CN109300426A - 一种基于mcu的双tft屏显示系统及其显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像显示技术领域，公开了一种基于MCU的双TFT屏显示系统，包括MCU，TFT背光驱动以及TFT1和TFT2；MCU通过TFT背光驱动分别提供TFT1以及TFT2的背光；MCU通过TFT1_RESET引脚和CS1引脚与TFT1电信号连接；MCU通过TFT2_RESET引脚和CS2引脚与TFT2电信号连接；MCU通过RGB接口或8080接口或SPI接口同时与TFT1和TFT2连接。该基于MCU的双TFT屏显示系统增强整车的档次感和人机界面的友好性，同时降低成本，提升稳定性。

Description

一种基于MCU的双TFT屏显示系统及其显示方法

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种基于MCU的双TFT屏显示系统及其显示方法。

背景技术

智能化、彩屏化已经成为当今汽车的发展方向，汽车电子市场对TFT彩屏的需求在急剧上升。汽车内的TFT的数量也在增多，如汽车仪表、导航、温度显示、时间显示、天气显示、歌曲显示等等。

现在大部分的汽车中控面板上会集成一个大屏显示，将导航、温度显示、时间显示、天气显示等集成于其中。有的汽车为了增强档次感、美化内饰、简化人机交互的难度，会将导航、歌曲等用大屏显示，而温度显示、时间显示、天气显示等独立出来，用小屏显示。但是，依然有一部分的低端车型为了降低成本，没有携带TFT彩屏显示，只用LCD或LED来显示温度、时间等信息，以至于相对于现在的科技发展，显得格格不入。

虽然现在单MCU控制单TFT屏在小屏显示中逐步推广，但是如果想要显示更多的界面，更多的内容，势必需要多屏显示，如既要显示天气界面、又要显示时间界面，那么就需要两个小屏，一个显示天气、一个显示时间，此时就需要两个屏幕。现在一般的做法是用两个MCU控制两个TFT屏显示两个界面。这样不但增加了成本，而且增加了通信的接口，需要与连个MCU进行通信，降低了稳定性。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于MCU的双TFT屏显示系统，增强整车的档次感和人机界面的友好性，同时降低成本，提升稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种基于MCU的双TFT屏显示方法。

本发明的技术方案如下：

方案一

一种基于MCU的双TFT屏显示系统，包括MCU，TFT背光驱动以及TFT1和TFT2；

MCU通过TFT背光驱动分别提供TFT1以及TFT2的背光；MCU通过TFT1_RESET引脚和CS1引脚与TFT1电信号连接；MCU通过TFT2_RESET引脚和CS2引脚与TFT2电信号连接；MCU通过RGB接口或8080接口或SPI接口同时与TFT1和TFT2连接。

其中，所述TFT1和TFT2带有RAM。

方案二

本发明的另一个技术方案提供了一种基于MCU的双TFT屏显示方法，采用上述显示系统，包括以下依次执行的步骤：

S1：MCU定义2个缓冲区，一个TFT对应一个缓冲区；缓冲区1用于刷新TFT，缓冲区2用于构造图片。当缓冲区2的图片构造完成，我们可以将缓冲区2切换为刷新缓冲区，缓冲区1用于构造图片缓冲区；

S2：将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，当处于TIME1时间段的时候，MCU处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低CS1引脚，拉高CS2引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕；当处于TIME2的时间段的时候，MCU处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高CS1引脚，拉低CS2引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕；TIME1和TIME2两部分中较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间。

方案三

1：采取双buffer机制，即设定两个对应于跟TFT屏幕的分辨率同样大小的RAM；直接将要显示的内容发送至TFT的RAM。

S2：将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，当处于TIME1时间段的时候，MCU处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低CS1引脚，拉高CS2引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕；当处于TIME2的时间段的时候，MCU处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高CS1引脚，拉低CS2引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕；TIME1和TIME2两部分中较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间。

本发明的技术方案具有以下显著效果：

(1)成本低。本发明相较于双MCU或者利用更高性能如ARM7，ARM9等的开发方案，其成本有明显的优势。

(2)增加显示范围。由于本发明采用了双TFT的方案，相较于现在普遍采用的单TFT来讲，不仅增加了显示的内容，而且可使范围变宽。两个屏幕可以一个靠近驾驶座一个靠近副驾驶座。

