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从零驱动1.3寸TFT：基于STM32的SPI屏显实战笔记

news 2026/6/29 9:25:31

1. 硬件准备与连接

第一次接触1.3寸TFT屏时，我被它小巧的尺寸和丰富的显示效果惊艳到了。这块240x240分辨率的屏幕虽然比不上手机屏幕细腻，但对于嵌入式项目来说已经足够强大。我手头的这块屏采用ST7789V驱动芯片，通过精简版SPI接口通信，只需要7根线就能搞定。

屏幕的引脚排列非常标准：

GND：接地
VCC：3.3V供电
SCL：时钟线
SDA：数据线
RES：复位线
DC：数据/命令选择线
BLK：背光控制

我用的是STM32F103C6T6这款性价比超高的单片机，具体连接方式如下：

#define LCD_BLK_PIN GPIO_Pin_5 // PB5 #define LCD_DC_PIN GPIO_Pin_6 // PB6 #define LCD_RST_PIN GPIO_Pin_7 // PB7 #define LCD_SDA_PIN GPIO_Pin_8 // PB8 #define LCD_SCL_PIN GPIO_Pin_9 // PB9

这里有个小技巧：所有GPIO都应配置为推挽输出模式，但初始电平有讲究。SCL和SDA需要初始化为高电平，因为SPI协议规定时钟线在空闲状态要保持高电平。而RES、DC和BLK则初始化为低电平，避免屏幕在上电时出现异常状态。

2. GPIO模拟SPI的实现

由于STM32F103C6T6的硬件SPI可能被其他外设占用，我选择用GPIO模拟SPI协议。这种方式虽然速度稍慢，但胜在灵活可控。ST7789V的SPI时序有个特点：在时钟上升沿采样数据，所以我们的代码要确保数据在时钟线从低变高时保持稳定。

这是我最开始写的传输函数：

void LCD_WriteByte(uint8_t data) { for(uint8_t i=0; i<8; i++) { LCD_SCL_Low(); if(data & 0x80) LCD_SDA_High(); else LCD_SDA_Low(); LCD_SCL_High(); data <<= 1; } }

实际测试时发现屏幕偶尔会出现花屏，后来才明白是时序问题。ST7789V对时序要求比较严格，在两个字节传输之间需要加入微小延时。修改后的版本增加了延时：

void LCD_WriteByte(uint8_t data) { for(uint8_t i=0; i<8; i++) { LCD_SCL_Low(); Delay_us(1); // 关键延时 if(data & 0x80) LCD_SDA_High(); else LCD_SDA_Low(); LCD_SCL_High(); Delay_us(1); // 关键延时 data <<= 1; } }

3. 屏幕初始化详解

屏幕初始化是个精细活，ST7789V有几十个寄存器需要配置。我花了整整一天时间才调通所有参数。初始化流程大致分为以下几个步骤：

硬件复位：拉低RES引脚至少10ms
退出睡眠模式
设置像素格式（我选择16位RGB565）
配置伽马曲线
开启显示

最关键的像素格式设置命令是0x3A，参数0x55表示16位色，0x66表示18位色。我推荐使用16位色，因为18位色会显著增加传输数据量，但视觉效果提升不明显。

void LCD_Init(void) { // 硬件复位 LCD_RST_Low(); Delay_ms(20); LCD_RST_High(); Delay_ms(20); // 背光开启 LCD_BLK_High(); // 设置像素格式 LCD_WriteCmd(0x3A); LCD_WriteData(0x55); // 16位RGB // 更多初始化命令... LCD_WriteCmd(0x11); // 退出睡眠 Delay_ms(120); LCD_WriteCmd(0x29); // 开启显示 }

