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LCD屏驱动

一、LCD 概述：

LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）是嵌入式系统中常用的显示设备，广泛应用于智能家居、工业控制、医疗设备、消费电子等领域。以下是 LCD 的详细介绍：

1.1 嵌入式 LCD 的基本原理

LCD 通过控制液晶分子的排列来改变光的透过率，从而显示图像或文字。其核心组成部分包括：

  • 液晶层：通过电场控制液晶分子的排列
  • 背光模块：提供光源（如 LED 背光）
  • 驱动电路：控制液晶分子的电场和像素的显示
  • 控制芯片：负责处理图像数据并发送给驱动电路

1.2 接口类型

  • SPI（串行接口，适合低引脚数场景）。
  • 8080 并行接口（8/9/16/18 位数据总线，高速传输）
  • RGB 接口（直接驱动 RGB 数据，需搭配时序控制器）
  • MIPI DSI（部分型号支持，用于高性能移动设备）

注意： 780EPM 目前只支持 SPI 接口的 LCD。

1.3 硬件连接示例（SPI 模式）

二、演示功能概述

本例程将使用 Air780EPM 的 LCD 功能，配合 Air780EPM V1.2开发板配套的 LCD 屏幕显示内容。

三、准备硬件环境

参考：硬件环境清单第二章节内容，准备以及组装好硬件环境。

3.1 ST7796 LCD 屏幕一个

3.2 780EPM 与 ST7796 LCD 屏幕 接线图如下

3.3 780EPM V1.2开发板与ST7796 LCD屏幕实物接线图

四、软件环境

在开始实践本示例之前，先筹备一下软件环境：

1. Luatools 工具；

2. 内核固件文件（底层 core 固件文件）：LuatOS-SoC_V2003_Air780EPM；参考项目使用的内核固件；

3. luatos 需要的脚本和资源文件

脚本和资源文件：https://gitee.com/openLuat/LuatOS-Air780EPM/tree/master/demo/lcd

lib 脚本文件：使用 Luatools 烧录时，勾选 添加默认 lib 选项，使用默认 lib 脚本文件；

准备好软件环境之后，接下来查看如何烧录项目文件到 Air780EPM 开发板，将本篇文章中演示使用的项目文件烧录到 Air780EPM V1.2开发板中。

4. LuatOS 工程文件：lcd_20250328.luatos

五、使用 LCD 软硬件资料：

5.1 LCD 硬件参考资料

Air780EPM 支持 LCD 接口参考：LCD 参考电路和选型推荐

5.2 API 接口介绍

api 链接地址：lcd-api 地址

lcd.init(tp, args, spi_dev, init_in_service)

lcd 显示屏初始化

参数

传入值类型
解释
string

lcd类型，当前支持：
st7796
st7789
st7735
st7735v
st7735s
gc9a01
gc9106l
gc9306x
ili9486
custom
table
附加参数,与具体设备有关：
pin_pwr（背光）为可选项,可不设置
port：驱动端口,rgb:lcd.RGB spi:例如0,1,2...如果为device方式则为"device"
pin_dc：lcd数据/命令选择引脚
pin_rst：lcd复位引脚
pin_pwr：lcd背光引脚 可选项,可不设置
direction：lcd屏幕方向 0:0° 1:180° 2:270° 3:90°
w：lcd 水平分辨率
h：lcd 竖直分辨率
xoffset：x偏移(不同屏幕ic 不同屏幕方向会有差异)
yoffset：y偏移(不同屏幕ic 不同屏幕方向会有差异)
direction0：0°方向命令，(不同屏幕ic会有差异)
direction90：90°方向命令，(不同屏幕ic会有差异)
direction180：180°方向命令，(不同屏幕ic会有差异)
direction270：270°方向命令，(不同屏幕ic会有差异)
sleepcmd：睡眠命令，默认0X10
wakecmd：唤醒命令，默认0X11
interface_mode lcd模式，默认lcd.WIRE_4_BIT_8_INTERFACE_I
bus_speed:qspi/rgb总线速率
hbp:水平后廊
hspw:水平同步脉冲宽度
hfp:水平前廊
vbp:垂直后廊
vspw:垂直同步脉冲宽度
vfp:垂直前廊

