正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板学习笔记：LCD 显示屏与 Framebuffer

这篇笔记继续正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板裸机学习，主题是LCD 显示屏与 Framebuffer。代码来自实际工程 /home/zhao/code/2026/touch_screen，实现 800x480 RGB LCD 的驱动。

1. 完成什么实验？

驱动 800x480 分辨率的 RGB LCD，配置 I.MX6ULL 的 LCDIF 控制器，通过 Framebuffer 实现画点、清屏、显示字符等基本绘图功能。

2. 什么是 LCDIF？

LCDIF（LCD Interface）是 I.MX6ULL 内置的显示控制器，负责把 Framebuffer 中的像素数据按照 RGB 时序发送给 LCD 屏幕。

3. RGB 接口有哪些信号线？

主要包括：DATA[23:0] 颜色数据总线、CLK 像素时钟、HSYNC 行同步、VSYNC 场同步、ENABLE 数据使能（DE）。

4. 什么是 Framebuffer？

Framebuffer 是一块连续的内存区域，每个像素对应一个颜色值。LCDIF 会自动把这块内存的数据刷到屏幕上，CPU 只需要修改内存里的像素值就能改变显示内容。

5. 屏幕时序参数有哪些？

代码中配置的 800x480 屏幕时序包括：HSPW=48（行同步脉宽）、HBP=88（行后肩）、HFP=40（行前肩）；VSPW=3（场同步脉宽）、VBP=32（场后肩）、VFP=13（场前肩）。有效显示区为 800x480。

6. 像素格式是什么？

代码中每个像素占 4 字节，使用 0x00RRGGBB 格式，即高字节补 0，实际为 24 位 RGB 颜色。

7. 真实可用的 LCD 代码

下面是工程中验证过的 lcd.c 核心代码。

void init_lcd_io(void)
{
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01, 0);
    /* DATA02 ~ DATA22 省略，同上 */
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA23_LCDIF_DATA23, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC, 0);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE, 0);

    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00, 0xB9);
    /* 省略 DATA01~DATA22 */
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA23_LCDIF_DATA23, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC, 0xB9);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE, 0xB9);
}

void init_lcd_clk(void)
{
    unsigned int t;
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_NUM = 0;
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_DENOM = 0;
    t = CCM_ANALOG->PLL_VIDEO;
    t &= ~(3 << 19);
    t |= (2 << 19);
    t |= (1 << 13);
    t &= ~(0x7F << 0);
    t |= (42 << 0);
    CCM_ANALOG->PLL_VIDEO = t;
    while((CCM_ANALOG->PLL_VIDEO & (1 << 31)) == 0);  /* 等待 PLL 锁定：bit31 为 LOCK，1=已锁定 */

    CCM->CSCDR2 |= (2 << 15) | (3 << 12);
    CCM_ANALOG->MISC2 &= ~(3 << 30);
    CCM->CBCMR |= (7 << 23);
    CCM->CSCDR2 &= ~(7 << 9);
}

struct tftlcd_t
{
    unsigned int width;
    unsigned int height;
    unsigned int pix_size;
    unsigned int hspw;
    unsigned int hbp;
    unsigned int hfp;
    unsigned int vspw;
    unsigned int vbp;
    unsigned int vfp;
    unsigned int framebuffer;
    unsigned int fore_color;
    unsigned int back_color;
};

struct tftlcd_t lcd_dev;

void init_lcd(void)
{
    init_lcd_io();
    reset_lcd();
    init_lcd_clk();
    delay_ms(500);

    lcd_dev.width = 800;
    lcd_dev.height = 480;
    lcd_dev.pix_size = 4;
    lcd_dev.hspw = 48;
    lcd_dev.hbp = 88;
    lcd_dev.hfp = 40;
    lcd_dev.vspw = 3;
    lcd_dev.vbp = 32;
    lcd_dev.vfp = 13;
    lcd_dev.framebuffer = FRAME_BUFFER_ADDRESS;
    lcd_dev.fore_color = 0x00FF0000;
    lcd_dev.back_color = 0x00FFFFFF;

    LCDIF->CTRL |= (1 << 19) | (1 << 17) | (3 << 10) | (3 << 8) | (1 << 5);
    LCDIF->CTRL1 &= ~(0x0F << 16);
    LCDIF->CTRL1 |= (7 << 16);
    LCDIF->TRANSFER_COUNT = (lcd_dev.height << 16) | lcd_dev.width;
    LCDIF->CUR_BUF = lcd_dev.framebuffer;
    LCDIF->NEXT_BUF = lcd_dev.framebuffer;