(3)控制灵活。由于两个TFT屏幕接至一个MCU之上，对两个TFT的交互来讲，不需要经过如SPI、USART等外部接口，保证了两个TFT实时、灵活的交互显示。

(4)显示稳定。两个TFT屏采用了分时复用的原理，其显示不会相互相互干扰。两个TFT屏又同时接与一块MCU之上，只有一块PCB板，提高了其显示的稳定性。

(5)显示效果优美。用TFT屏幕替代原来的LCD或LED显示方案，可以极大的增强显示效果，提升车辆的档次感。

(6)界面友好，可扩展。利用TFT，可以显示LED或LCD不能显示的图片。并且可随时增加或替换显示的内容。可用软件构造图形或者将处理好的图片存储于Flash进行显示。

适用范围广。双屏可使用不同分辨率的两个屏幕，也可以使用两个相同分辨率的屏幕，且不受TFT的接口限制，拓宽了此方案的使用范围。

附图说明

图1是本发明基于MCU的双TFT屏显示系统的结构示意图。

图2是本发明基于MCU的双TFT屏显示系统的实施例1的结构示意图。

图3是本发明基于MCU的双TFT屏显示系统的实施例2的结构示意图。

图4是本发明基于MCU的双TFT屏显示系统的实施例3的结构示意图。

图5是本发明基于MCU的双TFT屏显示系统的TFT分时复用时序原理图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明基于MCU的双TFT屏显示系统的结构示意图；具体地，一种基于MCU的双TFT屏显示系统，包括MCU，TFT背光驱动以及TFT1和TFT2；

MCU通过TFT背光驱动分别提供TFT1以及TFT2的背光；MCU通过TFT1_RESET引脚和CS1引脚与TFT1电信号连接；MCU通过TFT2_RESET引脚和CS2引脚与TFT2电信号连接；MCU通过RGB接口或8080接口或SPI接口同时与TFT1和TFT2连接。。

具体说明如下：

单MCU与双TFT的连接方式如附图1所示。TFT_RESET引脚和CS引脚由单独的MCU引脚控制，其它引脚可共用。如8080接口的WR，RD，SCL和DATA0～DATA15引脚，再如RGB接口的HSYNC，VSYNC，CLK和RGB数据脚，再如SPI接口的CLK，RS，SDI，SD0引脚等。具体的接法可视MCU的资源而定。

两个屏幕的TFT_RESET引脚可单独控制，上电或者检测到TFT出错的时候可对TFT进行复位。两个CS引脚是双屏控制的关键，当TFT1的CS引脚拉低，TFT2的CS引脚拉高的时候，TFT1有效，TFT2无效，此时所有的数据和命令只对TFT1起作用。当TFT1的CS引脚拉高，TFT2的CS引脚拉低的时候，TFT1无效，TFT2有效，此时所有的数据和命令只对TFT2起作用。当同时拉低TFT1的CS引脚和TFT2的CS引脚时，TFT1和TFT2同时起作用，如果此时两个屏是一样的屏幕，就可以使得两个屏显示完全一样的界面。如果是两个一样的TFT屏幕，则在初始化的时候，可以同时拉低TFT1的CS引脚和TFT2的CS引脚，这样可以同时初始化TFT1和TFT2，以节省初始化的时间。所以通过操控两个屏的CS引脚，就可以单独或者同时控制两个TFT屏幕。

对TFT1和TFT2的单独控制，在硬件部分已解决，最主要的问题是如何通过软件上解决两个屏对内存资源和CPU资源的使用冲突。

实施例1

如图2所示，MCU通过8080接口同时与TFT1和TFT2连接。对于MCU侧，I/01～I/O2是普通I/O口，A0～A2是MCU并口外设的地址引脚，WR是MCU并口外设的写时钟，RD是MCU并口外设的读时钟，D<15：0>是MCU并口的数据传输引脚，PWM引脚是产生PWM波形的引脚。

