SPI LCD 显示屏使用指南

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1. 概述

本指南描述如何在 iford 平台上配置 WL-28X0002 LCD 显示屏驱动，实现屏幕点亮。

1.1 显示屏参数

• 驱动 IC: ST7789V
• 屏幕型号: WL-28X0002-B-A20
• 分辨率: 240 x 320 像素
• 颜色格式: RGB565
• 接口: 4线 SPI (56MHz)

1.2 屏幕接口定义

WL-28X0002-B-A20 屏幕通过 10 针 FPC 接口与 Comake D2 开发板连接，接口引脚定义如下：

引脚序号	信号名称	功能描述	连接到开发板
1	GND	地线，提供参考电位	GND
2	RS / DCX	寄存器选择（数据/命令选择）	PAD_MSPI_CK
3	/CS	片选信号（低电平有效）	PAD_SPI0_CZ
4	SCL / SCLK	串行时钟输入	PAD_SPI0_CK
5	SDA / MOSI	串行数据输入	PAD_SPI0_DI
6	RESET	复位信号（低电平有效）	PAD_MSPI_CK
7	VCC	逻辑电源（1.8V 或 3.3V）	3.3V_STD
8	GND	地线	GND
9	A	LED 背光阳极（正极）	3.3V_STD
10	K	LED 背光阴极（负极）	3.3V_STD

信号说明：

• RS/DCX: 高电平时传输显示数据，低电平时传输命令
• /CS: 低电平时使能屏幕通信，高电平时屏幕忽略输入信号
• SCL/SCLK: SPI 时钟信号，用于同步数据传输
• SDA/MOSI: SPI 主机输出数据线
• RESET: 低电平时复位屏幕寄存器，恢复默认状态
• VCC: 为屏幕逻辑电路供电（电压根据屏幕型号可能为 1.8V 或 3.3V）
• A/K: LED 背光电源引脚，用于控制屏幕背光

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2. 驱动配置

2.1 内核配置

FBTFT 驱动位于 kernel/drivers/staging/fbtft/ 目录下。要启用 ST7789V LCD 支持，需要在内核 defconfig 中添加以下配置（例如 arch/arm/configs/iford_ssc029d_s01a_d2_full_defconfig）：

# FBTFT 框架（编译进内核）
CONFIG_FB_TFT=y

# ST7789V 驱动（编译进内核）
CONFIG_FB_TFT_ST7789V=y

2.2 设备树配置

2.2.1 ST7789V 设备节点

在 arch/arm/boot/dts/iford.dtsi 中添加：

#if IS_ENABLED(CONFIG_SSTAR_QSPI)
        qspi: spi@0x1f201A00 {
            compatible = "sstar,qspi";
            reg = <0x1F201A00 0x200>, <0x1F201C00 0x200>;
            clocks = <&CLK_fsp_qspi>, <&CLK_spi_nonpm>, <&CLK_spi_synth_pll>;
            qspi-group = <3>;
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            dma-write-en;
            #dma-read-en;
            width_ctrl = <0>;
            cs-mode = <2>;
            cs-num = <1>;
            // cs-ext = <PAD_FUART_TX>; 
            status = "ok";
            spi-cpol;

            wl28x0002@0 {
                compatible = "sitronix,st7789v";
                reg = <0>;
                status = "ok";
                spi-max-frequency = <54000000>;
                rotate = <0>;
                fps = <20>;
                buswidth = <8>;
                spi-tx-bus-width = <1>;
                spi-rx-bus-width = <1>;
                dc-gpios = <&gpio PAD_MSPI_CK 0>;
                reset-gpios = <&gpio PAD_MSPI_DI 1>;
                txbuflen = <4096>;
                debug = <1>;
            };

        };
#endif

2.3 引脚配置

使用QSPI时，引脚默认开启，不需要配置padmux。

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3. 系统架构

图：SPI LCD 系统架构，显示从用户应用到LCD硬件的数据流和连接关系

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4. 硬件连接示例

以下示例展示了 WL-28X0002-B-A20 屏幕与 Comake D2 开发板的实际连接关系：

图：WL-28X0002-B-A20 屏幕与 SSC035A-S01A-S 开发板的硬件连接示例

以下为 WL-28X0002-B-A20 屏幕 10 针 SPI 接口的引脚定义图：

图：WL-28X0002-B-A20 屏幕 10 针 SPI 接口引脚定义图

连接要点：

1. 屏幕通过 10 针 FPC 接口连接到开发板
2. SPI 信号（SCL、SDA、/CS）连接如图示例
3. 控制信号（RS、RESET）通过 GPIO 引脚控制
4. 电源和背光信号通过相应的电源网络供电

