使用MM32F3270 FSMC驱动TFT-LCD
交互式界面被越来越多地集成于多种应用中，例如医疗设备、过程控制、手机和其它手持设备。这些界面主要基于使用彩色lcd的图形hmi（人机界面）。对tft-lcd的需求在全世界范围内极大增长。本文介绍了如何使用 mm32f3270的fsmc（灵活的静态存储控制器）来驱动8080接口的tft-lcd。
01、mm32f3270 fsmc的简要介绍
fsmc是flexible static memory controller（灵活的静态存储控制器）的简称，能够与异步存储器和 lcd等并行外设相连。mm32f3270 的 fsmc支持并行接口的sram、psram 、nor flash 和tft-lcd。
图1 fsmc的功能框图
02、fsmc 的功能特性
mm32的fsmc具有以下特性：
1) 可配置的静态存储器接口包括：
a) sram
b) psram
c) nor flash
2) 支持 intel 8080 协议
3) 支持 moto 6800 协议
4) 8位，16位，32位可配置的数据总线宽度，支持非复用与复用模式
5) bank1 分为 4 块子 bank，每块 64mbit 空间
6) 时序可编程以满足不同的需求
a) 等待周期可编程
b) 总线恢复周期可编程
c) 写，读控制周期可编程
7) 可将32位的ahb访问请求，转换为对外接设备连续的8位，16位的访问
mm32f3270的fsmc提供了对多个并行外设的控制与连接，具体配置取决于存储器类型，主要涉及如下寄存器设置。
01、smctlr 的 sm_data_width[2:0]，定义了外部存储器的数据宽度，需根据实际数据宽度配置为8位,16位，32 位，此时需要保障实现数据传输的一致性。
02、smctlr的sm_data_width_set0/1/2 来设置存储器的数据宽度，有三种情况：ahb 操作的数据宽度与存储器数据宽度相同，无数据传输一致性的问题；ahb 操作的数据宽度大于存储器的数据宽度时，ahb 接口将对 hwdata[15:0],hwdatabit[31:16]进行连续写操作，以适应外部设备的数据宽度，读操作时，hrdata[31:0]的低 16 位是有效数据；ahb 操作的数据宽度小于存储器的数据宽度时，若存储设备没有高低字节片选，不允许进行写操作，若存储设备有高低字节选择，通过 bl 控制访问对应字节。可以进行读操作，但有效数据需要用户自己处理。
03、syscfg_cfgr1[30:29]：mode_sel来配置不同模式，默认值为 01
00：兼容 nor flash 接口
01：兼容 8080 协议接口
10：兼容 6800 协议接口
04、smskr0[10:8]用来选择三组不同的寄存器 register set0/set1/set2，以配置不同的时序
fmsc支持的外部接口
表1 fsmc控制器外部信号
03、fsmc 控制lcd的硬件设计
fsmc是如何控制tftlcd的呢？
我们可以把tftlcd当成 sram 设备使用：外部sram的控制一般有：地址线（如a0~a18）、数据线（如d0~d15）、写信号（we）、读信号（oe）、片选信号（cs）。tftlcd的信号我们包括：rs、d0~d15、wr、rd、cs、 rst和bl等，其中真正在操作lcd的时候需要用到的就只有：rs、d0~d15、wr、 rd 和 cs。其操作时序和 sram的控制完全类似，唯一不同就是 tft-lcd 有 rs 信号，但是没有地址信号。tft-lcd通过rs信号来决定传送的数据是数据还是命令，本质上可以理解为一个地址信号，比如mb039是把rs接在a18上面，那么当fsmc控制器写地址0的时候，会使得a18 变为0，对tft-lcd来说，就是写命令。而fsmc写地址1的时候，a0 将会变为1，对tft-lcd来说，就是写数据。这样，就把数据和命令区分开了，其实就是对应 sram 操作的两个连续地址。当然rs也可以接在其他地址线上，mb039是把rs连接在pd13上面的。mm32f3270的fsmc支持8/16/32位数据宽度，我们这里用到的lcd是16位宽度的，在设置的时候需要选择16位宽。
fsmc 控制lcd 的demo应用中，使用的开发板为mb-039，它支持外接mdm2802与mdm2803两种tft-lcd （320x240 2.8’ 液晶显示屏）。
图2 mb-039实物效果图
下图是mb-039的fsmc与tft-lcd的接口原理图部分，完整原理图可以通过mm32官网下载。
图3 tft-lcd接口原理图
各个信号作用对应如下：
表2 lcd信号对应的电源、复位与mcu接口的引脚说明
04、fsmc 控制lcd的软件设计
fmsc demo应用中，使在库函数样例工程中使用选用：
fsmc_ex8080tftlcd.uvprojx
实验展示如何初始化lcd接口与实现lcd并行驱动显示。
软件分为两个部分：
01）fsmc接口gpio与fsmc接口参数初始化
02）lcd显示初始化与lcd显示
fsmc接口gpio与fsmc接口参数初始化
void bsp_lcd_configure(){ initgpio_lcd(); initfsmc(); lcdc_init_reg(); lcdfillcolor(black); lcdblch();}
① 在initgpio_lcd()中实现lcd对应io初始化
包括lcd对应nrst引脚，背光控制引脚，fsmc相关的片选，读写，数据/命令，数据d0~d15引脚的初始化。
② 在initfsmc()中实现fsmc功能配置初始化
a. 写操作周期
b. 单个bit数据写入保持时间
c. 写操作时，地址线的建立时间
d. 读操作周期长度设置
e. 存储器数据总线位宽