    LCDIF->VDCTRL0 = (1 << 28) | (1 << 24) | (1 << 21) | (1 << 20) | lcd_dev.vspw;
    LCDIF->VDCTRL1 = lcd_dev.height + lcd_dev.vspw + lcd_dev.vbp + lcd_dev.vfp;
    LCDIF->VDCTRL2 = (lcd_dev.hspw << 18) | (lcd_dev.hspw + lcd_dev.hbp + lcd_dev.hfp + lcd_dev.width);
    LCDIF->VDCTRL3 = ((lcd_dev.hspw + lcd_dev.hbp) << 16) | (lcd_dev.vspw + lcd_dev.vbp);
    LCDIF->VDCTRL4 = (1 << 18) | (lcd_dev.width);
    LCDIF->CTRL |= (1 << 0);

    delay_ms(20);
    printf("lcd init OK\n");
    lcd_clear(lcd_dev.back_color);
}

void lcd_clear(unsigned int color)
{
    unsigned int (*p)[lcd_dev.width] = (unsigned int (*)[lcd_dev.width])lcd_dev.framebuffer;
    int i, j;
    for(i = 0;i < lcd_dev.height;++i)
    {
        for(j = 0;j < lcd_dev.width;++j)
        {
            p[i][j] = color;
        }
    }
}

void lcd_drawpoint(int x, int y, unsigned int color)
{
    unsigned int *p = (unsigned int *)(lcd_dev.framebuffer);
    if(x >= lcd_dev.width || y >= lcd_dev.height)
    {
        return;
    }
    *(p + lcd_dev.width * y + x) = color;
}

下面是 framebuffer.c 中的字符串显示函数示例。

void lcd_fill(unsigned short x0, unsigned short y0,
              unsigned short x1, unsigned short y1, unsigned int color)
{
    unsigned short x, y;
    if(x0 < 0) x0 = 0;
    if(y0 < 0) y0 = 0;
    if(x1 >= lcd_dev.width) x1 = lcd_dev.width - 1;
    if(y1 >= lcd_dev.height) y1 = lcd_dev.height - 1;

    for(y = y0; y <= y1; y++)
    {
        for(x = x0; x <= x1; x++)
            lcd_drawpoint(x, y, color);
    }
}

void lcd_show_string(unsigned short x, unsigned short y,
                     unsigned short width, unsigned short height,
                     unsigned char size, const char *p)
{
    unsigned char x0 = x;
    width += x;
    height += y;
    while((*p <= '~') && (*p >= ' '))
    {
        if(x >= width) { x = x0; y += size; }
        if(y >= height) break;
        lcd_showchar(x, y, *p, size, 0);
        x += size / 2;
        p++;
    }
}

8. 关键点说明

• 引脚复用：LCD_DATA00~23、CLK、HSYNC、VSYNC、ENABLE 全部复用为 LCDIF 功能。
• 像素时钟：由 PLL_VIDEO 和 CSCDR2 分频得到，代码中按屏幕规格配置。
• PLL 锁定等待：PLL_VIDEO 的 bit31 是 LOCK（1=已锁定），等待循环应写成 == 0（未锁定就继续等）。工程原代码误写为 != 0，只是 PLL 锁定很快碰巧没出问题，上文已修正。
• Framebuffer 地址：FRAME_BUFFER_ADDRESS 定义为 0x89000000。
• 像素格式：每个像素 4 字节，实际颜色为 0x00RRGGBB。
• 时序参数：HSPW/HBP/HFP、VSPW/VBP/VFP 必须与 LCD 屏手册匹配，否则花屏。
• 自动刷新：配置 CUR_BUF 和 NEXT_BUF 后，LCDIF 自动循环输出。

9. 实验现象

程序运行后，屏幕先被清成白色背景，随后可以在屏幕上画点、画矩形、显示字符串。例如调用 lcd_fill(100, 100, 300, 200, 0x00FF0000) 会在屏幕左上角画一个红色矩形。

总结

LCD 显示为后续人机交互打下了基础。下一篇进入触摸输入：GT9147 电容触摸屏驱动。