K或Intel 8080 bus,PWM波形发生器，输入捕获（脉冲边缘间隔测量），如SENT

管脚配置

当前只需要点亮LCD，只需要配置显示相关的管脚，如下图所示：

在MCUXpress Config Tools中新建一个功能组，命名为TFT_LCD_Init，

设置管脚路由信息，并修改各个管脚的标志符；

其中LCD_RST,LCD_RS,LCD_LED都是GPIO Output，分别对应J3.1,J3.3,J3.5。

FLEXIO模拟的SPI管脚分别是J8.27,J8.28,J8.26,J8.25。

移植

01移植思路

SPI接口驱动TFT LCD主要设计到3个控制管脚的输出，SPI发送、读取8比特数据。

023个GPIO控制管脚

都初始化为GPIO OUTPUT。

其中LCD_LED是背光管脚，拉高即点亮屏幕，拉低熄屏。当前只需要初始化时输出高电平即可；

其中LCD_RS是数据、命令选择功能，需要提供管脚的电平设置功能，提供两个宏定义即可；

其中LCD_RST是LCD复位管脚，输出低电平表示复位，提供两个宏定义即可；

03SPI管脚

初始化FLEXIO0的4个管脚，然后初始化FLEXIO_SPI，并关联这4个管脚。

关键代码

01GPIO控制管脚

下面的port_LCD_CtrlPin_Init()函数是我新增的，仅仅设置LCD_LED输出高电平，因为这3个管脚的初始化已经由MCUXpresso Config Tools配置好并生成了初始化代码，见下方的TFT_LCD_Init()函数。

（滑动查看）

/**
*@briefLCD 控制管脚初始化
* LCD_RST --> J3.1 P2_0 复位管脚：低电平复位
* LCD_RS --> J3.3 P1_22 命令数据选择管脚：高电平--数据；低电平--命令
* LCD_LED --> J3.5 P2_3 背光管脚：高电平点亮，也可以 PWM 调节亮度
*
*@param
*/
voidport_LCD_CtrlPin_Init(void)
{
// 这3个管脚已经在 BOARD_InitBootPins() 中初始化了


LCD_LED(1);
}

（滑动查看）

/* FUNCTION************************************************************************************************************
*
* Function Name : TFT_LCD_Init
* Description  : Configures pin routing and optionally pin electrical features.
*
* END****************************************************************************************************************/
void TFT_LCD_Init(void)
{
  /* Enables the clock for GPIO1: Enables clock*/
  CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Gpio1);
  /* Enables the clock for GPIO2: Enables clock*/
  CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Gpio2);
  /* Enables the clock for PORT1: Enables clock*/
  CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port1);
  /* Enables the clock for PORT2: Enables clock*/
  CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port2);
  /* Enables the clock for PORT4: Enables clock*/
  CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port4);
  gpio_pin_config_t LCD_RS_config= {
    .pinDirection = kGPIO_DigitalOutput,
    .outputLogic = 0U
  };
  /* Initialize GPIO functionality on pin PIO1_22 (pin L4) */
  GPIO_PinInit(TFT_LCD_LCD_RS_GPIO, TFT_LCD_LCD_RS_PIN, &LCD_RS_config);
  gpio_pin_config_t LCD_RST_config= {
    .pinDirection = kGPIO_DigitalOutput,
    .outputLogic = 0U
  };
  /* Initialize GPIO functionality on pin PIO2_0 (pin H2) */
  GPIO_PinInit(TFT_LCD_LCD_RST_GPIO, TFT_LCD_LCD_RST_PIN, &LCD_RST_config);
  gpio_pin_config_t LCD_LED_config= {
    .pinDirection = kGPIO_DigitalOutput,
    .outputLogic = 0U
  };
  /* Initialize GPIO functionality on pin PIO2_3 (pin J3) */
  GPIO_PinInit(TFT_LCD_LCD_LED_GPIO, TFT_LCD_LCD_LED_PIN, &LCD_LED_config);
  /* PORT1_22 (pin L4) is configured as PIO1_22*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_RS_PORT, TFT_LCD_LCD_RS_PIN, kPORT_MuxAlt0);
  PORT1->PCR[22] = ((PORT1->PCR[22] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
           /* Drive Strength Enable: High.*/
           |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
           /* Input Buffer Enable: Enables.*/
           |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
  /* PORT2_0 (pin H2) is configured as PIO2_0*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_RST_PORT, TFT_LCD_LCD_RST_PIN, kPORT_MuxAlt0);
  PORT2->PCR[0] = ((PORT2->PCR[0] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
          /* Drive Strength Enable: High.*/
          |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
          /* Input Buffer Enable: Enables.*/
          |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
  /* PORT2_3 (pin J3) is configured as PIO2_3*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_LED_PORT, TFT_LCD_LCD_LED_PIN, kPORT_MuxAlt0);
  PORT2->PCR[3] = ((PORT2->PCR[3] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
          /* Drive Strength Enable: High.*/
          |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
          /* Input Buffer Enable: Enables.*/
          |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
  /* PORT4_20 (pin T10) is configured as FLEXIO0_D28*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_MOSI_PORT, TFT_LCD_LCD_MOSI_PIN, kPORT_MuxAlt6);
  PORT4->PCR[20] = ((PORT4->PCR[20] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
           /* Drive Strength Enable: High.*/
           |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
           /* Input Buffer Enable: Enables.*/
           |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
  /* PORT4_21 (pin T11) is configured as FLEXIO0_D29*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_MISO_PORT, TFT_LCD_LCD_MISO_PIN, kPORT_MuxAlt6);
  PORT4->PCR[21] = ((PORT4->PCR[21] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
           /* Drive Strength Enable: High.*/
           |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
           /* Input Buffer Enable: Enables.*/
           |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
  /* PORT4_22 (pin T12) is configured as FLEXIO0_D30*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_SCK_PORT, TFT_LCD_LCD_SCK_PIN, kPORT_MuxAlt6);
  PORT4->PCR[22] = ((PORT4->PCR[22] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
           /* Drive Strength Enable: High.*/
           |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
           /* Input Buffer Enable: Enables.*/
           |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
  /* PORT4_23 (pin U12) is configured as FLEXIO0_D31*/
  PORT_SetPinMux(TFT_LCD_LCD_CS_PORT, TFT_LCD_LCD_CS_PIN, kPORT_MuxAlt6);
  PORT4->PCR[23] = ((PORT4->PCR[23] &
           /* Mask bits to zero which are setting*/
           (~(PORT_PCR_DSE_MASK|PORT_PCR_IBE_MASK)))
           /* Drive Strength Enable: High.*/
           |PORT_PCR_DSE(PCR_DSE_dse1)
           /* Input Buffer Enable: Enables.*/
           |PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));
}

