智能停车收费-------如何用stm32G431结合LCD的uC8230型液晶控制器的驱动程序显示动态二维码

在寒假准备蓝桥杯的过程中，STM32G431顺便做个项目。。。。。。

在STM32G431上使用uC8230液晶控制器显示动态二维码需要以下步骤，分为硬件连接、驱动开发、二维码生成和动态刷新四个主要部分：

一、硬件连接

STM32G431和uC8230之间需要正确的通信接口。通常，这类LCD控制器可能使用SPI或者8080并行接口。查一下uC8230的数据手册，确认接口类型和引脚配置。比如，如果使用SPI，需要连接SCK、MOSI、CS、DC、RST这些引脚，可能还有背光控制。然后确定STM32的GPIO引脚，配置成对应的功能模式，比如SPI的复用功能，或者普通GPIO用于控制信号。

接口选择：

确认uC8230支持的通信接口（通常为SPI或8080并行接口）。

示例SPI连接：

STM32G431 -> uC8230 SPI_SCK -> SCK SPI_MOSI -> SDI GPIO -> CS (片选) GPIO -> DC (数据/命令控制) GPIO -> RST (复位) 引脚配置：

在STM32CubeMX中配置SPI和GPIO引脚，设置SPI模式（CPOL/CPHA）、时钟频率（≤10MHz）.

二、LCD驱动开发

        接下来是软件部分。需要初始化LCD控制器，这包括发送初始化命令序列。可能需要参考uC8230的数据手册，找到正确的初始化命令，比如设置显示方向、像素格式等。然后，需要实现画点函数，这是基础，因为显示二维码本质上是在特定位置绘制黑白点。画点函数需要根据LCD的显存地址或者通过命令写入像素数据。