f. 式选择：8080模式
g. 外接设备的内存大小
void initfsmc(void){ fsmc_inittypedef fsmc_initstructure; fsmc_norsram_bank_inittypedef fsmc_bankinitstructure; rcc_ahb3periphclockcmd(rcc_ahb3enr_fsmc, enable); fsmc_bankinitstructure.fsmc_smreadpipe = 0; fsmc_bankinitstructure.fsmc_readymode = 0; fsmc_bankinitstructure.fsmc_writeperiod = 0x2; fsmc_bankinitstructure.fsmc_writeholdtime = 1; fsmc_bankinitstructure.fsmc_addrsettime = 3; fsmc_bankinitstructure.fsmc_readperiod = 0x1; fsmc_bankinitstructure.fsmc_datawidth = fsmc_datawidth_16bits; fsmc_norsram_bank_init( fsmc_bankinitstructure, fsmc_norsram_bank0); fsmc_initstructure.fsmc_mode = fsmc_mode_8080; fsmc_initstructure.fsmc_timingregselect = fsmc_timingregselect_0; fsmc_initstructure.fsmc_memsize = fsmc_memsize_64mb; fsmc_initstructure.fsmc_memtype = fsmc_memtype_norsram; fsmc_initstructure.fsmc_addrdatamode = fsmc_addrdatamux; fsmc_norsraminit( fsmc_initstructure);}
lcd显示初始化
bank0地址为0x60000000，0x80000=(0x01 << 19)则是地址线a18的偏移量。首先完成写cmd和data驱动：
void lcdcmd(u8 cmd){ *(u16*)(0x60000000) = cmd;}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////void lcddata(u8 dat){ *(u16*)(0x60000000 | (0x01 << 19)) = dat;}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////void lcddata16(u16 dat){ *(u16*)(0x60000000 | (0x01< (dw - 2)) x = dw - w - 2; if ((y + h) > (dh - 2)) y = dh - h - 2; drawrec (x + dx + 1, y + dy + 1, w, h, getcolor(c)); } else { c = rand(); c = 0x0f; drawrec (dx + 1, dy + 1, dw - 2, dh - 2, getcolor(c)); }}
将程序下载进入板子我们可以观察到，tftlcd上显示出了下列mindmotion logo：
图4 tft-lcd接口显示logo图
还可以观察到屏幕快速画出不同的颜色方框，表明实验成功。
来源：灵动mm32mcu
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图1 fsmc的功能框图
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mm32的fsmc具有以下特性：
1) 可配置的静态存储器接口包括：
a) sram
b) psram
c) nor flash
2) 支持 intel 8080 协议
3) 支持 moto 6800 协议
4) 8位，16位，32位可配置的数据总线宽度，支持非复用与复用模式
5) bank1 分为 4 块子 bank，每块 64mbit 空间
6) 时序可编程以满足不同的需求
a) 等待周期可编程
b) 总线恢复周期可编程
c) 写，读控制周期可编程
7) 可将32位的ahb访问请求，转换为对外接设备连续的8位，16位的访问
mm32f3270的fsmc提供了对多个并行外设的控制与连接，具体配置取决于存储器类型，主要涉及如下寄存器设置。
01、smctlr 的 sm_data_width[2:0]，定义了外部存储器的数据宽度，需根据实际数据宽度配置为8位,16位，32 位，此时需要保障实现数据传输的一致性。
02、smctlr的sm_data_width_set0/1/2 来设置存储器的数据宽度，有三种情况：ahb 操作的数据宽度与存储器数据宽度相同，无数据传输一致性的问题；ahb 操作的数据宽度大于存储器的数据宽度时，ahb 接口将对 hwdata[15:0],hwdatabit[31:16]进行连续写操作，以适应外部设备的数据宽度，读操作时，hrdata[31:0]的低 16 位是有效数据；ahb 操作的数据宽度小于存储器的数据宽度时，若存储设备没有高低字节片选，不允许进行写操作，若存储设备有高低字节选择，通过 bl 控制访问对应字节。可以进行读操作，但有效数据需要用户自己处理。
03、syscfg_cfgr1[30:29]：mode_sel来配置不同模式，默认值为 01