对于TFT侧，RESET引脚是复位引脚，拉低引脚电平可以复位TFT。CS引脚是TFT选中引脚，拉低CS电平将选中相应的TFT工作。WR引脚是TFT的写时钟，当数据要往TFT传输时，需要给此引脚提供时钟节拍。RD引脚是TFT的读时钟，当要读取TFT的数据时，需要给此引脚提供时钟节拍。DNC_SCL引脚是数据命令选择引脚，一般情况下，当此引脚为高电平时，传输的是数据；当此引脚为低电平时，传输的是命令或地址。DB<15：0>是TFT的16位数据传输引脚，有的TFT可能会是24位，此时就是DB<23：0>。

对于TFT背光，由MCU的PWM引脚控制电源向TFT的背光LED提供电流的大小。

其中，TFT1_RESET和TFT2_RESET可以分别复位TFT1和TFT2。CS1和CS2可以分别选中TFT1和TFT2。当CS1拉低、CS2拉高时，将选中TFT1，那么后续的数据传输只对TFT1有效，对TFT2无效。当CS1老高、CS2拉低时，将选中TFT2，那么后续的数据传输只对TFT2有效，对TFT1无效。当同时拉低时，将同时选中TFT1和TFT2，那么后续的数据传输对TFT1和TFT2同时有效。所以，如果要TFT1显示一幅图像，则需要拉低CS1，保持CS2拉高，由于8080接口的TFT屏是带有内部RAM的，接下来可通过并口将数据传输给TFT1里的RAM，TFT1里的控制器会将接收到的数据刷新在TFT1屏上，最后通过控制PWM引脚控制TFT的背光亮度，将画面显示出来。在TFT2上显示画面的原理同TFT1。

实施例2

如图3所示，MCU通过RGB接口同时与TFT1和TFT2连接。对于MCU侧，I/01～I/O8是普通I/O口。WR是MCU并口外设的写时钟。SCK是MCU的SPI外设的时钟引脚。SDO是MCU的SPI外的数据输出引脚。D<15：0>是MCU并口的数据传输引脚。PWM引脚是产生PWM波形的引脚。

对于TFT侧，RESET引脚是复位引脚，拉低引脚电平可以复位TFT。CS引脚是TFT选中引脚，拉低CS电平将选中相应的TFT工作。SCK引脚是TFT的SPI接口的时钟引脚。SDI引脚是TFT的SPI的数据输入引脚。ENABLE引脚是TFT的RGB接口使能引脚。DOTCLK是TFT的RGB接口的像素时钟引脚。VSYNC是TFT的列同步引脚。HSYNC是TFT的行同步引脚。DB<15：0>是TFT的16位数据传输引脚，有的TFT可能会是24位，此时就是DB<23：0>。

对于TFT背光，由MCU的PWM引脚控制电源向TFT的背光LED提供电流的大小。

其中，TFT1_RESET和TFT2_RESET可以分别复位TFT1和TFT2。CS1和CS2可以分别选中TFT1和TFT2。当CS1拉低、CS2拉高时，将选中TFT1，那么后续的数据传输只对TFT1有效，对TFT2无效。当CS1老高、CS2拉低时，将选中TFT2，那么后续的数据传输只对TFT2有效，对TFT1无效。当同时拉低时，将同时选中TFT1和TFT2，那么后续的数据传输对TFT1和TFT2同时有效。可以先用SPI接口将TFT初始化，设置TFT里的寄存器开启RGB接口。接着就可以通过RGB接口一直刷新TFT屏幕。由于RGB接口的TFT，其内部一般没有RAM，在显示的过程当中，RGB接口需要一直刷新屏幕，不然屏幕的数据会丢失，也就是说，TFT屏上显示的数据存在MCU内部，需要通过RGB接口，将MCU内部RAM里的数据传输给TFT。最后通过控制PWM引脚控制TFT的背光亮度，将画面显示出来。如果要改变显示的内容，只需要改变MCU内部的RAM即可。在TFT2上显示画面的原理同TFT1。

实施例3

如图4所示，MCU通过SPI接口同时与TFT1和TFT2连接。对于MCU侧，I/01～I/O8是普通I/O口。WR是MCU并口外设的写时钟。SCK是MCU的SPI外设的时钟引脚。SDO是MCU的SPI外的数据输出引脚。D<15：0>是MCU并口的数据传输引脚。PWM引脚是产生PWM波形的引脚。

