W przykładzie przedstawiamy obsługę modułu z kolorowym wyświetlaczem LCD o wymiarach matrycy 132×132 piksele z wbudowanym sterownikiem PCF8833 (KAmodTFT2). Schemat podłączenia linii modułu KAmodTFT2 do zestawu przedstawiono na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat podłączenia modułu KAmodTFT2 z zestawem Nucleo-F334R8

Komunikacja pomiędzy mikrokontrolerem zamontowanym na płytce Nucleo a kontrolerem wyświetlacza w module KAmodTFT2 odbywa się z wykorzystaniem interfejsu SPI. Długość słowa danych w pojedynczej ramce wynosi 9, a nie – jak zazwyczaj – 8 lub 16 bitów (rysunek 2), na szczęście mikrokontroler STM32F334R8T6 ma możliwość konfiguracji długości słowa danych od 4 do 16 bitów.

Rys. 2. Przebieg sygnałów na magistrali SPI podczas komunikacji mikrokontrolera z PCF8833

Sterownik wyświetlacza

W internetowym środowisku programistycznym mbed można znaleźć co najmniej dwa programowe sterowniki wyświetlacza z kontrolerem PCF8833 (np. biblioteka NokiaLCD – rysunek 3). Uniwersalne sterowniki mogą nie zawsze poprawnie współpracować ze sprzętowym interfejsem SPI zaimplementowanym w użytym mikrokontrolerze, bardziej sensownym i stabilnym rozwiązaniem jest samodzielne przygotowanie takiego sterownika, zapoznając się przy okazji z możliwościami jakie daje programowanie w języku C++ (dotyczy to osób, które dobrze znają język C i chcą rozpocząć programowanie w C++).

Rys. 3. Biblioteka NokiaLCD jest domyślnie dostępna w pakiecie mbed

Pierwszym krokiem w procesie przygotowania własnego sterownika wyświetlacza jest stworzenie nowego projektu lub zaimportowanie już istniejącego. Następnie należy utworzyć pliki implementacyjne (.cpp) i nagłówkowe (.h) o nazwach Graphics oraz NokiaLCD (rysunek 4). Dodatkowo będzie potrzebny jeszcze jeden plik o nazwie Fonts.c przechowujący deklaracje tablic z wzorcami znaków dla różnych czcionek.

Rys. 4. Pliki projektu o nazwie Nucleo-F334R8_NokiaLCD

W pliku nagłówkowym NokiaLCD.h znajdują się definicje stałych (komend kontrolera PCF8833 i kolorów w formacie RGB565) oraz definicja klasy NokiaLCD. Jako prywatne składowe klasy deklarujemy te pola i metody, które będą wykorzystywane tylko w jej obrębie i które nie powinny być widoczne dla użytkownika tejże klasy (tymi składowymi są m.in. zmienne typu DigitalOut przechowujące numer linii GPIO oraz funkcje z prefiksem spi_ przeznaczone do pracy z magistralą SPI):

// Philips PCF8833 LCD controller command codes
#define NOP         0x00    // nop
#define SWRESET     0x01    // software reset
#define BSTROFF     0x02    // booster voltage OFF
#define BSTRON      0x03    // booster voltage ON
#define RDDIDIF     0x04    // read display identification
#define RDDST       0x09    // read display status
#define SLEEPIN     0x10    // sleep in
#define SLEEPOUT    0x11    // sleep out
#define PTLON       0x12    // partial display mode
#define NORON       0x13    // display normal mode
#define INVOFF      0x20    // inversion OFF
#define INVON       0x21    // inversion ON
#define DALO        0x22    // all pixels OFF
#define DAL         0x23    // all pixels ON
#define SETCON      0x25    // set contrast
#define DISPOFF     0x28    // display OFF
#define DISPON      0x29    // display ON
#define CASET       0x2A    // column address set
#define PASET       0x2B    // page address set
#define RAMWR       0x2C    // memory write
#define RGBSET      0x2D    // colour set
#define PTLAR       0x30    // partial area
#define VSCRDEF     0x33    // vertical scrolling definition
#define TEOFF       0x34    // test mode
#define TEON        0x35    // test mode
#define MADCTL      0x36    // memory access control
#define SEP         0x37    // vertical scrolling start address
#define IDMOFF      0x38    // idle mode OFF
#define IDMON       0x39    // idle mode ON
#define COLMOD      0x3A    // interface pixel format
#define SETVOP      0xB0    // set Vop
#define BRS         0xB4    // bottom row swap
#define TRS         0xB6    // top row swap
#define DISCTR      0xB9    // display control
#define DOR         0xBA    // data order
#define DATCTL      0xBC    // Data scan direction, etc.
#define TCDFE       0xBD    // enable/disable DF temperature compensation
#define TCVOPE      0xBF    // enable/disable Vop temp comp
#define EC          0xC0    // internal or external oscillator
#define SETMUL      0xC2    // set multiplication factor
#define TCVOPAB     0xC3    // set TCVOP slopes A and B
#define TCVOPCD     0xC4    // set TCVOP slopes c and d
#define TCDF        0xC5    // set divider frequency
#define DF8COLOR    0xC6    // set divider frequency 8-color mode
#define SETBS       0xC7    // set bias system
#define RDTEMP      0xC8    // temperature read back
#define NLI         0xC9    // n-line inversion
#define RDID1       0xDA    // read ID1
#define RDID2       0xDB    // read ID2
#define RDID3       0xDC    // read ID3

#define LCD_RGB565_BLACK   0x0000
#define LCD_RGB565_BLUE    0x001F
#define LCD_RGB565_GRAY    0x8430
#define LCD_RGB565_GREEN   0x07E0
#define LCD_RGB565_ORANGE  0xFDC5
#define LCD_RGB565_RED     0xF800
#define LCD_RGB565_WHITE   0xFFFF
#define LCD_RGB565_YELLOW  0xFFF8

#include "Graphics.h"

class NokiaLCD {
  private:
    DigitalOut CLK, CS, DATA, RES;
    
    unsigned int fg_color;
    unsigned int text_bg_color, text_fg_color;
    int text_x, text_y;
    int text_x_last, text_y_last;
    int text_size;

    // SPI-related functions
    void spi_write(unsigned char data);
    void spi_writeCommand(unsigned char cmd);
    void spi_writeData(unsigned char data);
    
  public:
    NokiaLCD(PinName clk, PinName cs, PinName data, PinName res);
    
    // Control functions
    void clear(unsigned int color);
    void setContrast(char contrast);
    
    // Graphics-related functions
    //[...]
    void drawChar(char c, int x, int y, int size, unsigned int fgColor, unsigned int bgColor);
    void drawPixel(int x, int y, unsigned int color);
    void fillRect(int x, int y, int width, int height, unsigned int color);
    void setFGColor(unsigned int color);
    
    // Text-related functions
    //[...]
    void gotoXY(int x, int y);
    void setTextBGColor(unsigned int color);
    void setTextFGColor(unsigned int color);
    void setTextSize(int size);
    void writeChar(char c);
    void writeCharAtXY(char c, int x, int y);
    void writeString(char *s);
    void writeStringAtXY(char *s, int x, int y);
};