那就让我们一步一步通过查看uC8230的数据手册规格来写实现：

uC8230 驱动程序（C语言实现） 文件结构 Drivers/ ├── LCD/ │ ├── uc8230.h // 头文件（接口声明） │ └── uc8230.c // 驱动实现         1. 驱动实现 uc8230.c #include "uc8230.h" #include <string.h> static SPI_HandleTypeDef *hspi_lcd; static GPIO_TypeDef *CS_Port, *DC_Port, *RST_Port; static uint16_t CS_Pin, DC_Pin, RST_Pin; static uint8_t lcd_rotation = 0; // 屏幕旋转方向 // 私有函数声明 static void LCD_Reset(void); static void LCD_SetWindow(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1); ============================================== // 底层通信函数 // ============================================== /** * @brief 硬件复位 */ static void LCD_Reset(void) { HAL_GPIO_WritePin(RST_Port, RST_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay(100); HAL_GPIO_WritePin(RST_Port, RST_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(100); } /** * @brief 设置显存窗口 */ static void LCD_SetWindow(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1) { LCD_WriteCommand(0x2A); // 列地址设置 LCD_WriteData(x0 >> 8); LCD_WriteData(x0 & 0xFF); LCD_WriteData(x1 >> 8); LCD_WriteData(x1 & 0xFF); LCD_WriteCommand(0x2B); // 行地址设置 LCD_WriteData(y0 >> 8); LCD_WriteData(y0 & 0xFF); LCD_WriteData(y1 >> 8); LCD_WriteData(y1 & 0xFF); LCD_WriteCommand(0x2C); // 写入GRAM } void LCD_WriteCommand(uint8_t cmd) { HAL_GPIO_WritePin(DC_Port, DC_Pin, GPIO_PIN_RESET); // 命令模式 HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_SPI_Transmit(hspi_lcd, &cmd, 1, 100); HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET); } void LCD_WriteData(uint8_t data) { HAL_GPIO_WritePin(DC_Port, DC_Pin, GPIO_PIN_SET); // 数据模式 HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_SPI_Transmit(hspi_lcd, &data, 1, 100); HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET); } void LCD_WriteMultipleData(uint8_t *data, uint32_t len) { HAL_GPIO_WritePin(DC_Port, DC_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_SPI_Transmit(hspi_lcd, data, len, 1000); HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET); } // ============================================== // 公有函数实现 // ============================================== /** * @brief LCD初始化 * @param hspi: SPI句柄指针 * @param cs_port, cs_pin: 片选引脚 * @param dc_port, dc_pin: 数据/命令控制引脚 * @param rst_port, rst_pin: 复位引脚 */ void LCD_Init(SPI_HandleTypeDef *hspi, GPIO_TypeDef* cs_port, uint16_t cs_pin, GPIO_TypeDef* dc_port, uint16_t dc_pin, GPIO_TypeDef* rst_port, uint16_t rst_pin) { hspi_lcd = hspi; CS_Port = cs_port; CS_Pin = cs_pin; DC_Port = dc_port; DC_Pin = dc_pin; RST_Port = rst_port; RST_Pin = rst_pin; // 硬件复位 LCD_Reset(); // 初始化命令序列 LCD_WriteCommand(0x11); // Sleep Out HAL_Delay(120); LCD_WriteCommand(0x36); // Memory Access Control LCD_WriteData(0x48); // RGB顺序设置 LCD_WriteCommand(0x3A); // Interface Pixel Format LCD_WriteData(0x55); // 16bits/pixel (RGB565) LCD_WriteCommand(0xB1); // Frame Rate Control LCD_WriteData(0x00); LCD_WriteData(0x1B); // 70Hz LCD_WriteCommand(0x29); // Display On } /** * @brief 设置屏幕旋转方向 * @param rotation: 0-3 */ void LCD_SetRotation(uint8_t rotation) { lcd_rotation = rotation % 4; LCD_WriteCommand(0x36); switch(lcd_rotation) { case 0: LCD_WriteData(0x48); // 默认方向 break; case 1: LCD_WriteData(0x28); // 顺时针90度 break; case 2: LCD_WriteData(0x88); // 180度 break; case 3: LCD_WriteData(0xE8); // 逆时针90度 break; } } /** * @brief 全屏填充颜色 */ void LCD_FillScreen(uint16_t color) { LCD_FillRect(0, 0, LCD_WIDTH, LCD_HEIGHT, color); } /** * @brief 绘制单个像素 */ void LCD_DrawPixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color) { if(x >= LCD_WIDTH || y >= LCD_HEIGHT) return; LCD_SetWindow(x, y, x, y); LCD_WriteMultipleData((uint8_t*)&color, 2); } /** * @brief 填充矩形区域 */ void LCD_FillRect(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t color) { if(x + w > LCD_WIDTH || y + h > LCD_HEIGHT) return; LCD_SetWindow(x, y, x + w - 1, y + h - 1); uint32_t total = w * h; uint8_t colorBuf[2] = {color >> 8, color & 0xFF}; // 使用DMA传输优化 HAL_GPIO_WritePin(DC_Port, DC_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET); for(uint32_t i=0; i<total; i++) { HAL_SPI_Transmit(hspi_lcd, colorBuf, 2, 10); } HAL_GPIO_WritePin(CS_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET); } 2. 头文件 uc8230.h #ifndef UC8230_H #define UC8230_H #include "stm32g4xx_hal.h" // 颜色定义 (RGB565格式) #define LCD_WHITE 0xFFFF #define LCD_BLACK 0x0000 #define LCD_RED 0xF800 #define LCD_GREEN 0x07E0 #define LCD_BLUE 0x001F // LCD尺寸定义 #define LCD_WIDTH 240 #define LCD_HEIGHT 320 // 函数声明 void LCD_Init(SPI_HandleTypeDef *hspi, GPIO_TypeDef* cs_port, uint16_t cs_pin, GPIO_TypeDef* dc_port, uint16_t dc_pin, GPIO_TypeDef* rst_port, uint16_t rst_pin); void LCD_SetRotation(uint8_t rotation); void LCD_FillScreen(uint16_t color); void LCD_DrawPixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color); void LCD_FillRect(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t color); void LCD_WriteString(uint16_t x, uint16_t y, const char* str, uint16_t color, uint16_t bg_color); // 底层通信函数（供内部使用） void LCD_WriteCommand(uint8_t cmd); void LCD_WriteData(uint8_t data); void LCD_WriteMultipleData(uint8_t *data, uint32_t len); #endif 三、二维码生成         1、选择二维码库：使用轻量级库 qrcodegen。 // 下载库： github /nayuki/QR-Code-generator // 将以下文件添加到工程： // qrcodegen.c // qrcodegen.h

