代码收藏家技术教程 2024-12-12

使用STM32F429单片机运行TouchGFX

本文记录下如何使用STM32F429单片机运行TouchGFX，同时记录下使用STM32CUBEMX和STM32CUBEIDE开发工具进行TouchGFX开发的具体过程。

STM32F429是ST公司推出的基于ARM Cortex-M4核的微控制器，主频最高180MHz，运行嵌入式GUI性能足够，带有LTDC、DMA2D等专用图形应用硬件，使得开发嵌入式GUI更方便。

TouchGFX是ST推出的一款现代嵌入式GUI，只能运行在STM32系列单片机上，作为STM32开发库之一，同时具有完善的设计开发工具，免费给用户使用，没有任何限制。

1.版本选择

我使用的软件版本为：STM32CubeIDE 1.11.2、STM32CubeMX 6.7.0、TouchGFX 4.21.1 Designer。直接从ST官网下载这些软件即可，也可以下载最新版本。

2.新建项目(使用STM32CubeMX配置STM32CubeIDE项目)

打开STM32CubeMX，选择“Start My project from MCU”。

通过单片机型号搜索单片机，我使用的单片机是STM32F429IIT6，选择单片机型号后，点击“Start Project”。

出现如下界面，该界面是MX的硬件配置界面，在这里我们可以配置单片机的时钟、引脚功能、外设以及软件包。这里我先不配置硬件，硬件配置等之后再配置。

切换到Project Manager选项卡，在这里设置项目名、路径以及一些必要的设置。配置项目名及路径。

切换到Code Generator，根据下图配置，一个是选择“仅复制必要的库文件”，一个是勾选“配置外设生成的初始化代码放在单独的.c/.h中”。点击右上角的“GENERATE CODE”，生成项目文件。

生成的项目目录如下，等后面加入软件包，这里会相应多出其它文件夹，点击.project即可打开STM32CubeIDE项目。

打开STM32CubeIDE后，项目界面如下，main.c在Core->Src中，这里是存放单片机的应用代码。在这里直接双击MX图标，能直接打开该项目的MX进行硬件及软件包配置，以后再次打开该项目时，直接点击上图中的.project即可，MX在IDE中直接打开即可，包括之后用到的TouchGFX Designer也可以直接在IDE中启动，这样开发项目就会变得更快速、简洁。使用STM32CubeIDE开发STM32的一大好处也是STM32CubeIDE集成度高，集成了很多第三方软件。

到此，使用STM32CubeMX配置STM32CubeIDE项目已经完成，接下来通过MX配置单片机的硬件及软件包。双击IDE中是.ioc，打开MX进行相关配置。

3.运行TouchGFX需要的相关的配置

3.1 时钟配置

先配置时钟，这里我使用芯片内部16M RC振荡，然后输入168M，MX会自动计算其它时钟频率，这里使用MX计算的频率。

不过有一点需要注意，因为我们驱动TouchGFX使用LTDC外设，就要注意LCD-TFT的时钟，如果你使用LTDC驱动液晶屏有问题，屏幕花屏或是显示错位，则注意调整一下这边的时钟，将LCD-TFT时钟降低试试。

3.2 安装TouchGFX软件包

我这里目的是使用单片机驱动TouchGFX，那这里只记录下驱动TouchGFX需要的一些配置。之前我照着网上的一些教程配置，为了驱动起TouchGFX，很多说需要使用freeRTOS操作系统。但驱动TouchGFX，操作系统并不是必须的，裸机一样跑起来，放在定时器中断定时运行或直接放在主函数里都可以，只要运行TouchGFX的代码，就能跑起来。

首先我们先安装TouchGFX软件包，打开软件包安装界面如下：

打开Manage Software Packs后，弹出软件包管理界面，在这里包含着STM32所有能够使用的软件包，而且这些软件包是官方的，是在STM32上优化过的软件包。这些软件包能够直接使用，IDE会·生成直接能够调用的代码，大大省去开发者的移植过程。

在这里直接选择版本安装就行，注意版本不要太老了。我这里选择4.21.1版本。由于我安装过了，这里是安装过后的截图。

安装了 TouchGFX后，在MX的配置栏会出现TouchGFX的配置项，具体配置下面再讲。

3.3 TouchGFX配置

接下来是具体的配置过程，按照配置栏从上往下一项项说。

3.3.1 System Core->Sys

这里Debug配置为Serial Wire，因为我使用的是SWD下载器。Timebase Source选择TIM6，用作HAL库的时基，HAL库里有延时函数一类的需要用到定时器，我这里随便给了个TIM6，选择其它的都行，只要确保不和其它应用冲突。这里配置定时器和TouchGFX无关。

