# Display 驱动 基于 lisa_device 框架的显示设备驱动,为 ARCS 平台提供统一的 LCD 显示屏控制接口。 ## 功能特性 - **总线支持**: 支持 SPI 4-Wire、SPI 3-Wire、QSPI、RGB 并行等多种总线接口,支持独立命令通道(软件 SPI) - **面板支持**: 支持 ST7789P3、AXS15231B、ST7701S 等多款显示控制器 - **背光控制**: 支持 PWM 调光和单线调光两种背光控制方式 - **显示方向**: 支持 0°/90°/180°/270° 四种显示方向,可选 CPDMA 硬件加速旋转 - **像素格式**: 支持 RGB565、RGB888、BGR565、ARGB8888、单色等多种像素格式 - **TE 同步**: 支持撕裂效应(Tearing Effect)同步,防止画面撕裂 - **线程安全**: 内部使用互斥锁保护,支持多线程环境使用 ## 配置选项 在 `prj.conf` 中启用驱动: ```kconfig # 启用 Display 驱动 CONFIG_LISA_DISPLAY_DEVICE=y # 选择面板驱动(三选一) CONFIG_LISA_DISPLAY_PANEL_ST7789P3=y # ST7789P3 面板 # CONFIG_LISA_DISPLAY_PANEL_AXS15231B=y # AXS15231B 面板 # CONFIG_LISA_DISPLAY_PANEL_ST7701S=y # ST7701S 面板 # 选择总线类型(可多选,根据使用场景组合) CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_SPI_4WIRE=y # 4线 SPI # CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_SPI_3WIRE=y # 3线 SPI # CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_QSPI=y # QSPI # CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_RGB=y # RGB 并行(需配合命令通道) # CONFIG_LISA_DISPLAY_CMD_BUS_SW_SPI=y # 软件 SPI 命令通道(RGB 模式必需) # 可选功能 CONFIG_LISA_DISPLAY_TE_SYNC=y # 启用 TE 同步 CONFIG_LISA_DISPLAY_CPDMA_ROTATE=y # 启用 CPDMA 硬件旋转 CONFIG_LISA_DISPLAY_CPDMA_CH=2 # CPDMA 通道号 CONFIG_LISA_DISPLAY_COLOR_INVERT=y # 启用颜色反转 ``` ## API 接口 ### 总线配置接口 ```c int lisa_display_attach_bus(lisa_device_t *dev, const lisa_display_config_t *config); ``` **重要**: 必须先调用 `lisa_display_attach_bus()` 配置总线后,才能使用其他显示功能 API。 ### 显示控制接口 ```c int lisa_display_get_capabilities(lisa_device_t *dev, lisa_display_capabilities_t *caps); int lisa_display_blanking_on(lisa_device_t *dev); int lisa_display_blanking_off(lisa_device_t *dev); int lisa_display_set_brightness(lisa_device_t *dev, uint8_t brightness); int lisa_display_set_orientation(lisa_device_t *dev, lisa_display_orientation_t orientation); ``` ### 数据写入接口 ```c int lisa_display_write(lisa_device_t *dev, uint16_t x, uint16_t y, const lisa_display_buffer_desc_t *desc, const void *buf); ``` ## 使用示例 ### 基础显示(SPI 4-Wire) ```c #include "lisa_display.h" #include "lisa_gpio.h" // 1. 获取设备 lisa_device_t *display = lisa_device_get("display"); lisa_device_t *gpioa = lisa_device_get("gpioa"); lisa_device_t *gpiob = lisa_device_get("gpiob"); lisa_device_t *spi = lisa_device_get("spi1"); lisa_device_t *pwm = lisa_device_get("pwm0"); if (!display || !gpioa || !gpiob || !spi || !pwm) { return -1; } // 2. 配置总线 lisa_display_config_t config = { .bus_type = LISA_DISPLAY_BUS_SPI_4WIRE, .bus_config.spi_4wire = { .spi_dev = spi, .cs_gpio = gpiob, .cs_pin = 1, .dc_gpio = gpiob, .dc_pin = 0, .spi_freq = 50000000, // 50MHz }, .backlight = { .type = LISA_DISPLAY_BACKLIGHT_TYPE_PWM, .config.pwm = { .dev = pwm, .channel = 0, .freq = 2000, }, }, .rst_gpio = gpioa, .rst_pin = 1, }; lisa_display_attach_bus(display, &config); // 3. 