返回值

无

例子

lcd.init("st7796", {
    port = port,
    pin_dc = pin_dc,
    pin_pwr = bl,
    pin_rst = pin_reset,
    direction = 0,
    -- direction0 = 0x00,
    w = 320,
    h = 480,
    xoffset = 0,
    yoffset = 0,
    sleepcmd = 0x10,
    wakecmd = 0x11,
})

lcd.clear(color)

lcd 清屏

参数

传入值类型
解释
int
屏幕颜色 可选参数,默认背景色

返回值

无

例子

lcd清屏lcd.clear()

lcd.drawLine(x0,y0,x1,y1,color)

在两点之间画一条线.

参数

传入值类型
解释
int
第一个点的X位置.
int
第一个点的Y位置.
int
第二个点的X位置.
int
第二个点的Y位置.
int
绘画颜色 可选参数,默认前景色

返回值

无

例子

lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)

lcd.drawRectangle(x0,y0,x1,y1,color)

从 x / y 位置（左上边缘）开始绘制一个框

参数

传入值类型
解释
int
左上边缘的X位置.
int
左上边缘的Y位置.
int
右下边缘的X位置.
int
右下边缘的Y位置.
int
绘画颜色 可选参数,默认前景色

返回值

无

例子

lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)

lcd.drawCircle(x0,y0,r,color)

从 x / y 位置（圆心）开始绘制一个圆

参数

传入值类型
解释
int
圆心的X位置.
int
圆心的Y位置.
int
半径.
int
绘画颜色 可选参数,默认前景色

返回值

无

例子

lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)

lcd.setFont(font, indentation)

设置字体

参数

传入值类型
解释
int
font lcd.font_XXX 请查阅常量表
int
indentation, 等宽字体ascii右侧缩进0~127个pixel，等宽字体的ascii字符可能在右侧有大片空白，用户可以选择删除部分。留空或者超过127则直接删除右半边, 非等宽字体无效

返回值

无

例子

lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符

lcd.drawStr(x,y,str,fg_color)

显示字符串

参数

传入值类型
解释
int
x 横坐标
int
y 竖坐标 注意:此(x,y)为左下起始坐标
string
str 文件内容
int
fg_color str颜色 注意:此参数可选，如不填写则使用之前设置的颜色，绘制只会绘制字体部分，背景需要自己清除

返回值

无

例子

lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符

lcd.showImage(x, y, file)

显示图片,当前只支持 jpg,jpeg

参数

传入值类型
解释
int
X坐标
int
y坐标
string
文件路径

返回值

无

例子

lcd.showImage(0,0,"/luadb/logo.jpg")

lcd.flush()

主动刷新数据到界面, 仅设置 buff 且禁用自动属性后使用

参数

无

返回值

返回值类型
解释
bool
成功返回true, 否则返回nil/false

例子

--本API与 lcd.setupBuff lcd.autoFlush 配合使用
lcd.flush()

lcd.setupBuff(conf, onheap)

设置显示缓冲区, 所需内存大小为 2× 宽 × 高 字节. 请衡量内存需求与业务所需的刷新频次.

参数

传入值类型
解释
userdata
conf指针, 不需要传
bool
true使用heap内存, false使用vm内存, 默认使用vm内存, 不需要主动传

返回值

返回值类型
解释
bool
是否成功

例子

-- 初始化lcd的buff缓冲区, 可理解为FrameBuffer区域
lcd.setupBuff()

lcd.autoFlush(enable)

设置自动刷新, 需配合 lcd.setupBuff 使用

参数

传入值类型
解释
bool
是否自动刷新,默认为true

返回值

无

例子

-- 设置buff 并禁用自动更新
lcd.setupBuff()
lcd.autoFlush(false)
-- 禁止自动更新后, 需要使用 lcd.flush() 主动刷新数据到屏幕

六、代码示例介绍

6.1 代码介绍

PROJECT = "lcddemo"
VERSION = "1.0.0"

log.info("main", PROJECT, VERSION)

-- sys库是标配
sys = require("sys")