3.3.2 Connectivity->FMC

‌FMC（Flexible Memory Controller）‌是一种内存控制器，主要用于管理不同类型的存储设备，包括SRAM、DRAM、NAND Flash和NOR Flash等。这里我用来控制外部SRAM芯片，扩展内存。为什么要扩展内存呢，当然是单片机内部内存不够用了。STM32F429型号的单片机内部RAM是256KB，我使用的液晶屏的分辨率是480*272=130560‬，大概130KB，而每个点需要2个字节存储颜色信息（RGB565，下面会讲到），这样就需要480*272*2=261120=255KB，内存肯定是不够的，况且你肯定多多少少还要运行其它任务，不可能驱动个屏幕就完事了，其它任务可能也会消耗很多内存。所以，使用外部RAM芯片扩展内存是必要的。

我参考的是正点原子的开发板，内存扩展芯片和屏幕接口和正点原子的一样。内存扩展芯片是W9825G6KH-6。FMC具体的配置见下图：

3.3.3 Multimedia->DMA2D

STM32F429单片机具有专用的 Chrom-ART Accelerator和用于增强的图形内容创建硬件加速DMA2D，说白了， DMA2D是为了加速2维图像（当然它也没有3维图形加速器）而设计的硬件，主要用于图片的处理与传输。DMA2D能够将内存中的图像数据直接搬运到输出接口，不占用CPU资源，大大增加了图像处理效率。TouchGFX是需要DMA2D来加速图形处理。

正点原子液晶屏是RGB接口，而且是RGB565接口，也就是说，Red用了5根线，Green用了6根线，Blue用了5根线。为什么使用RGB565而不用RGB666、RGB888，因为对于一般显示而言，RGB565颜色个数足够（2^16=65536种）,而且硬件接线也减少。DMA2D具体配置如下：

3.3.4 Multimedia->LTDC

‌ LTDC（LCD-TFT Display Controller）是一种显示接口，主要用于连接TFT屏幕。LTDC是并行接口，主要用于驱动RGB接口屏幕。我使用的是RGB565接口的液晶屏，和正点原子RGB液晶屏接口一样。具体配置如下图所示，这些参数都是液晶屏驱动芯片决定的，驱动芯片手册上都有具体数据，感兴趣可以深入研究。

层配置：

我不需要过多的图像运算，这里选择1 layer。内存地址设置为0xC0000000，这个地址是FMC存储区域5，外部RAM芯片的寻址地址。

中断配置与IO配置：

3.3.5 Computing->CRC

使用TouchGFX必须要开启CRC，实测不开启CRC的话TouchGFX不运行。关于这个CRC为什么一定要开启才能使用TouchGFX，有可能TouchGFX内核确实用到CRC校验，网上也有人说是为了防止其它家芯片移植TouchGFX而用CRC识别芯片。具体作用我不清楚，反正就是要开启CRC。

3.3.6 Software Packs

最后配置TouchGFX软件包，我使用双缓存，Start Address设置为0xC0000000，和之前的LTDC地址设置一样。

至此，TouchGFX的MX配置已经到此结束，配置参数还是比较多的。直接Ctrl+s保存，MX会自动生成IDE代码，代码能够直接编译，但想要让液晶屏显示图形，还需要一些工作。

4.液晶屏背光驱动

液晶屏需要背光才能显示，我使用的液晶屏内置背光驱动电路，只需给背光驱动电路一个高电平，背光就可点亮。背光IO口使用PB5，直接配置PB5高电平即可。如果想调节背光亮度，就要使用PWM（硬件或软件）控制，这个我就不多说了。

5.设计TouchGFX界面

TouchGFX官方提供了UI设计工具TouchGFX Designer，使用UI设计工具能够大大提高UI开发效率。我们回到STM32CubeIDE的主界面，会发现目录里多了个TouchGFX的文件夹，这个就是MX生成的TouchGFX软件包，里面放着TouchGFX所需用到的应用代码，是开放给用户使用的。使用MX第一次生成TouchGFX代码后，你只会看到TouchGFX文件夹下只有一个ApplicationTemplate.touchgfx.part的文件，直接双击这个文件，就能打开TouchGFX Designer。等保存了TouchGFX的界面后，就会出现control.touchgfx这个文件，之后打开这个文件编辑界面即可（我是这样操作的）。