模仿RA8875/RA8876做个图形LCD控制器,STM32跑emWin接VGA显示器测试OK

   看到STM32+RA8875+emWin做人机界面这么流行，于是也用FPGA模仿RA8875做了个图形LCD控制器。图形LCD控制器的系统主构架是：FPGA+DDR2+Nand-Flash，FPGA里面还跑了个8051，因为要做指令缓冲、FAT32文件系统、Nand-Flash驱动程序，这三样东西没有C语言单靠FPGA基本是没法实现的，其实这也是图形LCD控制器和RA8875/RA8876最大不同的地方，可以说在某些方面是RA8875/RA8876的升级版！还是先上图：

   LCD控制器的Nand-Flash可以储存字库和图片，支持FAT32文件系统管理，通过N-LINK下载线连接电脑USB，就可以和U盘一模一样使用(使用系统自带驱动，写速度是3.2Mbytes/S，读速度是5.6Mbytes/S)：

这样用的话其实就是一个SLC颗粒的U盘。。。 这个是用图形LCD控制器做好的GVGA显示卡，可以接大尺寸的VGA显示器，目前最大支持24位色1280*800@60Hz分辨率：

  两个2.54简牛插座一个是SPI接口的，另一个是Intel 8080接口的，VGA插座旁边那个是PS/2键盘和鼠标接口，因为市面上大部分USB鼠标和键盘都兼容PS/2，所以就做成了USB插座；再过去那个4脚2.54排针是触摸屏插座，可以接15寸以上的4线电阻触摸屏都没问题，因为触摸屏程序是经过优化的，误差和跳动非常小！鼠标、键盘、触摸屏的触发事件是通过指令回传给CPU，鼠标的光标是由图形LCD控制器内部产生的。  对于具备2D图形加速和指令缓冲功能的LCD控制器来说，其实用SPI接口发送指令显示图形、文字、图片就足够了，没必要用Intel 8080总线，麻烦而且显示速度基本一样。目前具备的功能和特征：1) 基于emWin应用，可实现组态、拖放式人机用户界面设计。2) 硬件2D图形加速协处理器，以硬件DMA的方式显示BMP图片、文字、矩形、圆形、直线、点、区域填充、区域拷贝、显存拷贝等等。3) Nand-Flash作为字库和图片的储存器(结合N-LINK下载线和U盘一模一样使用)。4) 双显存自动管理设计，避免屏幕更新时出现”拉窗帘”现象。5) 24位色(RGB888)显示，带VGA时序输出。6) 基于FAT/FAT32文件系统管理字库和图片，支持多级文件夹(子目录)。7) 可自行制作BIN字库，支持多种字库工具生成的字库。8) 字库显示编码格式支持ASCII、GB2312、GBK、BIG5、UNICODE(等宽/非等宽)，并且支持文字剪切显示。9) 支持16bbp(RGB565)/24bbp(RGB888)的BMP格式位图，可实现图片裁剪、透明显示。10) 支持SPI(串行) 或者Intel 8080(并行)通信接口。11) 支持4线电阻触摸屏、PS/2鼠标、PS/2键盘、4×6矩阵键盘、RTC时钟显示、背光亮度调节、文本光标、蜂鸣器。  注意了，以下功能是没有2D图形加速的：文字放大/缩小、文字旋转、图片放大/缩小、图片旋转、图片半透明显示、图层半透明叠加、图层淡入淡出；因为若要实现这些功能， FPGA成本可能要翻倍！
  因为图形LCD控制器具备图形2D加速功能，而且可储存并显示BIN字库和BMP图片，因此拿它做emWin的显示屏再合适不过了，因为emWin底层驱动已经预留了图形LCD控制器的接口，只要把LCD驱动移植好，显示速度是飞快的，而且不需要担心没有ROM储存字库和图片，还可以用emWin的Skinning方式实现位图皮肤，做位图皮肤时可以整幅图片贴图，而不再需要对整幅图片进行切片分解，界面贴图非常方便、快捷！测试的硬件连接图：

以下是800×600分辨率下点亮12寸VGA显示器的效果：

看的出是emWin做的界面吗？







图形LCD控制器还有一个比RA8875/RA8876好的地方就是能实现文字剪切显示：

  不要以为文字剪切显示是个简单的事情，用FPGA逻辑来实现并不那么简单，也许瑞佑觉得这个功能不重要所以没在RA8875/RA8876上实现，但在emWin应用中如果没有文字剪切显示的话就没法做移动窗口了！ 做个列表对RA8876、SSD1963和图形LCD控制器做个比较：

  功能  
RA8876

图形LCD控制器

SSD1963


MCU接口

8080/6800/I2C/SPI

8080/SPI

8080/6800


最大分辨率

多显存
  1366×768@16.77M色

双显存
  1280×800@16.77M色

单显存
  864×480@16.77M色


显存区

多显存区,用户随意切换和操作各个显存区;可实现混合透明、画中画等

双显存区,操作区和显示区自动切换管理

单显存区


BTE区块传输引擎

显存/区域拷贝、光栅操作、混合透明、淡入淡出、画中画等

显存/区域拷贝

不支持


外部ROM

SPI-Flash

Nand-Flash

不支持


外部ROM访问接口

不支持

USB(U盘模式)
  FAT32文件系统管理

不支持


字库

SPI字库芯片
  ASCII/GB2312/BIG5/
  Unicode
  文字90度旋转显示
  通过寄存器控制显示(DMA)

自己制作BIN字库
  U盘模式写入Nand-Flash
  ASCII/GB2312/BIG5/
  Unicode(等宽/非等宽)
  文字剪切显示
  通过指令控制显示(DMA)

不支持


图片

BMP位图
  单色/TFT相同颜色
  预存外部SPI-Flash
  通过寄存器控制显示(DMA)

BMP位图
  16/24位色
  U盘模式写入Nand-Flash
  通过指令控制显示(DMA)

不支持


2D图形加速协处理器

画点、线、曲线、椭圆、三角形、矩形、圆角矩形、区域填充
  通过寄存器管理

画点、线、椭圆、矩形、区域填充
  通过指令管理

不支持


指令缓存

不支持

支持

不支持


PS/2设备

不支持

PS/2鼠标、PS/2键盘

不支持


矩阵键盘

5×5矩阵键盘

4×6矩阵键盘

不支持


触摸屏

4线电阻

4线电阻(外接控制器IC)

不支持


光标

4个图形光标

1个文本光标,1个图形光标

不支持


PWM

2路

1路

不支持


RTC实时时钟

不支持

支持(外接RTC时钟IC)

不支持


待机模式

支持

不支持

不支持



最后奉献上emWin通过Skinning方式实现位图皮肤的源代码：156091156001