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5. 初始化序列

驱动使用以下序列初始化 ST7789V（来自 fb_st7789v.c:init_display()）：

1. 硬件复位
2. 初始化 tearing effect line（如果配置了的话）
3. 退出睡眠模式 (0x11) - 120ms 延时
4. 设置像素格式为 RGB565 (0x3A, 0x05)

5. 设置 porch control (0xB2)：

   • HSD20_IPS 屏幕：0x05, 0x05, 0x00, 0x33, 0x33
   • 其他屏幕：0x08, 0x08, 0x00, 0x22, 0x22

6. 门控 (0xB7)：

   • HSD20_IPS 屏幕：0x75 (VGH=13.26V, VGL=-10.43V)
   • 其他屏幕：0x35

7. 使能 VDV 和 VRH 命令 (0xC2)：0x01, 0xFF

8. 设置 VRH (0xC3)：

   • HSD20_IPS 屏幕：0x13
   • 其他屏幕：0x0B

9. 设置 VDV (0xC4)：0x20 (VDV=0V)

10. 设置 VCOM (0xBB)：

    • HSD20_IPS 屏幕：0x22 (VCOM=0.9V)
    • 其他屏幕：0x20

11. 设置 VCOM offset (0xC5)：0x20 (VCOM offset=0V)

12. 电源控制 (0xD0)：0xA4, 0xA1

    • AVDD = 6.8V
    • AVCL = -4.8V
    • VDS = 2.3V

13. TE line 输出（如果配置了）：0x35, 0x00（关闭）

14. 打开显示 (0x29)
15. 使能显示反转 (0x21) 对于 HSD20_IPS 屏幕

5.1 关键命令

命令	十六进制	描述
0x11	SLPOUT	退出睡眠模式
0x29	DISPON	打开显示
0x21	INVON	使能显示反转
0x2C	RAMWR	内存写入
0x35	TEEON	Tearing effect line 开
0x3A	COLMOD	像素格式设置（16位 RGB565）
0x36	MADCTL	内存访问控制（在 set_var() 中设置）
0xB2	PORCTRL	Porch 设置
0xB7	GCTRL	门控
0xBB	VCOMS	VCOM 设置
0xC2	VDVVRHEN	使能 VDV 和 VRH 命令
0xC3	VRHS	VRH 设置
0xC4	VDVS	VDV 设置
0xC5	VCMOFSET	VCOM offset 设置
0xD0	PWCTRL1	电源控制 1
0xE0	PVGAMCTRL	正电压 gamma 控制
0xE1	NVGAMCTRL	负电压 gamma 控制

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6. 编译和加载

6.1 编译内核

# 进入内核目录
cd kernel

# 选择 defconfig
make iford_ssc029d_s01a_d2_full_defconfig

# 编译内核
make -j8

6.2 加载驱动模块

编进内核后，启动自动加载

6.3 验证驱动加载

# 检查帧缓冲设备
ls -l /dev/fb*

# 查看驱动信息
cat /sys/class/graphics/fb0/name
cat /sys/class/graphics/fb0/modes

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7. 测试屏幕

sample code代码中包含 ST7789V LCD 的帧缓冲测试程序：

源代码：sdk/verify/sample_code/source/iford/disp/spi_demo/spi_demo.c

编译：

cd sdk/verify/sample_code/
make clean && make source/iford/disp/spi_demo
生成目标在./out路径下

在目标设备上运行：

# 运行测试程序
./prog_disp_spi_demo

测试程序将执行以下操作：

在SPI屏幕上循环显示红绿蓝彩条图案

程序正常运行后，SPI屏幕会循环显示彩条图案：

• 屏幕分为三等分，分别显示不同颜色

• buffer 0：左侧红色、中间绿色、右侧蓝色

• buffer 1：左侧蓝色、中间红色、右侧绿色

• 每3秒在两种图案间切换

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8. 调试信息

8.1 检查内核日志

# 查看驱动初始化
dmesg | grep -i st7789v

# 查看 FBTFT 日志
dmesg | grep -i fbtft

8.2 常见问题

屏幕不显示：

1. 检查设备树配置是否正确
2. 验证 DC 和 RESET 引脚配置
3. 确认 SPI 时钟频率（尝试 16MHz）
4. 检查内核错误日志

颜色异常：

1. 确认 BGR 模式配置
2. 检查像素格式设置