樹莓派GPIO入門11-驅動液晶屏幕(一)

2021-02-13 莫比嗨客MbhAi

本系列將驅動一塊1.44"的128x128像素的彩色液晶屏幕。
並分幾個篇幅分別講述如何使其顯示色塊，英文數字，漢字以及圖片。
本文是系列的第一篇，目標是點亮屏幕並顯示指定色塊。

最終效果

硬體先上代碼看效果

這次直接上代碼，大家自己複製代碼保存為py文件。文件名無所謂。

#!/usr/bin/env python import RPi.GPIO as GPIOimport timecs=23       # 片選rs=17       # 數據 / 命令 切換sda=13      # 數據scl=19      # 時鐘reset=27    # 復位# 傳輸bytedef setByteData(data):    # print ""    # print "S-setByte:", hex(data)    for bit in range(0,8):        # 傳入的數字從高位到低位依次判斷是否為1，若為1則設置高電平，
否則設置低電平        # 判斷的方法是先向左移位，把要判斷的位移動到最高位
然後跟0x80（1000 0000）相與，        # 如果結果仍然是0x80（1000 0000）就表示最高位是1，
否則最高位就是0        if ((data<<bit) & 0x80 == 0x80):            setBitData(True)            # print "1",        else:            setBitData(False)            # print "0",    # print ""    # print "E-setByte"def setBitData(data):    GPIO.output(scl, False)    GPIO.output(sda, data)    GPIO.output(scl, True)def write_command(cmd):    GPIO.output(cs, False)    GPIO.output(rs, False)    setByteData(cmd)    GPIO.output(cs, True)def write_data(data):    GPIO.output(cs, False)    GPIO.output(rs, True)    setByteData(data)    GPIO.output(cs, True)def write_data_16bit(dataH, dataL):    write_data(dataH)    write_data(dataL)def lcd_reset():    GPIO.output(reset, False)    time.sleep(0.1)    GPIO.output(reset, True)    time.sleep(0.1)def lcd_init():    lcd_reset()    write_command(0x11) # Exit Sleep    time.sleep(0.02)    write_command(0x26) # Set Default Gamma    write_data(0x04)    write_command(0xB1)# Set Frame Rate    write_data(0x0e)    write_data(0x10)    write_command(0xC0) # Set VRH1[4:0] & VC[2:0] for VCI1 & GVDD    write_data(0x08)    write_data(0x00)    write_command(0xC1) # Set BT[2:0] for AVDD & VCL & VGH & VGL    write_data(0x05)    write_command(0xC5) # Set VMH[6:0] & VML[6:0] for VOMH & VCOML    write_data(0x38)    write_data(0x40)    write_command(0x3a) # Set Color Format    write_data(0x05)    write_command(0x36) # RGB    write_data(0xc8)    write_command(0x2A) # Set Column Address    write_data(0x00)    write_data(0x00)    write_data(0x00)    write_data(0x7F)    write_command(0x2B) # Set Page Address    write_data(0x00)    write_data(0x00)    write_data(0x00)    write_data(0x7F)    write_command(0xB4)    write_data(0x00)    write_command(0xf2) # Enable Gamma bit    write_data(0x01)    write_command(0xE0)    write_data(0x3f)# p1    write_data(0x22)# p2    write_data(0x20)# p3    write_data(0x30)# p4    write_data(0x29)# p5    write_data(0x0c)# p6    write_data(0x4e)# p7    write_data(0xb7)# p8    write_data(0x3c)# p9    write_data(0x19)# p10    write_data(0x22)# p11    write_data(0x1e)# p12    write_data(0x02)# p13    write_data(0x01)# p14    write_data(0x00)# p15    write_command(0xE1)    write_data(0x00)# p1    write_data(0x1b)# p2    write_data(0x1f)# p3    write_data(0x0f)# p4    write_data(0x16)# p5    write_data(0x13)# p6    write_data(0x31)# p7    write_data(0x84)# p8    write_data(0x43)# p9    write_data(0x06)# p10    write_data(0x1d)# p11    write_data(0x21)# p12    write_data(0x3d)# p13    write_data(0x3e)# p14    write_data(0x3f)# p15    write_command(0x29) #  Display On    write_command(0x2C)def show_single_color(DH,DL):    for i in xrange(0,128):        for j in xrange(0,128):            write_data_16bit(DH,DL)try:    GPIO.setmode(GPIO.BCM)    GPIO.setup(cs, GPIO.OUT)    GPIO.setup(rs, GPIO.OUT)    GPIO.setup(sda, GPIO.OUT)    GPIO.setup(scl, GPIO.OUT)    GPIO.setup(reset, GPIO.OUT)        lcd_init()    write_command(0x2C)    show_single_color(0xf8,0x00) # 紅色背景    while True:        passexcept KeyboardInterrupt:    pass# 清理GPIO口GPIO.cleanup()

