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模仿RA8875/RA8876做个图形LCD控制器,STM32跑emWin接VGA显示器测试OK

菜鸟
2016-06-05 01:48:15    评分

看到STM32+RA8875+emWin做人机界面这么流行,于是也用FPGA模仿RA8875做了个图形LCD控制器。图形LCD控制器的系统主构架是:FPGA+DDR2+Nand-Flash,FPGA里面还跑了个8051,因为要做指令缓冲、FAT32文件系统、Nand-Flash驱动程序,这三样东西没有C语言单靠FPGA基本是没法实现的,其实这也是图形LCD控制器和RA8875/RA8876最大不同的地方,可以说在某些方面是RA8875/RA8876的升级版!还是先上图:

LCD控制器的Nand-Flash可以储存字库和图片,支持FAT32文件系统管理,通过N-LINK下载线连接电脑USB,就可以和U盘一模一样使用(使用系统自带驱动,写速度是3.2Mbytes/S,读速度是5.6Mbytes/S):


这样用的话其实就是一个SLC颗粒的U盘。。。

这个是用图形LCD控制器做好的GVGA显示卡,可以接大尺寸的VGA显示器,目前最大支持24位色1280*800@60Hz分辨率:



两个2.54简牛插座一个是SPI接口的,另一个是Intel 8080接口的,VGA插座旁边那个是PS/2键盘和鼠标接口,因为市面上大部分USB鼠标和键盘都兼容PS/2,所以就做成了USB插座;再过去那个4脚2.54排针是触摸屏插座,可以接15寸以上的4线电阻触摸屏都没问题,因为触摸屏程序是经过优化的,误差和跳动非常小!鼠标、键盘、触摸屏的触发事件是通过指令回传给CPU,鼠标的光标是由图形LCD控制器内部产生的。

对于具备2D图形加速和指令缓冲功能的LCD控制器来说,其实用SPI接口发送指令显示图形、文字、图片就足够了,没必要用Intel 8080总线,麻烦而且显示速度基本一样。

目前具备的功能和特征:

1) 基于emWin应用,可实现组态、拖放式人机用户界面设计。

2) 硬件2D图形加速协处理器,以硬件DMA的方式显示BMP图片、文字、矩形、圆形、直线、点、区域填充、区域拷贝、显存拷贝等等。

3) Nand-Flash作为字库和图片的储存器(结合N-LINK下载线和U盘一模一样使用)。

4) 双显存自动管理设计,避免屏幕更新时出现拉窗帘现象。

5) 24位色(RGB888)显示,带VGA时序输出。

6) 基于FAT/FAT32文件系统管理字库和图片,支持多级文件夹(子目录)。

7) 可自行制作BIN字库,支持多种字库工具生成的字库。

8) 字库显示编码格式支持ASCII、GB2312、GBK、BIG5、UNICODE(等宽/非等宽),并且支持文字剪切显示。

9) 支持16bbp(RGB565)/24bbp(RGB888)的BMP格式位图,可实现图片裁剪、透明显示。

10) 支持SPI(串行) 或者Intel 8080(并行)通信接口。

11) 支持4线电阻触摸屏、PS/2鼠标、PS/2键盘、4×6矩阵键盘、RTC时钟显示、背光亮度调节、文本光标、蜂鸣器。

注意了,以下功能是没有2D图形加速的:文字放大/缩小、文字旋转、图片放大/缩小、图片旋转、图片半透明显示、图层半透明叠加、图层淡入淡出;因为若要实现这些功能, FPGA成本可能要翻倍!

因为图形LCD控制器具备图形2D加速功能,而且可储存并显示BIN字库和BMP图片,因此拿它做emWin的显示屏再合适不过了,因为emWin底层驱动已经预留了图形LCD控制器的接口,只要把LCD驱动移植好,显示速度是飞快的,而且不需要担心没有ROM储存字库和图片,还可以用emWin的Skinning方式实现位图皮肤,做位图皮肤时可以整幅图片贴图,而不再需要对整幅图片进行切片分解,界面贴图非常方便、快捷!测试的硬件连接图:



以下是800×600分辨率下点亮12VGA显示器的效果:


看的出是emWin做的界面吗?