对于TFT侧，RESET引脚是复位引脚，拉低引脚电平可以复位TFT。CS引脚是TFT选中引脚，拉低CS电平将选中相应的TFT工作。SCK引脚是TFT的SPI接口的时钟引脚。SDI引脚是TFT的SPI的数据输入引脚。ENABLE引脚是TFT的RGB接口使能引脚。DOTCLK是TFT的RGB接口的像素时钟引脚。VSYNC是TFT的列同步引脚。HSYNC是TFT的行同步引脚。DB<15：0>是TFT的16位数据传输引脚，有的TFT可能会是24位，此时就是DB<23：0>。

对于TFT背光，由MCU的PWM引脚控制电源向TFT的背光LED提供电流的大小。

其中，TFT1_RESET和TFT2_RESET可以分别复位TFT1和TFT2。CS1和CS2可以分别选中TFT1和TFT2。当CS1拉低、CS2拉高时，将选中TFT1，那么后续的数据传输只对TFT1有效，对TFT2无效。当CS1老高、CS2拉低时，将选中TFT2，那么后续的数据传输只对TFT2有效，对TFT1无效。当同时拉低时，将同时选中TFT1和TFT2，那么后续的数据传输对TFT1和TFT2同时有效。可以先用SPI接口将TFT初始化，设置TFT里的寄存器开启RGB接口。接着就可以通过RGB接口一直刷新TFT屏幕。由于RGB接口的TFT，其内部一般没有RAM，在显示的过程当中，RGB接口需要一直刷新屏幕，不然屏幕的数据会丢失，也就是说，TFT屏上显示的数据存在MCU内部，需要通过RGB接口，将MCU内部RAM里的数据传输给TFT。最后通过控制PWM引脚控制TFT的背光亮度，将画面显示出来。如果要改变显示的内容，只需要改变MCU内部的RAM即可。在TFT2上显示画面的原理同TFT1。

实施例4(TFT本身不带有RAM)

一种基于MCU的双TFT屏显示方法，采用上述显示系统，包括以下依次执行的步骤：

S1：MCU定义2个缓冲区，一个TFT对应一个缓冲区；缓冲区1用于刷新TFT，缓冲区2用于构造图片。当缓冲区2的图片构造完成，我们可以将缓冲区2切换为刷新缓冲区，缓冲区1用于构造图片缓冲区；

S2：将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，当处于TIME1时间段的时候，MCU处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低CS1引脚，拉高CS2引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕；当处于TIME2的时间段的时候，MCU处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高CS1引脚，拉低CS2引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕；TIME1和TIME2两部分中较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间。

实施例5(TFT本身带有RAM)

一种基于MCU的双TFT屏显示方法，采用上述显示系统，包括以下依次执行的步骤：

S1：采取双buffer机制，即设定两个对应于跟TFT屏幕的分辨率同样大小的RAM；直接将要显示的内容发送至TFT的RAM。

S2：将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，当处于TIME1时间段的时候，MCU处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低CS1引脚，拉高CS2引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕；当处于TIME2的时间段的时候，MCU处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高CS1引脚，拉低CS2引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕；TIME1和TIME2两部分中较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间。

具体说明如下：

对TFT1和TFT2的单独控制，在硬件部分已解决，软件上最主要的问题是如何解决两个屏对内存资源和CPU资源的使用冲突。

对于内存资源的使用冲突，根据不同的情况有不同的解决方案。

如果TFT本身带有RAM，需要采取双buffer机制，即设定两个对应于跟TFT屏幕的分辨率同样大小的RAM。例如，如果两个TFT的分辨率都为240x240，由于采用的是16位色，565形式的像素点，每个像素点的字节数为2个字节，那么我们可以定义两个RAM的大小都为240x240x2个字节。如果一个TFT的分辨率都为240x240，另一个TFT的分辨率为240x480，同样采用的是16位色，565形式的像素点，每个像素点的字节数为2个字节，那么我们可以定义一个RAM的大小都为240x240x2个字节，另一个RAM的大小为240x480x2个字节。对于实时性要求不高的场合，可以不定义MCU内部的缓冲区，直接将要显示的内容发送至TFT的RAM。

