Инициализация TFT дисплея на примере ILI9341 для AVR.

Около года тому назад на сайте появилась статья о том как инициализировать TFT дисплей, под управлением SSD1289, а где-то около месяца назад мне написал один из посетителей сайта. Суть письма была в том, что он заказал дисплей по указанной в статье ссылке, но запустить его не получалось и он предложил этот дисплей и ещё несколько других выслать мне, а я, в свою очередь, должен буду выложить код если получится их запустить.
 
Как оказалось, дисплей, который ему прислали с али управляется драйвером ILI9341, об этом помогла догадаться надпись на нём.
Верхний дисплей с драйвером SSD1289, нижний с ILI9341.

Поэтому как только ко мне пришёл этот дисплей, сразу начал изучать даташит на ILI9341.
 
В отличие от SSD1289 у ILI9341 нет регистров, для общения с ним используются команды. Сначала посылаешь команду, а затем набор параметров, то есть после того, как мы послали команду дисплей уже ждёт, что ему передадут параметры. Также надо сказать, что общение с дисплеем осуществляется по одному из двух протоколов: интеловский i8080 и мотороловский M6800, чем они отличаются описывал тут, не стал изменять традициям и выбрал i8080. У этого протокола существует две реализации, для получения более подробной информации можно почитать даташит.
 
Первым делом необходимо реализовать низкоуровневые функции и тут важно понять, что мы правильно понимаем даташит. Самый простой способ проверить, правильность понимания даташита, это считать какую-то информацию с дисплея, например, его ID.

На картинке видно, что если контроллеру отправить команду 0xD3h и 4 раза считать данные, то в последние два считывания он должен вернуть ID(9341) драйвера. Но для начала надо разобраться как отправлять команды и читать данные, для этого нам понадобятся три картинки из даташита.
Первая, определяет управляющие сигналы для выбранного интерфейса.

Вторая и третья определяют их последовательность, для записи

для чтения


Тогда функция, для отправки команды, будет выглядеть так.

void TFT_Send_Cmd(uint8_t cmd)
{
	COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_dc);   //будем слать команду
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_rd);	//выставляем на ножке, отвечающей за чтение 1
	
	COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs);   //активируем чип
	
	COMMAND_PORT1 &= ~(1<<lcd_wr);	//стробируем битом записи
	DATA_PORT_0 = cmd;
	_delay_us(5);
	COMMAND_PORT1 |= (1<<lcd_wr);	

	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs);    //деактивируем чип
	
}

А функция которая читает данные так.

uint8_t TFT_Read_Data(void)
{
	uint8_t data = 0;
	DATA_DDR_0 = 0X00;	//порт на вход с подтяжкой к земле
	DATA_PORT_0 = 0x00;
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_dc);	 //будем читать ДАННЫЕ
	COMMAND_PORT1 |= (1<<lcd_wr);	 //выставляем на ножке, отвечающей за запись 1
	
	COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs);    //активируем чип
	
	COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_rd);    //стробируем битом чтения
	_delay_us(5);
	data = PINA;
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_rd);
	
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs);    //деактивируем чип
	DATA_DDR_0 = 0XFF;				//порт на выход
	return data;
}

Из скриншотов понятно, что описанные выше функции заработали, осталось реализовать отправку данных по 8 и 16 бит. Дело в том, что в основном при отправке данных используются только младшие 8 бит шины, но, например, при записи данных в память дисплея используются все 16 бит.

void TFT_Write_Data(uint8_t data)
{
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_dc);	//будем слать ДАННЫЕ
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_rd);	//выставляем на ножке, отвечающей за чтение 1
	
	COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs);   //активируем чип

	COMMAND_PORT1 &= ~(1<<lcd_wr);	//стробируем битом записи
	DATA_PORT_0 = data;
	_delay_us(5);
	COMMAND_PORT1 |= (1<<lcd_wr);

	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs);    //деактивируем чип
}

void TFT_Write_Data16(uint16_t data)
{
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_dc);	//будем слать ДАННЫЕ
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_rd);	//выставляем на ножке, отвечающей за чтение 1

	COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs);   //активируем чип
	
	COMMAND_PORT1 &= ~(1<<lcd_wr);	//стробируем битом записи
	DATA_PORT_0 = (data & 0x00ff);
	DATA_PORT_8 = (data >> 8);
	_delay_us(5);
	COMMAND_PORT1 |= (1<<lcd_wr);
	
