11. STM32-SPI Nokia 5110 LCD 实作

Nokia 5110 LCD 介绍

刚好手边有块Nokia 5110 LCD 就拿它来做测试吧~虽然这块LCD年份久远了，但还是很适合来做些小东西玩玩!

先介绍一下这块LCD上面的接脚 :

Nokia 5110 是使用SPI协议但没有MISO只有MOSI，所以MISO透过程序模拟就可以了。

上方表是各个脚位的连接，在这边我使用SPI1所以主要使用是PA5-7，CS透过软件选择则是PB6，除了电源与接地外其余的脚位可以依照个人去更改。

接下来看看LCD的指令有哪些~

可以看到其中功能设置、写指令、设置RAM XY位置等等，可以先将会使用到的函数先写出来，方便之後去使用。

1. Function Set (功能设置) : 在D/C设为0，後续填入00100 PD V H，PD为0时表示选中1表示失能，V为0则代表水平寻址1则代表垂直寻址，H为0是使用标准指令及1则是扩展指令及。
2. Write data (写指令) : 在D/C设为1，後续填入要写入的8个bit，用途为写资料到RAM上。
3. Display control (显示控制) : D/C设置为0，後续填入 00001 D 0 E，用途为控制显示模式

4. Set Y address of RAM (设置RAM的Y位置) : D/C设置为0，後续填入01000 Y2 Y1 Y0，同时(0≤Y≤5)。
5. Set Y address of RAM (设置RAM的Y位置) : D/C设置为0，後续填入1 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0，同时(0≤X≤83)。

上方功能中的RAM是什麽?可以把它想成显示pixel的地址，这一块是48x84的LCD也就是说共有4032个pixel，每一个Pixel都会像下图一样排好各有各的地址。

水平寻址於垂直寻址又是什麽呢?下方是整个LCD的RAM格式寻址，在垂直的部分为6x8 = 48，而x的部分则为0-83共84刚好对应到了48x84的LCD。

1. 垂直寻址 : 对应上方的六大格编号为0-5垂直往下接着换下一行接续，所以上方才会说Y必须小於等於5 (0b00000101)
   
2. 水平寻址 : 由纵向改为横向地址编排， 0-83接着换下一列继续接续，也就是X小於等於83 (0b01010011)
   
   上述图片来源:手册

IOC档设置

1. Ioc档设置：先点选左侧的Connectivity可以在里面找到SPI1、SPI2、SPI3，会看到SPI1是禁止的，原因是因为板载LED将PA5设置为Output，取消PA5就可以选择了选择最上方的Reset_State。
   
2. 接着在上方模式的部分选择Full-Duplex Master(全双工Master)，让STM32做为Master。下方NSS的部分选择Disable，因为我透过软件方式去控制CS脚位。
   
3. 下方详细配置中可以点选GPIO Settings ，会清楚地看到MISO MOSI SCK脚位在哪，将LCD对应的接上去即可，但由於刚刚选择透过软件控制CS，所以我们要将原先的CS(PB6)脚位选择为OutPut。
   
   
4. 接着点选回Parameter Settings，当中将Data Size改为8bit。下方预分频系数可以依照传输鲍率去做选择，这边我选为Prescaler 64 Baud Rate则是1.25MBits/s。再往下会看到CPOL与CPHA设置的选项，这部分可以参考前一篇介绍去做设置。如果要使用中断方式的话记得要到NVIC当中将SPI中断打开!
   
5. 接下来已经将LCD上剩下RST、BLC、DIN我们还没有接上，这部分可以依照个人选择脚位，如果有其他设备不要占用到功能脚位即可，这边我选择PB13-15去做这三条线的连接。
   

实作程序码

1. 定义SPI指令

#define NOP 0x00
#define FunSetVE 0x23 //垂直寻址 扩展模式
#define FunSetHE 0x21 //水平寻址 扩展模式
#define FunSetVS 0x22 //垂直寻址 标准模式
#define FunSetHS 0x20 //水平寻址 标准模式
#define DisplayBlack 0x08//空白模式
#define DisplayNormalk 0x0C //正常模式
#define DisplayALL 0x09 //显示段全开
#define DisplayInverse 0x0D //反转模式

2. 定义CS_LOW与CS_High来做位时序的启动於停止

//CS_LOW
static void StartSPI(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);
}

//CS_High
static void StopSPI(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
}

3. 接着我们可以将HAL_SPI的库写成一次传送与接收1个byte，方便之後使用~

//传送
static void SPI_Tx(uint8_t data)
{
  HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, 1, 10);
}

//接收
//回传值为接收到的资料
static uint8_t SPI_Rx(void)
{
  uint8_t retVal;
  HAL_SPI_Receive(&hspi1, &retVal, 1, 10);
  return retVal;
}

4. 对LCD写入资料

void LCD_Writebyte(unsigned char data, unsigned char dc)
{
	StartSPI();
	if(dc==0)
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_13,RESET); //命令
	else
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_13,SET); //资料
	SPI_Tx(data);
	StopSPI();
}

5. 初始化LCD

void LCD_Init(void)
{
	//Reset
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15,RESET); 
	HAL_Delay(1);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15,SET); 
	
	StartSPI();
	HAL_Delay(1);
	StopSPI();
	HAL_Delay(1);

	LCD_Writebyte(FunSetHE, 0); 
	LCD_Writebyte(0xBD,0); 
	LCD_Writebyte(0x13,0);
	LCD_Writebyte(0x13,0);
	LCD_Writebyte(FunSetHS, 0);
	LCD_Writebyte(DisplayNormalk, 0);
}

6. 设置Xy起始位置

void LCD_SetPosition(uint8_t X, uint8_t Y)
{
	LCD_Writebyte(0x40 | Y, 0);		// column
	LCD_Writebyte(0x80 | X, 0);    // row
}

7. 清除LCD

void LCD_Clear(void)
{
	uint16_t i;

	LCD_Writebyte(0x0c, 0);
	LCD_Writebyte(0x80, 0);

	for (i = 0; i < 504; i ++)
	{
		LCD_Writebyte(0, 1);
	}
}

看了那麽多函式可能还不太懂如何去将字体显示在LCD上方，下方这张图可以搭配看可能会比较好理解，假设希望产生下方英文:

while (1)
{
	HAL_GPIO
	LCD_Clear();
	LCD_Writebyte(0x02, 1);
	LCD_Writebyte(0x02, 1);
	LCD_Writebyte(0x02, 1);
	LCD_Writebyte(0x02, 1);
	LCD_Writebyte(0xFE, 1);
	LCD_SetPosition(8,0);
	LCD_Writebyte(0x82, 1);
	LCD_Writebyte(0x82, 1);
	LCD_Writebyte(0xFE, 1);
	LCD_Writebyte(0x82, 1);
	LCD_Writebyte(0x82, 1);
	LCD_SetPosition(15,0);
	LCD_Writebyte(0xF0, 1);
	LCD_Writebyte(0x48, 1);
	LCD_Writebyte(0x44, 1);
	LCD_Writebyte(0x48, 1);
	LCD_Writebyte(0xF0, 1);
	HAL_Delay(500);
}

上方只是为了好理解如何将文字显在在LCD上，网路上有些软件可以直接提取对应的位置，就不用这麽麻烦一个一个去写，可以直接透过[]数组的方式去显示就可以了~