航芯ACM32G103开发板 GC9A01 SPI-LCD 1.28圆形屏幕

04-航芯ACM32G103开发板评测 GC9A01 SPI-LCD 1.28圆形屏幕

硬件平台

航芯ACM32G103开发板
1.28寸圆形彩色TFT显示屏高清IPS 模块240X240 SPI接口GC9A01

产品介绍

推荐一个屏幕资料参考网站 http://www.lcdwiki.com/1.28inch_IPS_Module

1.28寸圆形IPS彩屏，支持 RGB 65K色显示，显示色彩丰富
240X240分辨率，显示清晰
IPS全视角面板，超宽可视范围
采用4线制SPI串行总线，只需几个IO即可点亮
提供丰富的Arduino、STM32、C51以及MSP430示例程序
军工级工艺标准,长期稳定工作
提供底层驱动技术支持

产品参数

名称	参数
显示颜色	RGB 65K 彩色
SKU	MSP1281
尺寸	1.28(inch)
面板材质	TFT
驱动芯片	GC9A01
分辨率	240*240 (Pixel)
显示接口	4-line SPI interface
有效显示区域(AA区)	直径：32.40 (mm)
触摸屏类型	无触摸屏
触摸IC	无触摸IC
模块PCB底板尺寸	38.03x45.80(mm)
视角	全角度
工作温度	-10℃~60℃
存储温度	-20℃~70℃
工作电压	3.3V

接口定义

序号	模块引脚	引脚说明
1	GND	液晶屏电源地
2	VCC	液晶屏电源正(3.3V/5V)
3	SCL	液晶屏SPI总线时钟信号
4	SDA	液晶屏SPI总线写数据信号
5	RES	液晶屏复位控制信号（低电平复位，模块有复位电路，该引脚可不接）
6	DC	液晶屏寄存器/数据选择控制信号（低电平：寄存器，高电平：数据）
7	CS	液晶屏片选控制信号（低电平使能）
8	BLK	液晶屏背光控制信号（高电平点亮，如不需要控制，请接3.3V）

硬件配置

LCD模块硬件电路包含五大部分：FPC接口电路、3.3V稳压电路、背光控制电路、排针接口、复位电路。

FPC接口电路用于连接裸屏。
3.3V稳压电路用于稳定输出3.3V电压。
背光控制电路用于用于控制背光亮和灭，如果不需控制背光。可接3.3V电源。
排针接口用于连接各种开发板。
复位电路用于模块上电复位

GC9A01控制器

GC9A01控制器支持的最大分辨率为240*240，拥有一个129600字节大小的GRAM。同时支持8位、9位、12位、16位、18位并口数据总线，还支持3线制和4线制SPI串口。由于并行控制需要大量的I0口，所以最常用的还是SPI串口控制。ST7789还支持65K、262KRGB颜色显示，显示色彩很丰富，同时支持旋转和滚动显示以及视频播放，显示方式多样。 GC9A01控制器使用16bit（RGB565）来控制一个像素点显示，因此可以每个像素点显示颜色多达65K种。像素点地址设置按照行列的顺序进行，递增递减方向由扫描方式决定。GC9A01显示方法按照先设置地址再设置颜色值进行。

模拟SPI移植LCD屏幕驱动

建立工程模板，添加相关驱动文件

//lcd_gc9a01 硬件驱动层代码
lcd_gc9a01.c
lcd_gc9a01.h
//lcd_gc9a01 软件应用层代码
lcd_guic
lcd_gui.h
lcd_font.h
//lcd_gc9a01 软件测试代码
lcd_example.c
lcd_example.h

配置引脚

选择引脚，进入工程开始编写屏幕引脚初始化代码。

为了方便后续移植，我在lcd_gc9a01.h处宏定义了每一个引脚，后续根据需要进行修改即可。

#define LCD_GPIO_PORT  GPIOB

#define SCL_GPIO_PORT            GPIOB
#define SCL_GPIO_PIN             GPIO_PIN_0
#define SCL_GPIO_CLK_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

#define SDA_GPIO_PORT            GPIOB
#define SDA_GPIO_PIN             GPIO_PIN_1
#define SDA_GPIO_CLK_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