并提供宏定义实现GPIO管脚的输出高低电平功能：

（滑动查看）

// 硬件 CS，此处忽略
#defineLCD_CS_SET
#defineLCD_CS_CLR


// 数据、命令选择
#defineLCD_RS_SETGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RS_GPIO, TFT_LCD_LCD_RS_GPIO_PIN, 1)
#defineLCD_RS_CLRGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RS_GPIO, TFT_LCD_LCD_RS_GPIO_PIN, 0)


#defineLCD_RST_SETGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RST_GPIO, TFT_LCD_LCD_RST_GPIO_PIN, 1)
#defineLCD_RST_CLRGPIO_PinWrite(TFT_LCD_LCD_RST_GPIO, TFT_LCD_LCD_RST_GPIO_PIN, 0)

02FLEXIO_SPI初始化

对应的管脚路由已经在TFT_LCD_Init()中配置好了，此处仅需要初始化FLEXIO_SPI并关联对应的4个管脚。

03全局宏定义和变量

（滑动查看）

/*******************************************************************************
* Definitions
******************************************************************************/
#define BOARD_FLEXIO_BASE   (FLEXIO0)
#define FLEXIO_SPI_MOSI_PIN  28U
#define FLEXIO_SPI_MISO_PIN  29U
#define FLEXIO_SPI_SCK_PIN   30U
#define FLEXIO_SPI_CSn_PIN   31U
#define FLEXIO_CLOCK_FREQUENCYCLOCK_GetFlexioClkFreq()


#define EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDRDMA0
#define FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL    (0U)
#define FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL    (1U)
#define FLEXIO_TX_SHIFTER_INDEX     0U
#define FLEXIO_RX_SHIFTER_INDEX     2U
#define EXAMPLE_TX_DMA_SOURCE      kDma0RequestMuxFlexIO0ShiftRegister0Request
#define EXAMPLE_RX_DMA_SOURCE      kDma0RequestMuxFlexIO0ShiftRegister2Request


#define FLEXIO_SPI_BAUD_HIGH      (1000000*25)
#define FLEXIO_SPI_BAUD_LOW       (1000000*1)


/*******************************************************************************
* Variables
******************************************************************************/


static flexio_spi_master_edma_handle_t g_spiHandle;
static edma_handle_t txHandle;
static edma_handle_t rxHandle;
FLEXIO_SPI_Type spiDev;
flexio_spi_master_config_t userConfig;
volatile bool completeFlag =false;




static void spi_master_completionCallback(FLEXIO_SPI_Type*base,
                     flexio_spi_master_edma_handle_t *handle,
                     status_t status,
                     void *userData)
{
if (status == kStatus_Success)
  {
    completeFlag =true;
  }
}

04FLEXIO_SPI初始化函数

初始化FLEXIO_SPI并初始化EDMA。

（滑动查看）

/**
* @brief SPI 初始化
*
*/
voidport_LCD_SPI_Init(void)
{
uint8_ti         =0;
uint8_terr        =0;


dma_request_source_tdma_request_source_tx;
dma_request_source_tdma_request_source_rx;
edma_config_tconfig;


/* attach PLL0 to FLEXIO */
CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivFlexioClk,1u);
CLOCK_AttachClk(kPLL0_to_FLEXIO);