获取显示能力 lisa_display_capabilities_t caps; lisa_display_get_capabilities(display, &caps); // 4. 分配帧缓冲区 size_t buf_size = caps.width * caps.height * sizeof(uint16_t); uint16_t *buffer = lisa_mem_alloc(buf_size); // 5. 开启显示 lisa_display_blanking_off(display); lisa_display_set_brightness(display, 80); // 80% 亮度 // 6. 写入显示数据 lisa_display_buffer_desc_t desc = { .width = caps.width, .height = caps.height, .buf_size = buf_size, }; // 填充红色 for (int i = 0; i < caps.width * caps.height; i++) { buffer[i] = LISA_DISPLAY_COLOR_RED; } lisa_display_write(display, 0, 0, &desc, buffer); ``` ### 设置显示方向 ```c #include "lisa_display.h" lisa_device_t *display = lisa_device_get("display"); // 设置为 90 度旋转 int ret = lisa_display_set_orientation(display, LISA_DISPLAY_ORIENTATION_90); if (ret != LISA_DEVICE_OK) { // 错误处理 } ``` ### 使用 QSPI 总线 ```c #include "lisa_display.h" lisa_device_t *display = lisa_device_get("display"); lisa_device_t *qspi = lisa_device_get("qspilcd0"); lisa_device_t *gpio = lisa_device_get("gpioa"); lisa_display_config_t config = { .bus_type = LISA_DISPLAY_BUS_QSPI, .bus_config.qspi = { .qspi_dev = qspi, .qspi_freq = 50000000, .cs_gpio = gpio, .cs_pin = 19, }, .rst_gpio = gpio, .rst_pin = 1, }; lisa_display_attach_bus(display, &config); ``` ### 使用 RGB 并行总线(双通道架构) ```c #include "lisa_display.h" #include "lisa_rgb.h" // 获取设备 lisa_device_t *display = lisa_device_get("display"); lisa_device_t *rgb_ctrl = lisa_device_get("rgb0"); // RGB 控制器设备 lisa_device_t *cmd_bus = lisa_device_get("sw_spi_cmd"); // 独立命令通道(软件 SPI) lisa_device_t *gpio = lisa_device_get("gpioa"); // 配置 RGB 总线(双通道模式) lisa_display_config_t config = { .bus_type = LISA_DISPLAY_BUS_RGB, .bus_config.rgb = { // RGB 数据通道配置 .rgb_dev = rgb_ctrl, .bounce_buffer_size = 480 * 10, // 10 行像素(驱动自动计算字节数) .input_format = LISA_RGB_INPUT_FORMAT_RGB565, .output_format = LISA_RGB_OUTPUT_FORMAT_RGB565, // 时序配置 .timings = { .h_res = 480, .v_res = 480, .h_pulse_width = 10, .h_front_blanking = 20, .h_back_blanking = 10, .v_pulse_width = 10, .v_front_blanking = 10, .v_back_blanking = 1, }, .pclk_hz = 6000000, // 6MHz 像素时钟 // 独立命令通道配置(用于 Panel 初始化) .cmd_bus_dev = cmd_bus, }, .rst_gpio = gpio, .rst_pin = 1, }; lisa_display_attach_bus(display, &config); // 说明:RGB 模式使用双通道架构 // - 数据通道:RGB 并行接口,用于高速像素传输(使用 Bounce Buffer) // - 命令通道:独立的软件 SPI,用于 Panel 初始化命令(3-Wire SPI) ``` ### 使用 ST7701S 面板(RGB 接口) ST7701S 是一款 480x480 分辨率的 TFT-LCD 显示控制器,适合使用 RGB 并行总线。 **Kconfig 配置**: ```kconfig # 启用 Display 驱动 CONFIG_LISA_DISPLAY_DEVICE=y # 选择 ST7701S 面板驱动 CONFIG_LISA_DISPLAY_PANEL_ST7701S=y # 配置面板分辨率(在 Kconfig.st7701s 中) CONFIG_PANEL_ST7701S_WIDTH=480 CONFIG_PANEL_ST7701S_HEIGHT=480 # 启用 RGB 总线和命令通道 CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_RGB=y CONFIG_LISA_DISPLAY_CMD_BUS_SW_SPI=y # 可选:启用 TE 同步 CONFIG_LISA_DISPLAY_TE_SYNC=y ``` **代码示例**: ```c #include "lisa_display.h" // 1. 获取设备 lisa_device_t *display = lisa_device_get("display"); lisa_device_t *rgb0 = lisa_device_get("rgb0"); lisa_device_t *sw_spi_cmd = lisa_device_get("sw_spi_cmd"); lisa_device_t *gpio = lisa_device_get("gpioa"); // 2. 配置 RGB + 软件 SPI 命令通道 lisa_display_config_t config = { .bus_type = LISA_DISPLAY_BUS_RGB, .bus_config.rgb = { .rgb_dev = rgb0, .bounce_buffer_size = 480 * 10, // 10 行缓冲 .input_format = LISA_RGB_INPUT_FORMAT_RGB565, .output_format = LISA_RGB_OUTPUT_FORMAT_RGB565, .timings = { .h_res = 480, .v_res = 480, .h_pulse_width = 10, .h_front_blanking = 20, .h_back_blanking = 10, .v_pulse_width = 10, .v_front_blanking = 10, .v_back_blanking = 1, }, .pclk_hz = 6000000, // 6MHz .cmd_bus_dev = sw_spi_cmd, // 命令通道 }, .rst_gpio = gpio, .rst_pin = 1, }; int ret = lisa_display_attach_bus(display, &config); if (ret != LISA_DEVICE_OK) { // 错误处理 return ret; } // 3. 开启显示 lisa_display_blanking_off(display); lisa_display_set_brightness(display, 80); // 4. 写入像素数据 lisa_display_capabilities_t caps; lisa_display_get_capabilities(display, &caps); lisa_display_buffer_desc_t desc = { .width = caps.width, .height = caps.height, .buf_size = caps.width * caps.height * 2, // RGB565 }; // 从 PSRAM 分配帧缓冲 uint16_t *framebuffer = lisa_mem_alloc(desc.buf_size); // 填充数据 // ... // 写入显示 lisa_display_write(display, 0, 0, &desc, framebuffer); ``` **注意事项**: - ST7701S 需要同时配置 RGB 数据总线和软件 SPI 命令总线 - 命令总线仅在 Panel 初始化时使用,运行时仅使用 RGB 数据通道 - RGB 模式下建议使用 PSRAM 分配大容量帧缓冲 - 根据实际硬件调整 RGB 时序参数(h_pulse_width、blanking 等) ## 硬件配置 ### 引脚复用配置 Display 驱动依赖底层总线驱动(SPI、QSPI、GPIO、PWM)的引脚配置。需要在板型目录中配置相应的 pinmux 函数。 **配置位置**: - **定义**: `boards/<板型名>/pinmux.c` 中实现各驱动的 pinmux 函数 - **声明**: `boards/<板型名>/pinmux.h` 中声明函数 - **调用时机**: 各底层设备初始化时自动调用 **示例** (参考 `boards/arcs_evb/pinmux.c`): ```c // SPI1 引脚配置(用于 Display 数据传输) void lisa_spi1_pinmux() { IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_B, 5, 6); // SPI1 CLK IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_B, 3, 6); // SPI1 MOSI IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_B, 1, 6); // SPI1 CS/MISO } // GPIO 引脚配置(用于 RST、DC、CS 控制) void lisa_gpioa_pinmux() { IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_A, 1, 1); // LCD RST } void lisa_gpiob_pinmux() { IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_B, 