#define RES_GPIO_PORT            GPIOB
#define RES_GPIO_PIN             GPIO_PIN_2
#define RES_GPIO_CLK_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

#define DC_GPIO_PORT            GPIOB
#define DC_GPIO_PIN             GPIO_PIN_3
#define DC_GPIO_CLK_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

#define CS_GPIO_PORT            GPIOB
#define CS_GPIO_PIN             GPIO_PIN_4
#define CS_GPIO_CLK_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

#define BLK_GPIO_PORT            GPIOB
#define BLK_GPIO_PIN             GPIO_PIN_5
#define BLK_GPIO_CLK_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

屏幕GPIO端口初始化配置

void lcd_gpio_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
    /* Enable the GPIO Clock */
    SDA_GPIO_CLK_ENABLE();
    SCL_GPIO_CLK_ENABLE();
    RES_GPIO_CLK_ENABLE();
    DC_GPIO_CLK_ENABLE();
    CS_GPIO_CLK_ENABLE();
    BLK_GPIO_CLK_ENABLE();
    
    GPIO_InitStruct.Pin       = SDA_GPIO_PIN    |SCL_GPIO_PIN|RES_GPIO_PIN|DC_GPIO_PIN|CS_GPIO_PIN|BLK_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode      = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull      = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Drive     = GPIO_DRIVE_LEVEL3;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_FUNCTION_0;
     
    GPIO_Init(LCD_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
    
}

SPI 接口宏定义设置

#define SPI_SCLK_SET    GPIO_SetBits(SCL_GPIO_PORT,SCL_GPIO_PIN)
#define SPI_SCLK_CLR    GPIO_ResetBits(SCL_GPIO_PORT,SCL_GPIO_PIN)

#define SPI_MOSI_SET    GPIO_SetBits(SDA_GPIO_PORT,SDA_GPIO_PIN)
#define SPI_MOSI_CLR    GPIO_ResetBits(SDA_GPIO_PORT,SDA_GPIO_PIN)
   


#define LCD_RES_SET     GPIO_SetBits(RES_GPIO_PORT,RES_GPIO_PIN)
#define LCD_RES_CLR     GPIO_ResetBits(RES_GPIO_PORT,RES_GPIO_PIN)

#define LCD_DC_SET      GPIO_SetBits(DC_GPIO_PORT,DC_GPIO_PIN)
#define LCD_DC_CLR      GPIO_ResetBits(DC_GPIO_PORT,DC_GPIO_PIN)

#define LCD_CS_SET      GPIO_SetBits(CS_GPIO_PORT,CS_GPIO_PIN)
#define LCD_CS_CLR      GPIO_ResetBits(CS_GPIO_PORT,CS_GPIO_PIN)

#define LCD_BLK_SET     GPIO_SetBits(BLK_GPIO_PORT,BLK_GPIO_PIN) 

软件SPI代码实现

/*****************************************************************************
 * @name       :void  SPI_WriteByte(uint8_t Data)
 * @function   :Write a byte of data using STM32's Software SPI
 * @parameters :Data:Data to be written
 * @retvalue   :None
******************************************************************************/
void SPI_WriteByte(uint8_t Data)
{
    unsigned char i=0;
    for(i=8;i>0;i--)
    {
      if(Data&0x80) 
            SPI_MOSI_SET; //输出数据
    else
          SPI_MOSI_CLR;
      SPI_SCLK_CLR;       
      SPI_SCLK_SET;
      Data<<=1; 
    }
}

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

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

如果传输的数据位为1，则将SPI数据引脚拉高；传输的数据位为0，则将SPI数据引脚拉低。每次传输一个字节数据，高位在前，每个时钟上升沿传输1位数据。

LCD初始化函数

/*****************************************************************************
 * @name       :void LCD_Init(void)
 * @date       :2018-08-09 
 * @function   :Initialization LCD screen
 * @parameters :None
 * @retvalue   :None
******************************************************************************/      
void LCD_Init(void)
{  
    lcd_gpio_init();                                 
    LCD_RESET(); //LCD 复位
//************* GC9A01初始化**********//   
    LCD_WR_REG(0xEF);
    LCD_WR_REG(0xEB);
    LCD_WR_DATA(0x14); 
    
    LCD_WR_REG(0xFE);            
    LCD_WR_REG(0xEF); 