-- 添加硬狗防止程序卡死
if wdt then
    wdt.init(9000) -- 初始化watchdog设置为9s
    sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000) -- 3s喂一次狗
end

pm.ioVol(pm.IOVOL_ALL_GPIO, 3000)--所有IO电平开到3V，电平匹配
-- 注意：V1.2的开发板需要打开GPIO28，V1.3的开发板需要打开GPIO29
gpio.setup(28, 1) -- GPIO28打开给lcd电源供电 
-- gpio.setup(29, 1) -- GPIO29打开给lcd电源供电

local rtos_bsp = rtos.bsp()
-- local chip_type = hmeta.chip()
-- 根据不同的BSP返回不同的值
-- 根据不同的BSP返回不同的值
-- spi_id,pin_reset,pin_dc,pin_cs,bl
local function lcd_pin()
    local rtos_bsp = rtos.bsp()
    if string.find(rtos_bsp, "780EPM") then
        return lcd.HWID_0, 36, 0xff, 0xff, 25 -- 注意:EC718P有硬件lcd驱动接口, 无需使用spi,当然spi驱动也支持
    else
        log.info("main", "没找到合适的cat.1芯片", rtos_bsp)
        return
    end
end

local spi_id, pin_reset, pin_dc, pin_cs, bl = lcd_pin()
if spi_id ~= lcd.HWID_0 then
    spi_lcd = spi.deviceSetup(spi_id, pin_cs, 0, 0, 8, 20 * 1000 * 1000, spi.MSB, 1, 0)
    port = "device"
else
    port = spi_id
end

lcd.init("st7796", {
    port = port,
    pin_dc = pin_dc,
    pin_pwr = bl,
    pin_rst = pin_reset,
    direction = 0,
    -- direction0 = 0x00,
    w = 320,
    h = 480,
    xoffset = 0,
    yoffset = 0,
    sleepcmd = 0x10,
    wakecmd = 0x11,
})

-- 不在内置驱动的, 看demo/lcd_custom

sys.taskInit(function()
    -- 开启缓冲区, 刷屏速度回加快, 但也消耗2倍屏幕分辨率的内存
    -- lcd.setupBuff()          -- 使用lua内存
    lcd.setupBuff(nil, true) -- 使用sys内存, 只需要选一种
    lcd.autoFlush(false)

    while 1 do
        lcd.clear()
        log.info("合宙 780EPM LCD演示")
        -- API 文档 https://wiki.luatos.com/api/lcd.html
        if lcd.showImage then
            -- 注意, jpg需要是常规格式, 不能是渐进式JPG
            -- 如果无法解码, 可以用画图工具另存为,新文件就能解码了
            lcd.showImage(0, 0, "/luadb/picture.jpg") --显示图片
            sys.wait(100)
        end
        -- log.info("lcd.drawLine", lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)) -- 画线
        -- log.info("lcd.drawRectangle", lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)) -- 画框
        -- log.info("lcd.drawCircle", lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)) -- 画圆

        -- lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
        -- lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符
        lcd.flush()
        sys.wait(1000)
    end
end)

-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!

6.2 结果演示

1.使用 Air780EPM V1.2开发板 + 分辨率为 320*480 的 LCD 屏幕显示图片

代码里打开图片注释：

while 1 do
        lcd.clear()
        log.info("合宙 780EPM LCD演示")
        -- API 文档 https://wiki.luatos.com/api/lcd.html
        if lcd.showImage then
            -- 注意, jpg需要是常规格式, 不能是渐进式JPG
            -- 如果无法解码, 可以用画图工具另存为,新文件就能解码了
            lcd.showImage(0, 0, "/luadb/picture.jpg") --显示图片
            sys.wait(100)
        end
        -- log.info("lcd.drawLine", lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)) -- 画线
        -- log.info("lcd.drawRectangle", lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)) -- 画框
        -- log.info("lcd.drawCircle", lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)) -- 画圆

        -- lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
        -- lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符
        lcd.flush()
        sys.wait(1000)
    end

