基于STM32F429的嵌入式显示控制系统设计.doc

基于STM32F429的嵌入式显示控制系统设计

基于STM32F429的嵌入式显示控制系统设计

摘要：为满足航电产品对显示控制系统的个性需求，本项目以STM32F4微控制器为核心，搭载了实时要求高、启动速度快、内核精简的UC/OS操作系统，集成了通用性、可移植性强的UC/GUI图形系统，完成了一种专用显示控制系统方案设计。文章阐述了系统平台的软硬件架构，介绍了各模块接口的特点，并通过自主编写的某航电设备应用程序，验证了系统平台的可行性，测试结果表明，该系统启动速度快，显示稳定，性能可靠，实用性强。

关键词：显示控制系统；STM32；Cortex-M4；UC/OS；UC/GUI.

高性能TFT液晶显示控制系统方案作为电子产品设计开发的重要组成部分，在航电、机载舰载等国防设备上的应用也越加广泛。启动快、稳定、可靠、方便移植的显示控制系统方案，对国防产品的总体水平有较大推进作用。意法半导体STM32F429系列微处理器集成ARMCortex-M4内核，带FPU功能，主频180MHZ，片内Flash大小为2MB，片内SRAM大小为256+4KB，内置的LCD-TFT显示控制器和DMA-2D图形加速器，使高品质的图形显示界面成为可能。本文基于STM32F429处理器，完成了显示控制系统的软硬件架构设计，为增强系统移植和升级可操作性，系统软件集成了UC/OS-III操作系统，UC/GUI图形系统，目前已在航电产品上初步验证了本平台方案的可行性，显示效果理想。本文主要介绍系统平台的软硬件架构和各模块特点，系统移植要点，并通过自主编写的某航电设备应用程序，验证系统平台的可行性。

1系统硬件结构

显控平台嵌入式系统拟用于航电设备显示控制器，实现设备信息的人机交互。系统架构如图1所示，主芯片型号STM32F429，用USART2作为调试串口与PC通信；通过USART1串口与主控系统通讯，完成电台、罗盘、高度表等接口设备的信息收集；主芯片通过UART接口与LCM交互控制信息，通过RGB接口传输LTDC控制器图形数据，显示相应状态到液晶显示（LCM）控制面板；通过按键输入实现接口设备工作模式和参数配置；使用FMC接口管理SDRAM，为DMA2D图形加速模块提供内存需求。

2系统软件结构

系统软件结构如图2所示，软件设计包括驱动BSP设计、UC/OS-III操作系统集成、UC/GUI图形系统集成、APP设计4个部分。驱动部分主要包括LCM、SDRAM、串口、按键等外设模块；操作系统集成方便多任务管理，有利于硬件平台升级；图形系统的集成为应用程序图形界面开发提供标准接

式，按照LCM通信协议，驱动模块需要为上层提供封装好的功能函数API接口。视频信号驱动原理类似常用的C518080总线，点时钟驱动，在控制信号的相互配合下，按顺序把数据写入液晶屏。不同型号LCM模块，其时序控制和时钟等参数是不同的，因此，对LCD-TFT控制器HSYNCandVSYNCwidth，HBP，HFP，VBP，VFP等时序参数及时钟配置，需要根据具体的LCM设备要求来设置。

3.2SDRAM模块设计

使用UC/GUI和DMA2D加速控制器模块后，需要为LTDC模块分配图形缓存空间，LTDC入口如果采用ARGB8888模式，每Pixel需要占用4字节内存，最小存储空间需要640×480×4=1，228，800Byte。如果采用2个图层，需要占用存储2.5MB左右，因此，使用内部RAM的方法不可取，必须扩张外部SDRAM。存储接口建立后，用户对图形的操作，相当于写相应的SDRAM存储。LTDC控制模块通过读取映射的SDRAM地址，实现对LCD图形接口的控制。

本方案选用SDRAM芯片型号为MT48LC8M16A2P-75。存储大小为8M×16bit=128Mbit，12位地址线，16位数据线，控制线有CLK，CKE，CS，WE，CAS，RAS，BA0，BA1。主芯片STM32F4x9支持2片SDRAM，分别是NE1和NE2，本方案选用SDNE1接口。

3.3内部FLASH模块设计

主芯片内部FLASH大小为2MB，UC/OS和UC/GUI系统集成后，程序烧写约占用0.5MB空间，在控制中文字库大小的基础上，内部FLASH有足够空间用于存储平台参数，因此，外部扩展FLASH的方案可以暂时保留。为实现内部FLASH保存参数的功能，底层需要为应用层提供读写接口。内部FLASH共24个扇区，为防止用户参数功能和主程序存储使用的冲突，如果该功能被使能，必须保证BIN文件烧写占用的空间小于1920KB（2MB～128KB），否则需要考虑扩展外部FLASH的方案。3.4串口模块设计