    LCD_WR_REG(0xEB);   
    LCD_WR_DATA(0x14); 

    LCD_WR_REG(0x84);           
    LCD_WR_DATA(0x40); 

    LCD_WR_REG(0x85);           
    LCD_WR_DATA(0xFF); 

    LCD_WR_REG(0x86);           
    LCD_WR_DATA(0xFF); 

    LCD_WR_REG(0x87);           
    LCD_WR_DATA(0xFF);

    LCD_WR_REG(0x88);           
    LCD_WR_DATA(0x0A);

    LCD_WR_REG(0x89);           
    LCD_WR_DATA(0x21); 

    LCD_WR_REG(0x8A);           
    LCD_WR_DATA(0x00); 

    LCD_WR_REG(0x8B);           
    LCD_WR_DATA(0x80); 

    LCD_WR_REG(0x8C);           
    LCD_WR_DATA(0x01); 

    LCD_WR_REG(0x8D);           
    LCD_WR_DATA(0x01); 

    LCD_WR_REG(0x8E);           
    LCD_WR_DATA(0xFF); 

    LCD_WR_REG(0x8F);           
    LCD_WR_DATA(0xFF); 


    LCD_WR_REG(0xB6);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x20);

    LCD_WR_REG(0x36);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    
    LCD_WR_REG(0x3A);           
    LCD_WR_DATA(0x05); 


    LCD_WR_REG(0x90);           
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x08); 

    LCD_WR_REG(0xBD);           
    LCD_WR_DATA(0x06);
    
    LCD_WR_REG(0xBC);           
    LCD_WR_DATA(0x00);  

    LCD_WR_REG(0xFF);           
    LCD_WR_DATA(0x60);
    LCD_WR_DATA(0x01);
    LCD_WR_DATA(0x04);

    LCD_WR_REG(0xC3);           
    LCD_WR_DATA(0x13);
    LCD_WR_REG(0xC4);           
    LCD_WR_DATA(0x13);

    LCD_WR_REG(0xC9);           
    LCD_WR_DATA(0x22);

    LCD_WR_REG(0xBE);           
    LCD_WR_DATA(0x11); 

    LCD_WR_REG(0xE1);           
    LCD_WR_DATA(0x10);
    LCD_WR_DATA(0x0E);

    LCD_WR_REG(0xDF);           
    LCD_WR_DATA(0x21);
    LCD_WR_DATA(0x0c);
    LCD_WR_DATA(0x02);

    LCD_WR_REG(0xF0);   
    LCD_WR_DATA(0x45);
    LCD_WR_DATA(0x09);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x26);
    LCD_WR_DATA(0x2A);

    LCD_WR_REG(0xF1);    
    LCD_WR_DATA(0x43);
    LCD_WR_DATA(0x70);
    LCD_WR_DATA(0x72);
    LCD_WR_DATA(0x36);
    LCD_WR_DATA(0x37);  
    LCD_WR_DATA(0x6F);


    LCD_WR_REG(0xF2);   
    LCD_WR_DATA(0x45);
    LCD_WR_DATA(0x09);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x26);
    LCD_WR_DATA(0x2A);

    LCD_WR_REG(0xF3);   
    LCD_WR_DATA(0x43);
    LCD_WR_DATA(0x70);
    LCD_WR_DATA(0x72);
    LCD_WR_DATA(0x36);
    LCD_WR_DATA(0x37); 
    LCD_WR_DATA(0x6F);

    LCD_WR_REG(0xED);   
    LCD_WR_DATA(0x1B); 
    LCD_WR_DATA(0x0B); 

    LCD_WR_REG(0xAE);           
    LCD_WR_DATA(0x77);
    
    LCD_WR_REG(0xCD);           
    LCD_WR_DATA(0x63);      


    LCD_WR_REG(0x70);           
    LCD_WR_DATA(0x07);
    LCD_WR_DATA(0x07);
    LCD_WR_DATA(0x04);
    LCD_WR_DATA(0x0E); 
    LCD_WR_DATA(0x0F); 
    LCD_WR_DATA(0x09);
    LCD_WR_DATA(0x07);
    LCD_WR_DATA(0x08);
    LCD_WR_DATA(0x03);