0, 0); // LCD DC IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_B, 8, 0); // LCD TE } // PWM 引脚配置(用于背光控制) void lisa_pwm_pinmux() { IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_A, 0, 12); // LCD 背光 PWM } ``` **注意**: - 功能码需根据芯片手册确定 - 不同板型的引脚配置可能不同 - 只需配置实际使用的引脚 ## 参数说明 ### 总线类型 | 枚举值 | 说明 | 架构特点 | 适用场景 | |-------|------|---------|---------| | `LISA_DISPLAY_BUS_SPI_3WIRE` | 3线 SPI(SCLK, MOSI, CS) | 单通道,命令和数据复用 | 小屏幕、低成本方案 | | `LISA_DISPLAY_BUS_SPI_4WIRE` | 4线 SPI(SCLK, MOSI, CS, D/C) | 单通道,D/C 区分命令和数据 | 通用方案 | | `LISA_DISPLAY_BUS_QSPI` | QSPI 接口 | 单通道,四线并行传输 | 高速传输需求 | | `LISA_DISPLAY_BUS_RGB` | RGB 并行接口 | **双通道架构**:数据通道(RGB)+ 命令通道(软件 SPI) | 高分辨率、高帧率场景 | **RGB 总线特殊说明**: - RGB 模式下,像素数据通过 RGB 并行接口高速传输(配置 `CONFIG_LISA_DISPLAY_BUS_RGB`) - Panel 初始化命令通过独立的软件 SPI 通道发送(配置 `CONFIG_LISA_DISPLAY_CMD_BUS_SW_SPI`) - 需要同时配置 `rgb_dev`(RGB 控制器)和 `cmd_bus_dev`(命令总线)两个设备 - 适用于 480x480 及以上分辨率的屏幕,如 ST7701S 等 Panel ### 像素格式 | 枚举值 | 说明 | |-------|------| | `LISA_DISPLAY_PIXEL_FORMAT_RGB_565` | RGB565,每像素 2 字节 | | `LISA_DISPLAY_PIXEL_FORMAT_RGB_888` | RGB888,每像素 3 字节 | | `LISA_DISPLAY_PIXEL_FORMAT_BGR_565` | BGR565,每像素 2 字节 | | `LISA_DISPLAY_PIXEL_FORMAT_ARGB_8888` | ARGB8888,每像素 4 字节 | | `LISA_DISPLAY_PIXEL_FORMAT_MONO_1` | 单色,每像素 1 位 | ### 显示方向 | 枚举值 | 说明 | |-------|------| | `LISA_DISPLAY_ORIENTATION_0` | 0° 正常方向 | | `LISA_DISPLAY_ORIENTATION_90` | 90° 顺时针旋转 | | `LISA_DISPLAY_ORIENTATION_180` | 180° 旋转 | | `LISA_DISPLAY_ORIENTATION_270` | 270° 顺时针旋转 | ### 常用颜色宏(RGB565) | 宏定义 | 值 | 说明 | |-------|-----|------| | `LISA_DISPLAY_COLOR_BLACK` | `0x0000` | 黑色 | | `LISA_DISPLAY_COLOR_WHITE` | `0xFFFF` | 白色 | | `LISA_DISPLAY_COLOR_RED` | `0xF800` | 红色 | | `LISA_DISPLAY_COLOR_GREEN` | `0x07E0` | 绿色 | | `LISA_DISPLAY_COLOR_BLUE` | `0x001F` | 蓝色 | ## 返回值说明 | 返回值 | 说明 | |-------|------| | `LISA_DEVICE_OK (0)` | 操作成功 | | `LISA_DEVICE_ERR_INVALID` | 参数无效 | | `LISA_DEVICE_ERR_NOT_SUPPORT` | 不支持该操作 | | `LISA_DEVICE_ERR_NOT_READY` | 设备未就绪 | | `LISA_DEVICE_ERR_IO` | IO 错误 | ## 注意事项 1. **配置顺序**: 必须先调用 `lisa_display_attach_bus()` 配置总线,才能使用其他显示 API 2. **帧缓冲区**: 建议从 PSRAM 分配帧缓冲区,确保 `CONFIG_PSRAM_HEAP_SIZE` 足够大 3. **亮度范围**: `lisa_display_set_brightness()` 参数范围为 0-100,表示百分比 4. **TE 同步**: 启用 `CONFIG_LISA_DISPLAY_TE_SYNC` 可防止画面撕裂,但需要连接 TE 引脚 5. **旋转性能**: 启用 `CONFIG_LISA_DISPLAY_CPDMA_ROTATE` 可使用硬件加速旋转,提升性能 6. **SPI 频率**: 实际 SPI 频率需根据屏幕规格和 PCB 走线质量调整 7. **线程安全**: 驱动内部使用互斥锁保护,可在多线程环境中安全使用 8. **依赖设备**: 使用前需确保底层设备(GPIO、SPI/QSPI、PWM)已正确初始化 9. **RGB 双通道架构**(重要): - RGB 总线采用双通道设计:**数据通道**(RGB 并行)+ **命令通道**(软件 SPI) - 数据通道使用 Bounce Buffer 模式,自动管理双缓冲和 DMA 传输 - 命令通道用于 Panel 初始化,独立于数据传输 - 配置时需同时提供 `rgb_dev`(RGB 