然後，按下表連接液晶屏和樹莓派。（連接完以後屏幕應該是白屏狀態）

液晶屏 |樹莓派
|---
LCD |3.3V(不可以是5V！！)
SCK |GPIO19
SDA |GPIO13
AO |GPIO17
RESET |GPIO27
CS |GPIO23
GND |GND
VCC |3.3V(不可以是5V！！)

然後，執行！

sudo python prog.py

不出意外，你應該能看到屏幕被慢慢地掃描刷新成紅屏了！！！

原理說明

想要跟硬體通信，給硬體發送指令，首先要搞清楚硬體的通信協議。
對於屏幕來說，其通信協議是由屏幕的主控IC晶片決定的，不同的主控IC晶片有不同的通信協議，也就是發送指令的方法。
不過，即使是不同的屏幕，也有可能使用同一款（或同系列）主控IC。
所以拿到一塊屏幕首先要搞清楚這塊屏幕使用的是哪種主控IC，谷歌，百度都可以，最方便的是問賣家。。。
本文使用的屏幕的主控IC是ST7735S，文末提供數據手冊下載。
簡單來說，通過SDA數據引腳和SCLK時鐘引腳串行輸入（從第一篇學習過來的一定不陌生）不同的指令數據就可以控制屏幕的輸出。
指令數據分成兩種，指令種類數據和指令內容數據。每次發送指令都是先發送指令種類再發送指令內容。
有點拗口，比如說我告訴屏幕「接下來我要改變屏幕顏色啦」，接著你發送了一串數字，硬體接收到這串數字後會作為一個顏色值應用在屏幕上。如果你告訴屏幕「接下來我要改變屏幕的亮度啦」，接著你又發送了一串數字，這次硬體接收到這一串數字後會作為亮度值應用在屏幕上。這麼說你再不明白我就。。。。
再回過頭來看代碼：

def write_command(cmd):    GPIO.output(cs, False)    GPIO.output(rs, False)    setByteData(cmd)    GPIO.output(cs, True)def write_data(data):    GPIO.output(cs, False)    GPIO.output(rs, True)    setByteData(data)    GPIO.output(cs, True)

上面這兩個函數，一個用來發送指令種類，一個用來發送指令內容。區別僅僅在於rs引腳的電平高低不同。
另外，屏幕初始化函數lcd_init()裡有一堆命令，天書一般，光是看就暈了。
別暈，這些代碼大多只用執行一遍，最開始不必關心，照葫蘆畫瓢即可。
下面是你需要注意的關鍵指令種類和內容：

下面的代碼設定的範圍是（0，0）-（127， 127），也就是全屏幕。

write_command(0x2A) # Set Column Addresswrite_data(0x00)write_data(0x00)write_data(0x00)write_data(0x7F)write_command(0x2B) # Set Page Addresswrite_data(0x00)write_data(0x00)write_data(0x00)write_data(0x7F)

write_command(0x2C)show_single_color(0xf8,0x00) # 紅色背景.def show_single_color(DH,DL):    for i in xrange(0,128):        for j in xrange(0,128):            write_data_16bit(DH,DL)

這就是本文示例代碼顯示紅屏的原理。
其實只要學會了這3個命令的使用，基本上啥都能顯示了，無非是效率問題。給大家留個作業，自己完成本文開頭的最終效果彩帶。
本節到此結束，下一節我們繼續討論。

關於顏色的補充說明

有人問博主0xF800是什麼鬼？紅色難道不應該是0xFF0000嗎？
這裡就引出一個RGB顏色數據格式的問題，0xF800和0xFF0000都是紅色，只是格式不一樣。
我們常見的0xFF0000這種格式一共是24位，紅綠藍各用8位表示，所以紅色就是FF,00,00。
而本文使用的是另一種叫RGB565的格式，這種格式一共只有16位，紅綠藍分別使用5位6位5位。

根據上圖，紅色應該是11111000 00000000，也就是0xF800。

其實，這款彩屏支持以下3種顏色格式

write_command(0x3a)write_data(0x03)

write_command(0x3a)write_data(0x05)

write_command(0x3a)write_data(0x06)

詳細內容請自己參考文檔（9.8 Data Color Coding）。

本文轉載自芒果愛吃胡蘿蔔的blog

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