效果如下图所示：

2.使用 Air780EPM V1.2开发板 + 分辨率为 320*480 的 LCD 屏幕画线

代码里打开画线注释：

while 1 do
        lcd.clear()
        log.info("合宙 780EPM LCD演示")
        -- API 文档 https://wiki.luatos.com/api/lcd.html
        if lcd.showImage then
            -- 注意, jpg需要是常规格式, 不能是渐进式JPG
            -- 如果无法解码, 可以用画图工具另存为,新文件就能解码了
            -- lcd.showImage(0, 0, "/luadb/picture.jpg") --显示图片
            sys.wait(100)
        end
        log.info("lcd.drawLine", lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)) -- 画线
        -- log.info("lcd.drawRectangle", lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)) -- 画框
        -- log.info("lcd.drawCircle", lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)) -- 画圆

        -- lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
        -- lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符
        lcd.flush()
        sys.wait(1000)
    end

效果如下图所示：

3.使用 Air780EPM V1.2开发板 + 分辨率为 320*480 的 LCD 屏幕画框

代码里打开画框注释：

while 1 do
        lcd.clear()
        log.info("合宙 780EPM LCD演示")
        -- API 文档 https://wiki.luatos.com/api/lcd.html
        if lcd.showImage then
            -- 注意, jpg需要是常规格式, 不能是渐进式JPG
            -- 如果无法解码, 可以用画图工具另存为,新文件就能解码了
            -- lcd.showImage(0, 0, "/luadb/picture.jpg") --显示图片
            sys.wait(100)
        end
        -- log.info("lcd.drawLine", lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)) -- 画线
        log.info("lcd.drawRectangle", lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)) -- 画框
        -- log.info("lcd.drawCircle", lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)) -- 画圆

        -- lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
        -- lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符
        lcd.flush()
        sys.wait(1000)
    end

效果如下图所示：

3.使用 Air780EPM V1.2开发板 + 分辨率为 320*480 的 LCD 屏幕画圆

代码里打开画圆注释：

while 1 do
        lcd.clear()
        log.info("合宙 780EPM LCD演示")
        -- API 文档 https://wiki.luatos.com/api/lcd.html
        if lcd.showImage then
            -- 注意, jpg需要是常规格式, 不能是渐进式JPG
            -- 如果无法解码, 可以用画图工具另存为,新文件就能解码了
            -- lcd.showImage(0, 0, "/luadb/picture.jpg") --显示图片
            sys.wait(100)
        end
        -- log.info("lcd.drawLine", lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)) -- 画线
        -- log.info("lcd.drawRectangle", lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)) -- 画框
        log.info("lcd.drawCircle", lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)) -- 画圆

        -- lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
        -- lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符
        lcd.flush()
        sys.wait(1000)
    end

效果如下图所示：

4.使用 Air780EPM V1.2开发板 + 分辨率为 320*480 的 LCD 屏幕字符显示

代码里打开字符注释：

while 1 do
        lcd.clear()
        log.info("合宙 780EPM LCD演示")
        -- API 文档 https://wiki.luatos.com/api/lcd.html
        if lcd.showImage then
            -- 注意, jpg需要是常规格式, 不能是渐进式JPG
            -- 如果无法解码, 可以用画图工具另存为,新文件就能解码了
            -- lcd.showImage(0, 0, "/luadb/picture.jpg") --显示图片
            sys.wait(100)
        end
        -- log.info("lcd.drawLine", lcd.drawLine(100, 240, 240, 240, 0x001F)) -- 画线
        -- log.info("lcd.drawRectangle", lcd.drawRectangle(100, 240, 240, 70, 0xF800)) -- 画框
        -- log.info("lcd.drawCircle", lcd.drawCircle(150, 240, 100, 0x0CE0)) -- 画圆

        lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)
        lcd.drawStr(60,240,"hello hezhou") --显示字符
        lcd.flush()
        sys.wait(1000)
    end

效果如下图所示：

6.3 烧录代码注意事项

因为烧录脚本区可用空间有限，所以烧录时仅放置自己所用照片即可

七、总结

本文演示如何在 Air780EPM V1.2开发板上实现 LCD 屏幕显示图片、字符和画线，框，圆的功能。

八、常见问题

8.1 注意：字符显示 可以选择选择大小

例如想选择 32 号字体，在代码中可以 lcd.setFont(lcd.font_opposansm32)