00：兼容 nor flash 接口
01：兼容 8080 协议接口
10：兼容 6800 协议接口
04、smskr0[10:8]用来选择三组不同的寄存器 register set0/set1/set2，以配置不同的时序
fmsc支持的外部接口
表1 fsmc控制器外部信号
03、fsmc 控制lcd的硬件设计
fsmc是如何控制tftlcd的呢？
我们可以把tftlcd当成 sram 设备使用：外部sram的控制一般有：地址线（如a0~a18）、数据线（如d0~d15）、写信号（we）、读信号（oe）、片选信号（cs）。tftlcd的信号我们包括：rs、d0~d15、wr、rd、cs、 rst和bl等，其中真正在操作lcd的时候需要用到的就只有：rs、d0~d15、wr、 rd 和 cs。其操作时序和 sram的控制完全类似，唯一不同就是 tft-lcd 有 rs 信号，但是没有地址信号。tft-lcd通过rs信号来决定传送的数据是数据还是命令，本质上可以理解为一个地址信号，比如mb039是把rs接在a18上面，那么当fsmc控制器写地址0的时候，会使得a18 变为0，对tft-lcd来说，就是写命令。而fsmc写地址1的时候，a0 将会变为1，对tft-lcd来说，就是写数据。这样，就把数据和命令区分开了，其实就是对应 sram 操作的两个连续地址。当然rs也可以接在其他地址线上，mb039是把rs连接在pd13上面的。mm32f3270的fsmc支持8/16/32位数据宽度，我们这里用到的lcd是16位宽度的，在设置的时候需要选择16位宽。
fsmc 控制lcd 的demo应用中，使用的开发板为mb-039，它支持外接mdm2802与mdm2803两种tft-lcd （320x240 2.8’ 液晶显示屏）。
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d. 读操作周期长度设置
e. 存储器数据总线位宽
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g. 外接设备的内存大小
void initfsmc(void){ fsmc_inittypedef fsmc_initstructure; fsmc_norsram_bank_inittypedef fsmc_bankinitstructure; rcc_ahb3periphclockcmd(rcc_ahb3enr_fsmc, enable); fsmc_bankinitstructure.fsmc_smreadpipe = 0; fsmc_bankinitstructure.fsmc_readymode = 0; fsmc_bankinitstructure.fsmc_writeperiod = 0x2; fsmc_bankinitstructure.fsmc_writeholdtime = 1; fsmc_bankinitstructure.fsmc_addrsettime = 3; fsmc_bankinitstructure.fsmc_readperiod = 0x1; fsmc_bankinitstructure.fsmc_datawidth = fsmc_datawidth_16bits; fsmc_norsram_bank_init( fsmc_bankinitstructure, fsmc_norsram_bank0); fsmc_initstructure.fsmc_mode = fsmc_mode_8080; fsmc_initstructure.fsmc_timingregselect = fsmc_timingregselect_0; fsmc_initstructure.fsmc_memsize = fsmc_memsize_64mb; fsmc_initstructure.fsmc_memtype = fsmc_memtype_norsram; fsmc_initstructure.fsmc_addrdatamode = fsmc_addrdatamux; fsmc_norsraminit( fsmc_initstructure);}
lcd显示初始化
bank0地址为0x60000000，0x80000=(0x01 << 19)则是地址线a18的偏移量。首先完成写cmd和data驱动：
void lcdcmd(u8 cmd){ *(u16*)(0x60000000) = cmd;}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////void lcddata(u8 dat){ *(u16*)(0x60000000 | (0x01 << 19)) = dat;}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////void lcddata16(u16 dat){ *(u16*)(0x60000000 | (0x01< (dw - 2)) x = dw - w - 2; if ((y + h) > (dh - 2)) y = dh - h - 2; drawrec (x + dx + 1, y + dy + 1, w, h, getcolor(c)); } else { c = rand(); c = 0x0f; drawrec (dx + 1, dy + 1, dw - 2, dh - 2, getcolor(c)); }}
将程序下载进入板子我们可以观察到，tftlcd上显示出了下列mindmotion logo：
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