    LCD_WR_REG(0xE8);           
    LCD_WR_DATA(0x34);

    LCD_WR_REG(0x62);           
    LCD_WR_DATA(0x18);
    LCD_WR_DATA(0x0D);
    LCD_WR_DATA(0x71);
    LCD_WR_DATA(0xED);
    LCD_WR_DATA(0x70); 
    LCD_WR_DATA(0x70);
    LCD_WR_DATA(0x18);
    LCD_WR_DATA(0x0F);
    LCD_WR_DATA(0x71);
    LCD_WR_DATA(0xEF);
    LCD_WR_DATA(0x70); 
    LCD_WR_DATA(0x70);

    LCD_WR_REG(0x63);           
    LCD_WR_DATA(0x18);
    LCD_WR_DATA(0x11);
    LCD_WR_DATA(0x71);
    LCD_WR_DATA(0xF1);
    LCD_WR_DATA(0x70); 
    LCD_WR_DATA(0x70);
    LCD_WR_DATA(0x18);
    LCD_WR_DATA(0x13);
    LCD_WR_DATA(0x71);
    LCD_WR_DATA(0xF3);
    LCD_WR_DATA(0x70); 
    LCD_WR_DATA(0x70);

    LCD_WR_REG(0x64);           
    LCD_WR_DATA(0x28);
    LCD_WR_DATA(0x29);
    LCD_WR_DATA(0xF1);
    LCD_WR_DATA(0x01);
    LCD_WR_DATA(0xF1);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x07);

    LCD_WR_REG(0x66);           
    LCD_WR_DATA(0x3C);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0xCD);
    LCD_WR_DATA(0x67);
    LCD_WR_DATA(0x45);
    LCD_WR_DATA(0x45);
    LCD_WR_DATA(0x10);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x00);

    LCD_WR_REG(0x67);           
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x3C);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x00);
    LCD_WR_DATA(0x01);
    LCD_WR_DATA(0x54);
    LCD_WR_DATA(0x10);
    LCD_WR_DATA(0x32);
    LCD_WR_DATA(0x98);

    LCD_WR_REG(0x74);           
    LCD_WR_DATA(0x10);  
    LCD_WR_DATA(0x85);  
    LCD_WR_DATA(0x80);
    LCD_WR_DATA(0x00); 
    LCD_WR_DATA(0x00); 
    LCD_WR_DATA(0x4E);
    LCD_WR_DATA(0x00);                  
    
    LCD_WR_REG(0x98);           
    LCD_WR_DATA(0x3e);
    LCD_WR_DATA(0x07);

    LCD_WR_REG(0x35);   
    LCD_WR_REG(0x21);

    LCD_WR_REG(0x11); 
    DelayMs(120); 

    LCD_WR_REG(0x29);   
    LCD_direction(USE_HORIZONTAL);//设置LCD显示方向
    LCD_BLK_SET;//点亮背光   
    LCD_Clear(WHITE);//清全屏白色
}
 
/*****************************************************************************
 * @name       :void LCD_SetWindows(uint16_t xStar, uint16_t yStar,uint16_t xEnd,uint16_t yEnd)
 * @date       :2018-08-09 
 * @function   :Setting LCD display window
 * @parameters :xStar:the bebinning x coordinate of the LCD display window
                                yStar:the bebinning y coordinate of the LCD display window
                                xEnd:the endning x coordinate of the LCD display window
                                yEnd:the endning y coordinate of the LCD display window
 * @retvalue   :None
******************************************************************************/ 
void LCD_SetWindows(uint16_t xStar, uint16_t yStar,uint16_t xEnd,uint16_t yEnd)
{   
    LCD_WR_REG(lcddev.setxcmd); 
    LCD_WR_DATA(xStar>>8);
    LCD_WR_DATA(xStar);     
    LCD_WR_DATA(xEnd>>8);
    LCD_WR_DATA(xEnd);

    LCD_WR_REG(lcddev.setycmd); 
    LCD_WR_DATA(yStar>>8);
    LCD_WR_DATA(yStar);     
    LCD_WR_DATA(yEnd>>8);
    LCD_WR_DATA(yEnd);

