一. 簡介

相信大家都玩過屏幕，在FPGA上使用最多的就是VGA/HDMI接口的顯示器了，這兩種顯示器的優點就不用說了，缺點就是體積比較大，而且價格比較貴，對于追求便攜/價格低的我來說，SPI接口的屏幕才是我的首要選擇,而且一般是可以帶觸摸的哦。

此為圖像處理的基礎，后面圖像處理相關的代碼都會基于此屏幕哦！

二. SPI屏幕驅動(驅動芯片ST7789V)

1. SPI模式

SPI時序就不介紹了，很重要且必須要掌握的協議。要想驅動屏幕，最關系的肯定是使用那種模式來驅動了，答案就在這里，數據在SCL時鐘的上升沿被采樣，數據在SCL時鐘的下降沿切換（空閑的時候對SCL的電平不作要求),對應的模式為0和3。

2. 初始化

摸清楚SPI的模式之后，就可以開始初始化屏幕了，最簡單高效的方法當然是參考C語言的現實。

可以看出，初始化的過程就是依次發送命令和數據即可。那么如何辨別命令和數據呢？

通過下圖可以清楚的知道，是通過DC信號線的電平來區別的(低電平表示當前發送的數據為命令)。

弄懂了上述問題之后，就可以按照C語言實現依葫蘆畫瓢，依次將命令和數據發送出去即可。另外有兩點需要注意的是：

兩條命令不能連續發送，中間需要停頓數個時鐘周期；而數據則不需要。

命令到數據，或者數據到命令，是不能連續，中間需要停頓數個時鐘周期。

另外這三個命令需要注意一下0x36，0x2A,0x2B,它們分別是設置顯示的方向(還有就是數據是RGB還是BGR)、列地址和行地址。0x36涉及到的東西比較多，需要詳細了解的可以自行去翻閱數據手冊。

經過上面的初始化，如果成功了，屏幕上顯示出雜亂無章的圖案。

3. 顯示數據

C語言的實現如下，設置要顯示X,Y的范圍，也就是矩形的左上角和右下角的值，然后發送要顯示的數據即可。非常簡單。

三. FPGA實現

有了C語言作為參考，FPGA端的實現那還不是小菜一碟，總共只需要分為如下的三個模塊:

SPI主機模塊: 用來和屏幕進行數據交互

屏幕初始化模塊: 將初始化數據依次通過SPI主機模塊發送給模塊

屏幕刷新模塊: 將顯示數據依次通過SPI主機模塊發送給模塊

模塊框圖如下，有點小哈()

SPI主機模塊和初始化模塊非常簡單，就不作說明啦！重點來說說刷新模塊。

刷新模塊不會像單片機中那樣，調用的時候才會進行刷新，而且在初始化完成之后，就一直在對整個屏幕進行刷新了，

1. 模塊狀態跳轉

模塊由如下四個在狀態組成，在發送前11個數據的時候，需要進入打啊奧延時狀態，原因是這11個數據中既有命令也有數據(此數據，懂?), 后面則一直在DATA態，它只包括顯示數據，所以不需要延時。最后一個顯示數據發送完成后，就進入幀同步狀態，表示一幀數據發送完成。

2. 圖像顯示數據

很easy！發送完前面的命令和數據后，剩下的全部都是顯示數據了，都丟在default里面就可以了。這里暫時寫死了(后面會將顯示的數據修改為模塊輸入的數據)。

3. 模塊端口

端口信號如下，著重關注用戶接口的三個信號即可，非常easy！

四. 模塊封裝

spi模塊top模塊的接口如下，很明顯不夠完美，無法知道當前顯示的像素坐標，而且圖像數據一般為16bit的，而這個模塊的輸入為8bit的數據，另外在替換VGA接口的屏幕時候，也不能簡單高效的替換下來，所以需要經過一次封裝，將其與外部進行交互的端口信號封裝為VGA接口的信號(近似)。

封裝后的模塊端口信號如下，其內部實現類似于VGA驅動。

五. 上板測試

測試代碼如下，顯示四個方塊，是不是感覺so easy！。

測試圖片如下，顯示效果完美！！！！

審核編輯：湯梓紅