图形LCD控制器还有一个比RA8875/RA8876好的地方就是能实现文字剪切显示:


不要以为文字剪切显示是个简单的事情,用FPGA逻辑来实现并不那么简单,也许瑞佑觉得这个功能不重要所以没在RA8875/RA8876上实现,但在emWin应用中如果没有文字剪切显示的话就没法做移动窗口了!


做个列表对RA8876、SSD1963和图形LCD控制器做个比较:


RA8876

图形LCD控制器

SSD1963

MCU接口

8080/6800/I2C/SPI

8080/SPI

8080/6800

最大分辨率

多显存
136
6×768@16.77M

双显存
1280
×800@16.77M

单显存
864
×480@16.77M

显存区

多显存区,用户随意切换和操作各个显存区;可实现混合透明、画中画等

双显存区,操作区和显示区自动切换管理

单显存区

BTE区块传输引擎

显存/区域拷贝、光栅操作、混合透明、淡入淡出、画中画等

显存/区域拷贝

不支持

外部ROM

SPI-Flash

Nand-Flash

不支持

外部ROM访问接口

不支持

USB(U盘模式)
FAT32
文件系统管理

不支持

字库

SPI字库芯片
ASCII/GB2312/BIG5/
Unicode
文字90度旋转显示
通过寄存器控制显示(DMA)

自己制作BIN字库
U
盘模式写入Nand-Flash
ASCII/GB2312/BIG5/
Unicode(
等宽/非等宽)
文字剪切显示
通过指令控制显示(DMA)

不支持

图片

BMP位图
单色/TFT相同颜色
预存外部SPI-Flash
通过寄存器控制显示(DMA)

BMP位图
16/24
位色
U
盘模式写入Nand-Flash
通过指令控制显示(DMA)

不支持

2D图形加速协处理器

画点、线、曲线、椭圆、三角形、矩形、圆角矩形、区域填充
通过寄存器管理

画点、线、椭圆、矩形、区域填充
通过指令管理

不支持

指令缓存

不支持

支持

不支持

PS/2设备

不支持

PS/2鼠标、PS/2键盘

不支持

矩阵键盘

5×5矩阵键盘

4×6矩阵键盘

不支持

触摸屏

4线电阻

4线电阻(外接控制器IC)

不支持

光标

4个图形光标

1个文本光标,1个图形光标

不支持

PWM

2

1

不支持

RTC实时时钟

不支持

支持(外接RTC时钟IC)

不支持

待机模式

支持

不支持

不支持


最后奉献上emWin通过Skinning方式实现位图皮肤的源代码

GLCD-EMWIN模拟器效果演示.rar

demo_emwin_skinPRJ_V530noOS_CodeBlocks_v116.rar






关键词: EMWIN     UCGUI     GLCD     图形屏     VGA         

菜鸟
2016-06-06 01:18:27    评分
2楼

价格和串口屏、组态屏差不多吧

GLCD主要是为了让emWin可以像串口屏、组态屏一样方便使用字库和图片而设计的。emWin容易上手,组态、拖放式开发,控件、窗体、页面、消息管理很方便,既能做简单界面应用也能胜任更复杂的情况...


菜鸟
2016-06-13 13:26:21    评分
3楼
其实就是一个SPI串口屏,只是SPI接口通信更高速,以至可以用到emWin上。emWin做界面优势这么大,不用白浪费!emWin现在已经有25控件了,写界面程序又这么简单,而且经过我的改造可以用skinning方式做界面贴图,做出来的界面效果自然不一样。缺点就是emWin对SRAM要求有点大

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