在STM32上使用U8g2图形库并配合DMA发送显示数据（LL库）

izilzty 发布于 2022-8-7 14:11 阅读：6840

本文将以STM32F103C8T6和GP1287VFD屏为例，说明如何使用DMA来传输U8g2的显示数据。

在U8g2内有一块显示缓冲区，大小和屏幕相同，所有绘制操作均是在此缓冲区上进行的，最后使用SendBuffer();将缓冲区的内容发送到屏幕。

如果想要使用DMA来发送数据，那肯定不能直接将内部的缓冲区发出去，一是因为所有操作都是在缓冲区进行的，如果在发送过程中数据被修改，会造成显示混乱。二是对于大部分屏幕来说，内部缓冲区的布局和屏幕所需要的布局是不相同的，不能直接发送。

我们可以将内部的缓冲区内容复制出来，经过整理，然后再使用DMA统一发送到屏幕，这样可以同时解决上面所说的两个问题。但是这样也有缺点，那就是要再额外占用一块内存才可以，属于用空间换时间的操作了。

在开始前，请先确定使用基础工程可以点亮屏幕。关于基础工程的创建，请参考前一篇文章：https://www.izilzty.com/?post=14 。确定功能正常后，我们将在此基础工程上进行修改。

最后附有创建好的测试工程，如有需要请自行下载。文章所有步骤都有操作验证一遍，但是不排除遗漏的可能，如果按照文章建立工程无法点亮屏幕，但使用后面所附的示例工程可以点亮的话请留言说明，我会再次检查。

1、修改CubeMX创建工程

使用CubeMX打开基础工程的ioc工程文件。
在左侧DMA1选项卡内点击Add添加一个通道，DMA Request选择SPI1_TX，其他选项保持默认即可。
在上方Project Manager选项卡的Advanced Setting内点击所有HAL字符，并在下拉框内修改为LL以使用LL库。
点击右上方GENERATE CODE生成代码。

2、添加DMA传输代码

定义一个宏函数，用来交换字节顺序（按屏幕需求）。

/* USER CODE BEGIN PD */
#define SWAP8(a) ((((a)&0x80) >> 7) | (((a)&0x40) >> 5) | (((a)&0x20) >> 3) | (((a)&0x10) >> 1) | (((a)&0x08) << 1) | (((a)&0x04) << 3) | (((a)&0x02) << 5) | (((a)&0x01) << 7))
/* USER CODE END PD */

定义一个全局数组，里面会存放从U8g2复制出来的DMA显示数据。
```
/* USER CODE BEGIN PV */
static uint8_t dma_memory[1792];
/* USER CODE END PV */
```

在main函数前的自定义代码区域增加DMA函数：

/* USER CODE BEGIN 0 */
void u8g2_WaitDMA(u8g2_t *u8g2)
{
    /* 必须等待DMA和SPI全部传输和完成才可以设置CS引脚或处理DMA内存数据，否则会显示错乱 */
    if (LL_DMA_IsEnabledChannel(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_3) == SET)
    {
        while (LL_DMA_IsActiveFlag_TC3(DMA1) == RESET)
        {
            __NOP();
        }
    }
    while (LL_SPI_IsActiveFlag_BSY(SPI1) == SET)
    {
        __NOP();
    }

    u8x8_byte_EndTransfer(&u8g2->u8x8); /* 使用U8g2拉高CS引脚 */

    LL_SPI_DisableDMAReq_TX(SPI1);
    LL_DMA_DisableChannel(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_3);
    LL_DMA_ClearFlag_TC3(DMA1);
}

void u8g2_SendBufferDMA(u8g2_t *u8g2)
{
    uint16_t i, j;
    uint8_t *dest;
    uint8_t *src;

    u8g2_WaitDMA(u8g2);

    dest = dma_memory; /* DMA显存，里面存储整理好的显示数据，可以直接发送给屏幕 */

    /* 整理并复制显示数据 */
    for (i = 0; i < 256; i += 1) /* 屏幕共256列，循环256次 */
    {
        src = u8g2->tile_buf_ptr + i; /* 移动u8g2显存指针到下一列 */
        for (j = 0; j < 7; j++)       /* u8g2显存一列56像素，分为7个Tile，需要循环7次 */
        {
            *dest = SWAP8(*(src + (j * 256))); /* 复制一列 */
            dest += 1;
        }
    }

    u8x8_cad_StartTransfer(&u8g2->u8x8); /* 使用U8g2拉低CS引脚 */

    /* 代替U8g2向屏幕发送数据，参数和顺序和U8g2内相同 */
    u8x8_cad_SendCmd(&u8g2->u8x8, SWAP8(0x0F0)); /* 开始写入显示数据，直到下次拉高片选前一直有效 */
    u8x8_cad_SendArg(&u8g2->u8x8, SWAP8(0));     /* 起始X位置 */
    u8x8_cad_SendArg(&u8g2->u8x8, SWAP8(0 + 4)); /* 起始Y位置，要加上屏幕本身的偏移 */
    u8x8_cad_SendArg(&u8g2->u8x8, SWAP8(0x037)); /* Y方向每56像素自动折返，实际只显示50像素 */

    LL_DMA_SetDataLength(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_3, sizeof(dma_memory));
    LL_DMA_ConfigAddresses(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_3, (uint32_t)&dma_memory, LL_SPI_DMA_GetRegAddr(SPI1), LL_DMA_DIRECTION_MEMORY_TO_PERIPH);

    LL_DMA_EnableChannel(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_3);
    LL_SPI_EnableDMAReq_TX(SPI1);
}
/* USER CODE END 0 */

3、使用DMA传输在屏幕上显示“HelloWorld”

在while函数内的自定义代码区域增加绘制代码：

u8g2_ClearBuffer(&u8g2);
u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_ncenB08_tr);
u8g2_DrawStr(&u8g2, 0, 10, "Hello World!");
u8g2_SendBufferDMA(&u8g2);
LL_mDelay(1000);
/* USER CODE END WHILE */

4、U8g2显存说明

U8g2显存每个块（Tile）为8x8像素，扫描方向为从上向下扫描，当扫描完一行8x8的块后从第二行起始位置继续扫描，以256x50分辨率的屏幕为例，数据结构如下：
```
方块内的数字为Tile的排列顺序
      |8px|    x: 256
      +------------------------+ ---
      | 00 | 01 | 02 | .. | 31 | 8px
y: 56 |------------------------| ---
      | 32 | 33 | 34 | .. | 63 |
      |------------------------|
      |          ...           |
```
需要注意的是，不管是什么型号的屏幕，U8g2显存内的数据结构始终是相同的。

整理后适合GP1287的DMA显示数据数据结构如下：

方块内的数字为扫描顺序
      | 1px |  x: 256
      +-----------------------+ ---
      |     |     |     |     |
y: 56 | 000 | 001 | ... | 255 | 56px
      |     |     |     |     |
      +-----------------------+ ---
dma_memory [0]  [1]  ..   [7]
          y0~7 y8~15 .. y47~55

整理后的数据就适合GP1287使用了，可以直接一次发完，中间无需停顿。

5、其他注意事项

在调用u8g2_SendBufferDMA();后如果需要调用其他非DMA功能，例如u8g2_SetContrast();，则需要先调用u8g2_WaitDMA();等待当前DMA传输完成，否则数据会混乱。而u8g2_SendBufferDMA();内部会等待DMA传输完成，所以可以连续调用。

END、示例工程下载

STM32F103C8T6_U8G2_DMA_BENC为跑分测试，STM32F103C8T6_U8G2_DMA_DEMO为文章中的工程
蓝奏云，密码：91co
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