用48脚的STM32驱动16位并口TFT彩屏

TFT屏的接口有SPI，8080/6800并口，RGB，MIPI等许多种，用在单片机上的一般就是前两种。SPI的好处是简单，只需要连接六七条线，缺点是速度太慢了。SPI的最高时钟频率一般是单片机主频二分频，16位彩色时写一个像素需要33~34个时钟周期(传16位数据32个周期，协议消耗增加一两个周期)，分辨率低了还好，320*240的屏刷全屏需要24.6万时钟周期，48M主频时就是51ms左右，已经有点嫌慢了。好在SPI可以用DMA方式异步写屏，CPU占用率低一些。

8080并口就快多了，一般用FSMC+DMA来驱动，实测最快时平均每个像素只需要12.6个时钟周期，也可以异步写屏，但是得用100脚或者144脚的STM32才有FSMC。(DMA用了M2M方式，效率不高，如果不用DMA直接写，做循环展开，还能再稍快一点点。)有时我们主要就是驱动个屏，其他管脚用得不多，有没有办法让48脚的STM32也用上并口屏呢？得试一下。

48脚的STM32F030有完整的PA0-15, PB0-15这两组16位GPIO, 考虑到PA13和PA14需要作为SWCLK和SWDIO，还是把屏接在GPIOB吧。GPIOA出五个脚接RS/CS/RD/WR/RESET,一路PWM用作背光调节，PA9和10当串口，PA5~7作为SPI接个W25，再加个W25的CS脚，差不多了。原理图过于简单就不贴上来了。

焊好，开机，调试，显示一切正常。然而要测试刷屏速度怎么做呢？在F1/F3/F4上都可以打开DWT，然后在清屏前后各读取一次DWT->CYCCNT的值，相减即可。F0没有DWT，F030也没有32位定时器，只好用SysTick代替了。缺点是它的计数值最大只能到16777215，勉强够了。至于SysTick中断怎么办呢？用TIM16配置成每ms中断，代替一下吧。

最关键的写屏函数，把它作为回调函数传给TFT驱动，我们先写成这样：

static void fastwrite(void* buf, int count)
{
    register unsigned short* ptr = buf;
    while(count > 0) {
        GPIOA- >BRR = LCD_WR;
        GPIOB- >ODR = *ptr++;
        GPIOA- >BSRR = LCD_WR;
        count--;
    }
}

实测结果，刷屏消耗大约1816362个时钟周期，平均每23.7个时钟周期写一个像素。这是什么情况，比SPI只快这么一点？看来是这个循环效率太低了，展开试试。怎么展开呢，试试达夫设备, 首先把前面三条端口操作做成一个宏readwrite_macro，然后如下：

static void fastwrite(void* buf, register int count)
{
    register unsigned short* ptr = buf;
    register int n = (count + 7) / 8;
    switch(count % 8) {
        case 0: do { readwrite_macro(*ptr++);
        case 7: readwrite_macro(*ptr++);
        case 6: readwrite_macro(*ptr++);
        case 5: readwrite_macro(*ptr++);
        case 4: readwrite_macro(*ptr++);
        case 3: readwrite_macro(*ptr++);
        case 2: readwrite_macro(*ptr++);
        case 1: readwrite_macro(*ptr++);
    } while(--n > 0);
}

看上去很奇怪是不是，do..while还能包在switch里？事实上它工作得很好，现在刷全屏只需要1059652个周期了，平均每13.8周期输出一个像素，已经接近FSMC的水平了。

继续优化，考虑到有时是写TFT寄存器，只需要写一两个字节的数据，对这些情况单独处理一下，可以做到798990周期刷全屏，平均每像素10.4周期，超过了FSMC的速度。

然而以上这些办法的缺点是没法做到异步写屏，如果全屏都需要刷新、刷新率较高的话，CPU负担恐怕重了点。能不能设法做到和FSMC+DMA一样的效果呢？还得再想办法。

这里的关键还是写端口的三条语句，把WR脚拉低再拉高，太浪费时间了，能不能用PWM来代替呢？正好，WR脚同时也是TIM15的1通道输出。可以把TIM15配置成PWM，写好GPIO之后PWM提供WR脚的上升沿。实测了一下，果然可行，不过速度比之前慢了不少，估计是PWM参数得好好优化。

下一步，解决了写一个数据，怎么写多个数据呢？思路是用TIM15的溢出事件触发DMA传输，把新的像素数据写到GPIOB。关键是写够了得能停下来，得再用上定时器级联功能，用TIM15的溢出事件作为子定时器(TIM3)的时钟源，计数到预定数值时，TIM3中断里把TIM15关掉——这样可以吗？不行，中断太慢了，这样肯定会写多。感觉可以用TIM3的溢出或者匹配事件再触发一次DMA传输，写TIM15的CR1寄存器，把TIM15关掉。这样应该就可以做成和FSMC+DMA一样的效果了。不过具体操作起来麻烦事还很多。