如果TFT本身不带RAM，需要MCU实时刷新，则需要4个缓冲区，每个TFT对于两个缓冲区。如缓冲区1用于刷新TFT，缓冲区2用于构造图片。当缓冲区2的图片构造完成，我们可以将缓冲区2切换为刷新缓冲区，缓冲区1用于构造图片缓冲区，这样可以实现快速切换屏幕的目的。对于实时性要求不高的场合，可以只定义2个缓冲区，一个TFT对应一个缓冲区。

对于CPU资源的使用冲突，本发明的解决方案是采用分时控制的方式，原理如图5所示。将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，TIME1和TIME2的时间可以根据具体的实现内容而定义。比如将CPU总的时间定义为40ms，那么我们可以将TIME1的时间定义为20ms，那么TIME2的时间也就是20ms，也可以将TIME1的时间定义为10ms，那么TIME2的时间就是30ms，可以根据两个屏的处理图片的内容的不同而设定，图片处理复杂的TFT所占的时间应该多分配一点。当处于TIME1时间段的时候，我们可以处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低TFT1的CS引脚，拉高TFT2的CS引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕。当处于TIME2的时间段的时候，我们可以处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高TFT1的CS引脚，拉低TFT2的CS引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕。这样我们就可以通过切换时间片，来处理不同的TFT屏幕。

需要注意的是较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间，那么当进入TIME2之后，TFT1依然在刷新屏幕，但是此时是TFT1的RAM构造时间和TFT2的刷新时间，不仅TFT1的RAM有被改变的风险，而且TFT1和TFT2的数据会发生串扰。CPU总的时间的定义也不能定义成太大，不然会出现刷新不及时的情况，特别是当TFT没有控制芯片自动刷新屏幕，需要MCU定期刷新时，如果刷新不及时，会使得屏幕变花。

用一个MCU控制了两个TFT屏，并且比控制一个TFT屏只多了两个端口，极大的节省了硬件资源，降低了成本。用软件分时控制方式处理图片、显示图片，提高了CUP的利用率，节约了资源，但是却没有影响到显示效果。两个屏的显示稳定，不会相互干扰，彼此间的间的通信不需要经过外部接口，提高了实时性和稳定性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于MCU的双TFT屏显示系统，其特征在于，包括MCU，TFT背光驱动以及TFT1和TFT2；MCU通过TFT背光驱动分别提供TFT1以及TFT2的背光；MCU通过TFT1_RESET引脚和CS1引脚与TFT1电信号连接；MCU通过TFT2_RESET引脚和CS2引脚与TFT2电信号连接；MCU通过RGB接口或8080接口或SPI接口同时与TFT1和TFT2连接。

2.如权利要求所述一种基于MCU的双TFT屏显示系统，其特征在于，所述TFT1和TFT2均带有RAM。

3.如权利要求所述一种基于MCU的双TFT屏显示方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的基于MCU的双TFT屏显示系统，该显示方法包括以下步骤：

S1：MCU定义2个缓冲区，一个TFT对应一个缓冲区；缓冲区1用于刷新TFT，缓冲区2用于构造图片。当缓冲区2的图片构造完成，我们可以将缓冲区2切换为刷新缓冲区，缓冲区1用于构造图片缓冲区；

S2：将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，当处于TIME1时间段的时候，MCU处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低CS1引脚，拉高CS2引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕；当处于TIME2的时间段的时候，MCU处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高CS1引脚，拉低CS2引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕；TIME1和TIME2两部分中较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间。

4.如权利要求所述一种基于MCU的双TFT屏显示方法，其特征在于，采用权利要求2所述的基于MCU的双TFT屏显示系统，该显示方法包括以下步骤：

S1：采取双buffer机制，即设定两个对应于跟TFT屏幕的分辨率同样大小的RAM；直接将要显示的内容发送至TFT的RAM。

S2：将CPU的时间分为TIME1和TIME2两部分，当处于TIME1时间段的时候，MCU处理TFT2的图片数据，如果TFT1的图片数据构造完成，则拉低CS1引脚，拉高CS2引脚，通过DMA刷新TFT1屏幕；当处于TIME2的时间段的时候，MCU处理TFT1的图片数据，如果TFT2的图片数据构造完成，则拉高CS1引脚，拉低CS2引脚，通过DMA刷新TFT2的屏幕；TIME1和TIME2两部分中较小的那个TIME的时间不能小于TFT的最长刷新时间，比如，如果TIME1的时间小于TFT1刷新整个屏幕的时间。