控制器)和 `cmd_bus_dev`(命令总线) - RGB 总线层会自动路由像素数据到正确的控制器设备(`priv->rgb_dev`) - 命令通道实现为软件 SPI(3-Wire),仅在初始化阶段使用,运行时不影响性能 10. **Bounce Buffer 配置**(RGB 模式): - `bounce_buffer_size` 单位为**像素数**,驱动会根据 `bpp` 自动计算字节数 - 实际分配 = `bounce_buffer_size * bpp / 8` 字节 - 推荐配置:10-20 行像素(如 `480 * 10`,RGB565 下占 9600 字节) - Bounce buffer 字节大小必须是帧缓冲字节大小的整数因子 ## 架构说明 LISA Display 驱动采用分层架构设计,将应用接口、Panel 通用逻辑、Panel 专用驱动和总线专用驱动分离开来,以提供灵活性和可移植性。 ### 标准总线架构(SPI/QSPI) ``` +-------------------------------------------------------------------------+ | 应用层 | | +---------------------------+ | | | 应用程序 (e.g. main.c) | | | +---------------------------+ | +--------------------------------|----------------------------------------+ | (调用) v +--------------------------------+----------------------------------------+ | LISA Display 驱动框架 | | | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | lisa_display_api_t (lisa_display.h) | | | +--------------------------------|----------------------------------+ | | | (由...实现) | | v | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | Display 设备层 (lisa_display_arcs.c) | | | | (设备注册, 互斥锁, TE同步) | | | +--------------------------------|----------------------------------+ | | | (通过Kconfig选择并转发至) | | v | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | Panel 驱动 (e.g. panel_st7789p3.c) | | | | (IC专用初始化和命令) | | | +--------------------------------|----------------------------------+ | | | (实现) | | v | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | Panel 抽象层 (lisa_display_panel.c) | | | | (Panel通用逻辑, 旋转算法) | | | +--------------------------------|----------------------------------+ | | | (调用) | | v | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | 总线抽象层 (lisa_display_bus.h) | | | | (定义标准总线API) | | | +--------------------------------|----------------------------------+ | | | (由...实现) | | v | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | 总线驱动 (e.g. bus_spi_4wire.c) | | | | (实现总线专用数据传输) | | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | +--------------------------------|----------------------------------------+ | (通过...访问硬件) v +--------------------------------+----------------------------------------+ | 硬件抽象层 (HAL) | | +-------------------------------------------------------------------+ | | | LISA 设备驱动 (SPI, GPIO, PWM, DMA) | | | +-------------------------------------------------------------------+ | +-------------------------------------------------------------------------+ ``` ### RGB 双通道架构 RGB 模式采用特殊的双通道设计,将命令传输和数据传输分离: ``` +-------------------------------------------------------------------------+ | 应用层 (LVGL / Panel) | +--------------------------------|----------------------------------------+ | v +--------------------------------+----------------------------------------+ | Display Bus API | | (lisa_display_bus_write_pixels / trans_cmd_data) | +-----------|--------------------------|----------------------------------+ | | | 像素数据 | 命令/参数 v v +------------------------+ +----------------------------------------+ | | RGB 总线层 | | 命令总线层 (cmd_bus_dev) | | | (lisa_display_bus_rgb) | | (lisa_display_cmd_bus_sw_spi) | | | - 转发像素数据 | | - 发送初始化命令 | | | - 持有 rgb_dev 引用 | | - 软件 SPI 3-Wire | | +-----------|------------+ +----------------------------------------+ | | | lisa_rgb_update_framebuffer(priv->rgb_dev) v +------------------------+ | | RGB 控制器层 | | | (lisa_rgb_arcs.c) | | | - 双缓冲管理 | | | - Bounce Buffer | | | - GPDMA Ping-Pong | | +-----------|------------+ | | v +------------------------+ | | HAL (RGB + GPDMA) | | +-------------------------------------------------------------------------+ ``` **关键设计**: - **数据通道**:RGB 并行接口,使用 Bounce Buffer 和 Ping-Pong DMA,帧缓冲在 PSRAM - **命令通道**:独立的软件 SPI(3-Wire),仅用于 Panel 初始化阶段 - **设备引用传递**:总线层通过 `priv->rgb_dev` 保存控制器设备引用 - **自动路由**:`rgb_bus_write_pixels()` 自动路由到正确的控制器设备 - **双缓冲机制**:应用层写入非显示缓冲区,DMA 中断自动切换缓冲区 ### 各层描述 - **Display 设备层 (`lisa_display_arcs.c`)**: 实现 `lisa_display_api_t`,处理设备注册、互斥锁保护、TE 同步,通过 Kconfig 链接到特定 Panel 驱动 - **Panel 驱动层 (`panel_*.c`)**: 针对特定显示控制器(如 ST7789P3)的初始化序列和专用命令 - **Panel 抽象层 (`lisa_display_panel.c`)**: 提供独立于显示控制器的通用逻辑,如旋转算法、辅助函数 - **总线抽象层 (`lisa_display_bus.h`)**: 定义用于不同硬件总线通信的标准 `lisa_display_bus_api_t` 接口 - **总线驱动层 (`bus_*.c`)**: 实现特定总线协议(如 4 线 SPI、QSPI)的数据传输 ```{toctree} :maxdepth: 1 :hidden: panels/README.md ``` ## Panel 移植适配 如需添加新的显示面板驱动,请参考 [Panel 移植适配指南](panels/README.md)。 ## 文件说明 ### 核心文件 - `lisa_display.h` - 驱动头文件,包含所有 API 和类型定义 - `lisa_display_arcs.c` - ARCS 平台 Display 设备实现 - `lisa_display_panel.c` - Panel 抽象层实现 - `lisa_display_panel.h` - Panel 驱动接口定义 - `lisa_display_bus.h` - 总线抽象层接口定义 - `mipi_dcs.h` - MIPI DCS 命令定义 ### 总线驱动(bus/ 目录) - `bus/lisa_display_bus_spi_4wire.c` - 4线 SPI 总线驱动 - `bus/lisa_display_bus_spi_3wire.c` - 3线 SPI 总线驱动 - `bus/lisa_display_bus_qspi.c` - QSPI 总线驱动 - `bus/lisa_display_bus_rgb.c` - RGB 并行总线驱动 - `bus/lisa_display_cmd_bus_sw_spi.c` - 软件 SPI 命令通道驱动 ### Panel 驱动(panels/ 目录) - `panels/panel_st7789p3.c` - ST7789P3 面板驱动 - `panels/panel_axs15231b.c` - AXS15231B 面板驱动 - `panels/panel_st7701s.c` - ST7701S 面板驱动(480x480 RGB 接口) ### 配置文件 - `Kconfig` - 顶层配置选项 - `bus/Kconfig` - 总线配置选项 - `panels/Kconfig` - Panel 选择配置 - `panels/Kconfig.st7789p3` - ST7789P3 配置 - `panels/Kconfig.axs15231b` - AXS15231B 配置 - `panels/Kconfig.st7701s` - ST7701S 配置 - `CMakeLists.txt` - 构建配置