    LCD_WriteRAM_Prepare(); //开始写入GRAM          
}   

驱动完整代码见仓库代码
https://gitee.com/End-ING/embedded-acm32-board/tree/master/note

屏幕测试

主程序

#include "main.h" 
#include "app.h"   
void board_hardware_init(void)
{
     //省略部分初始化代码
    printfS("ACM32G103-Board Testing 2024.01.06\r\n");
    LCD_Init();//屏幕初始化
}
/************************************************************************
*@brief : main program
*@param : none
*@return: none
******************************************************************************/
int main(void)
{
   
    board_hardware_init();
    printfS("board_hardware_init [ok] \r\n");
    
    while(1)
    {

        printfS("lcd_init [start] \r\n");
        main_test();            //测试主界面
        menu_test();            //测试界面
        English_Font_test();    //英文界面
        Chinese_Font_test();    //中文界面
        printfS("lcd_init [end] \r\n");
    }
    
}

测试程序

void main_test(void)
{
    DrawTestPage("综合测试程序"); 
    Show_Str(40,50,BLUE,YELLOW,"上海航芯 MCU芯片测试",16,0);
    Gui_StrCenter(0,70,RED,BLUE,"上海航芯",24,1);//居中显示
    Gui_StrCenter(0,95,RED,BLUE,"  ACM32G103-LCD_GC9A01",16,1);//居中显示   
    Gui_StrCenter(0,112,BLUE,BLUE,"By CoderEnd",16,1);//居中显示
    Gui_StrCenter(0,129,BLUE,BLUE,"GC9A01_LCD 240X240",16,1);//居中显示
    Gui_StrCenter(0,146,BLUE,BLUE,"2024-01-06 Testing",16,1);//居中显示
    DelayMs(1500);      
    DelayMs(1500);
}

void menu_test(void)
{
    LCD_Clear(GRAY0);
    
    Display_ButtonUp((lcddev.width-98)/2,65,(lcddev.width-98)/2+98,85); //x1,y1,x2,y2
    Gui_StrCenter(0,67,BRED,BLUE,"图形显示测试",16,1);

    Display_ButtonUp((lcddev.width-98)/2,95,(lcddev.width-98)/2+98,115); //x1,y1,x2,y2
    Gui_StrCenter(0,97,BLACK,GRAY0,"纯色填充测试",16,1);
    
    Display_ButtonUp((lcddev.width-98)/2,125,(lcddev.width-98)/2+98,145); //x1,y1,x2,y2
    Gui_StrCenter(0,127,BLUE,GRAY0,"中文显示测试",16,1);

    Display_ButtonUp((lcddev.width-98)/2,155,(lcddev.width-98)/2+98,175); //x1,y1,x2,y2
    Gui_StrCenter(16,157,RED,GRAY0,"图片显示测试",16,1);
    DelayMs(1500);
    DelayMs(500);
}

void English_Font_test(void)
{
    DrawTestPage("英文显示测试");
    Show_Str(50,77,BLUE,YELLOW,"6X12:abcdefgh01234567",12,0);
    Show_Str(50,89,BLUE,YELLOW,"6X12:ABCDEFGH01234567",12,1);
    Show_Str(50,101,BLUE,YELLOW,"6X12:~!@#$%^&*()_+{}:",12,0);
    Show_Str(50,114,BLUE,YELLOW,"8X16:abcde01234",16,0);
    Show_Str(50,130,BLUE,YELLOW,"8X16:ABCDE01234",16,1);
    Show_Str(50,146,BLUE,YELLOW,"8X16:~!@#$%^&*()",16,0); 
    DelayMs(1200);
}

void Chinese_Font_test(void)
{   
    DrawTestPage("中文显示测试");
    Show_Str(45,82,BLUE,YELLOW,"16X16: 上海航芯",16,0);
    Show_Str(45,102,BLUE,YELLOW,"24X24: 上海航芯",24,1);
    Show_Str(45,127,BLUE,YELLOW,"32X32: 上海航芯",32,1);
    DelayMs(1200);
}

测试效果

04-航芯ACM32G103开发板评测 GC9A01 SPI-LCD 1.28圆形屏幕​

硬件平台​

产品介绍​

产品参数​

接口定义​

硬件配置​

GC9A01控制器​

模拟SPI移植LCD屏幕驱动​

屏幕测试​