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs);    //деактивируем чип
}

Всё, мы реализовали все необходимые низкоуровневые функции, теперь можно переходить непосредственно к инициализации. Перед тем как перейти к инициализации, надо сказать, что напряжение питания ЖК-ячейки постоянно изменяет свою полярность, сделано это для того, чтобы избежать явлений гидролиза и диссоциации сложных органических соединений, из которых состоит жидкокристаллический материал.

void Init_ILI9341(void)
{
	//конфигурируем все используемые выводы как выходы
	DATA_DDR_0 = 0XFF;
	DATA_DDR_8 = 0XFF;
	COMMAND_DDR = 0XFF;
	COMMAND_DDR1 = 0X01;
	
	COMMAND_PORT |= (1<<lcd_res);	

	TFT_Send_Cmd(0x01);        //Software Reset
	_delay_ms(1000);
	

	//Power Control 1
	TFT_Send_Cmd(0xC0);		//задаём градацию серого цвета
	TFT_Write_Data(0x25);	


	//Power Control 2
	TFT_Send_Cmd(0xC1);		//настройка step up преобразователя
	TFT_Write_Data(0x11);


	//VCOM Control 1
	TFT_Send_Cmd(0xC5);		//контрастность определяется разностью VCOMH - VCOML = 5.2V
	TFT_Write_Data(0x2B);	        //VCOMH = 3.825
	TFT_Write_Data(0x2B);  	//VCOML = -1.375
	
	//VCOM Control 2
	TFT_Send_Cmd(0xC7);		//на Vcom по сути ШИМ, а тут мы задаем offset для него
	TFT_Write_Data(0x86);        //VML=58 VMH=58

	//Memory Access Control
	TFT_SetOrientation(orient); //выбираем ориентацию дисплея
	
	//COLMOD: Pixel Format Set
	TFT_Send_Cmd(0x3A);		//один пиксель будет кодироваться 16 битами
	TFT_Write_Data(0x05);
	
	//Frame Rate Control 
	TFT_Send_Cmd(0xB1);
	TFT_Write_Data(0x00);
	TFT_Write_Data(0x18);	 //Frame Rate 79Hz


	//Display Function Control
	TFT_Send_Cmd(0xB6);
	TFT_Write_Data(0x0A);
	TFT_Write_Data(0x82);//восьмой бит определяет нормальный цвет кристала белый - 1, черный - 0,
	TFT_Write_Data(0x27);

	// Sleep Out
	TFT_Send_Cmd(0x11);

	_delay_ms(120);

	//Display On
	TFT_Send_Cmd(0x29);
}

В функции инициализации есть функция TFT_SetOrientation(2), которая определяет порядок отрисовки, MAX_X и MAX_Y объявлены глобально и инициализированы нулями.

void TFT_SetOrientation(uint8_t orient)
{
	TFT_Send_Cmd(0x36);
	switch (orient)
	{
		case 0: TFT_Write_Data(0x48);
				break;
		case 1: TFT_Write_Data(0x28);
				break;
		case 2: TFT_Write_Data(0x88);
				break;
		case 3: TFT_Write_Data(0xE8);
				break;
	}
	if (orient == 0 || orient == 2)
	{
		MAX_X = 239;
		MAX_Y = 319;
	}
	else
	{
		MAX_X = 319;
		MAX_Y = 239;
	}
}

А вот как выглядит дисплей после инициализации.

Чтобы понять, что он точно инициализировался, закрасил его красным цветом.

Как это сделать буду описывать в следующей статье.
Теперь что касается схемы подключения так, как распиновка 40 выводных дисплеев SSD1289 и ILI9341 одинаковая, схему подключения оставил без изменения и выглядит она так.

Таким образом, можно сделать одну отладочную плату для обоих дисплеев и ещё важно чтобы напряжение питания МК и дисплея было 3.3 вольта, при питании от 5 вольт дисплей не запустился. Подсветку дисплея тоже запитал от 3.3 вольта через резистор 47Ом.
 
А на этом всё, в следующей статье мы рассмотрим как выводить символы на дисплей и там же будет проект для Atmega16 в AtmelStudio6.2.

Для желающих быстро проверить работает ли их дисплей, оставляю тут прошивку для Atmega16, которая заливает дисплей разными цветами ili9341_i8080.hex [3,54 Kb] (cкачиваний: 649).

Недавно приобрёл пару дисплеев тут.