有个坑我踩过：初始化后必须等待120ms以上才能发送其他命令，否则屏幕可能无法正常响应。这个延时在数据手册里写得很小，但实际需要更长。

4. 显示区域设置与绘图

要在屏幕上显示内容，首先需要设置操作区域。ST7789V使用4个命令来定义矩形区域：

0x2A：设置列地址（X坐标）
0x2B：设置行地址（Y坐标）
0x2C：开始写入显存

我封装了一个区域设置函数：

void LCD_SetWindow(uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t x2, uint16_t y2) { LCD_WriteCmd(0x2A); LCD_WriteData(x1 >> 8); LCD_WriteData(x1 & 0xFF); LCD_WriteData(x2 >> 8); LCD_WriteData(x2 & 0xFF); LCD_WriteCmd(0x2B); LCD_WriteData(y1 >> 8); LCD_WriteData(y1 & 0xFF); LCD_WriteData(y2 >> 8); LCD_WriteData(y2 & 0xFF); LCD_WriteCmd(0x2C); // 准备写入数据 }

清屏函数就是设置全屏区域后填充颜色：

void LCD_Clear(uint16_t color) { LCD_SetWindow(0, 0, LCD_WIDTH-1, LCD_HEIGHT-1); for(uint32_t i=0; i<LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT; i++) { LCD_WriteData(color >> 8); LCD_WriteData(color & 0xFF); } }

画线函数稍微复杂些，需要考虑水平线、垂直线和斜线的情况。以水平线为例：

void LCD_DrawHLine(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t len, uint16_t color) { LCD_SetWindow(x, y, x+len-1, y); for(uint16_t i=0; i<len; i++) { LCD_WriteData(color >> 8); LCD_WriteData(color & 0xFF); } }

5. 字符与图形显示实战

显示字符需要先准备好字模库。我使用8x16的点阵字库，每个字符占用16字节。比如显示字符'A'：

const uint8_t font8x16[] = { 0x00,0x00,0x18,0x3C,0x66,0x66,0x7E,0x66, 0x66,0x66,0x66,0x66,0x00,0x00,0x00,0x00 // 'A' }; void LCD_DrawChar(uint16_t x, uint16_t y, char c, uint16_t color) { uint8_t i,j; uint8_t pixel; c -= 32; // ASCII码偏移 LCD_SetWindow(x, y, x+7, y+15); for(i=0; i<16; i++) { pixel = font8x16[c*16 + i]; for(j=0; j<8; j++) { if(pixel & (1<<(7-j))) { LCD_WriteData(color >> 8); LCD_WriteData(color & 0xFF); } else { LCD_WriteData(0x00); LCD_WriteData(0x00); } } } }

显示字符串就是逐个显示字符：

void LCD_Print(uint16_t x, uint16_t y, char *str, uint16_t color) { while(*str) { LCD_DrawChar(x, y, *str++, color); x += 8; if(x > LCD_WIDTH-8) { x = 0; y += 16; } } }

显示数字需要先转换成字符串：

void LCD_PrintNum(uint16_t x, uint16_t y, uint32_t num, uint16_t color) { char buf[10]; sprintf(buf, "%lu", num); LCD_Print(x, y, buf, color); }

6. 性能优化技巧

经过一段时间的使用，我总结出几个提升显示性能的技巧：

批量写入：设置好区域后，连续写入多个像素数据，减少命令开销
双缓冲：在内存中维护一个屏幕缓冲区，修改后再整体刷新
局部刷新：只更新屏幕上变化的部分，而不是全屏刷新
DMA传输：如果使用硬件SPI，可以启用DMA减少CPU占用

比如改进后的清屏函数：

void LCD_FastClear(uint16_t color) { LCD_SetWindow(0, 0, LCD_WIDTH-1, LCD_HEIGHT-1); uint8_t hi = color >> 8; uint8_t lo = color & 0xFF; for(uint32_t i=0; i<LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT; i++) { LCD_SDA = hi; LCD_SCL_High(); LCD_SCL_Low(); LCD_SDA = lo; LCD_SCL_High(); LCD_SCL_Low(); } }

这个版本比原始版本快约30%，因为它减少了函数调用次数，直接操作GPIO寄存器。