/* Init FlexIO SPI. */
/*
  * userConfig.enableMaster = true;
  * userConfig.enableInDoze = false;
  * userConfig.enableInDebug = true;
  * userConfig.enableFastAccess = false;
  * userConfig.baudRate_Bps = 500000U;
  * userConfig.phase = kFLEXIO_SPI_ClockPhaseFirstEdge;
  * userConfig.dataMode = kFLEXIO_SPI_8BitMode;
  */
FLEXIO_SPI_MasterGetDefaultConfig(&userConfig);


//NOTE:此处修改 SPI 通信速率
 userConfig.baudRate_Bps =FLEXIO_SPI_BAUD_HIGH;


 spiDev.flexioBase   =BOARD_FLEXIO_BASE;
 spiDev.SDOPinIndex=FLEXIO_SPI_MOSI_PIN;
 spiDev.SDIPinIndex=FLEXIO_SPI_MISO_PIN;
 spiDev.SCKPinIndex=FLEXIO_SPI_SCK_PIN;
 spiDev.CSnPinIndex=FLEXIO_SPI_CSn_PIN;
 spiDev.shifterIndex[0] =FLEXIO_TX_SHIFTER_INDEX;
 spiDev.shifterIndex[1] =FLEXIO_RX_SHIFTER_INDEX;
 spiDev.timerIndex[0]  =0U;
 spiDev.timerIndex[1]  =1U;


 dma_request_source_tx = (dma_request_source_t)EXAMPLE_TX_DMA_SOURCE;
 dma_request_source_rx = (dma_request_source_t)EXAMPLE_RX_DMA_SOURCE;


#ifdefined(FSL_FEATURE_SOC_DMAMUX_COUNT) &&FSL_FEATURE_SOC_DMAMUX_COUNT
/*Init EDMA for example.*/
DMAMUX_Init(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR);
/* Request DMA channels for TX & RX. */
DMAMUX_SetSource(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_tx);
DMAMUX_SetSource(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_rx);
DMAMUX_EnableChannel(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL);
DMAMUX_EnableChannel(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMAMUX_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL);
#endif
EDMA_GetDefaultConfig(&config);
EDMA_Init(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, &config);
EDMA_CreateHandle(&txHandle, EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL);
EDMA_CreateHandle(&rxHandle, EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL);


#ifdefined(FSL_FEATURE_EDMA_HAS_CHANNEL_MUX) &&FSL_FEATURE_EDMA_HAS_CHANNEL_MUX
EDMA_SetChannelMux(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_TX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_tx);
EDMA_SetChannelMux(EXAMPLE_FLEXIO_SPI_DMA_BASEADDR, FLEXIO_SPI_RX_DMA_CHANNEL, dma_request_source_rx);
#endif


FLEXIO_SPI_MasterInit(&spiDev, &userConfig, FLEXIO_CLOCK_FREQUENCY);
}

05SPI传输函数

此处仅实现了单个字节的发送和接收函数，通过eDMA中断来判断收发是否完成。

（滑动查看）

uint8_tport_LCD_SPI_TxByte(uint8_tdata)
{
flexio_spi_transfer_txfer = {0};
uint8_treadBack =0;


/* Send to slave. */
 xfer.txData  =&data;
 xfer.rxData  =&readBack;
 xfer.dataSize =1;
 xfer.flags  = kFLEXIO_SPI_8bitMsb;


FLEXIO_SPI_MasterTransferCreateHandleEDMA(&spiDev, &g_spiHandle,
  spi_master_completionCallback,NULL, &txHandle, &rxHandle);
FLEXIO_SPI_MasterTransferEDMA(&spiDev, &g_spiHandle, &xfer);
while(!completeFlag);
 completeFlag =false;


returnreadBack;
}

06LCD读写寄存器、数据函数

下面是LCD抽象层的函数，仅仅需要控制管脚输出高低电平、SPI传输单个字节即可。

（滑动查看）

/*****************************************************************************
* @name    :void LCD_WR_REG(uint8_t data)
* @date    :2018-08-09
* @function  :Write an 8-bit command to the LCD screen
* @parameters Command value to be written
* @retvalue  :None
******************************************************************************/
void LCD_WR_REG(uint8_t data)
{
 LCD_CS_CLR;
 LCD_RS_CLR;
 port_LCD_SPI_TxByte(data);
 LCD_CS_SET;
}


/*****************************************************************************
* @name    :void LCD_WR_DATA(uint8_t data)
* @date    :2018-08-09
* @function  :Write an 8-bit data to the LCD screen
* @parameters data value to be written
* @retvalue  :None
******************************************************************************/
void LCD_WR_DATA(uint8_t data)
{
 LCD_CS_CLR;
 LCD_RS_SET;
 port_LCD_SPI_TxByte(data);
 LCD_CS_SET;
}

运行

屏幕成功点亮，也能显示中英文字符，绘制图片出了点差错，但是刷屏速度好慢。尝试提高了SPI速度，编译器优化等级debug/release都试过，刷屏的百叶窗效果还是很明显。