我做的时候遇到的问题：

                1、二维码生成后的显示不正确。

                2、性能问题导致刷新不够快。

2. 二维码生成与显示代码

        2.1 生成二维码并绘制到LCD

#include "qrcodegen.h" // 定义二维码参数 #define QR_VERSION 10 // 版本号（1~40，版本越高数据容量越大） #define QR_ECC qrcodegen_Ecc_MEDIUM // 容错级别（LOW/MEDIUM/HIGH） #define QR_MODULE_SIZE 2 // 每个二维码模块的像素大小（根据LCD分辨率调整） void DisplayQRCode(const char* text, uint16_t offsetX, uint16_t offsetY) { uint8_t qrData[qrcodegen_BUFFER_LEN_MAX]; uint8_t tempBuffer[qrcodegen_BUFFER_LEN_MAX]; // 生成二维码数据 bool success = qrcodegen_encodeText(text, tempBuffer, qrData, QR_ECC, qrcodegen_VERSION_MIN, QR_VERSION, qrcodegen_Mask_AUTO, true); if (success) { int size = qrcodegen_getSize(qrData); // 遍历每个模块并绘制 for (int y = 0; y < size; y++) { for (int x = 0; x < size; x++) { if (qrcodegen_getModule(qrData, x, y)) { // 绘制黑色模块（放大QR_MODULE_SIZE倍） LCD_FillRect( offsetX + x * QR_MODULE_SIZE, offsetY + y * QR_MODULE_SIZE, QR_MODULE_SIZE, QR_MODULE_SIZE, COLOR_BLACK ); } else { // 绘制白色模块 LCD_FillRect( offsetX + x * QR_MODULE_SIZE, offsetY + y * QR_MODULE_SIZE, QR_MODULE_SIZE, QR_MODULE_SIZE, COLOR_WHITE ); } } } } }

2.2 优化绘制函数

直接使用FillRect替代单点绘制，减少通信开销，这样大大解决了问题出现：

// 在LCD驱动中实现矩形填充函数 void LCD_FillRect(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t color) { LCD_SetWindow(x, y, x + w - 1, y + h - 1); uint32_t total = w * h; LCD_WriteMultipleData((uint8_t*)&color, total * 2); // RGB565需2字节/像素 } // 实现连续数据写入（SPI+DMA优化） void LCD_WriteMultipleData(uint8_t* data, uint32_t len) { HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, data, len); // 使用DMA传输 while (HAL_SPI_GetState(&hspi1) != HAL_SPI_STATE_READY); // 等待传输完成 } 3. 动态刷新实现

        3.1 定时更新内容

// 在main.c中配置定时器（例如1Hz刷新） HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); // 启动TIM3 // 定时器中断回调 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM3) { static uint32_t counter = 0; char dynamicText[32]; sprintf(dynamicText, "COUNT:%lu", counter++); DisplayQRCode(dynamicText, 20, 20); // 在(20,20)位置显示 } }

3.2 防闪烁优化

使用双缓冲机制：

在内存中创建两个帧缓冲区frameBuffer[0]和frameBuffer[1]。

在后台生成完整二维码到非当前显示的缓冲区。

生成完成后，通过DMA快速切换显示。

4. 常见问题解决

4.1 显示模糊或错位

原因：坐标计算错误或模块大小不匹配。

解决：

// 检查LCD_SetWindow函数是否按uC8230的地址格式配置 // 确认QR_MODULE_SIZE与LCD分辨率适配（例如320x240屏，版本10的二维码大小约57模块，57*2=114像素）

4.2 内存不足

现象：程序崩溃或二维码生成失败。

解决：

减少二维码版本（降低QR_VERSION）。

启用STM32G431的CCM内存（高速RAM）：

// 在链接脚本中分配qrcodegen缓冲区到CCM uint8_t qrData[qrcodegen_BUFFER_LEN_MAX] __attribute__((section(".ccmram")));

4.3 刷新速度慢

优化策略：

使用硬件SPI+DMA（而非软件SPI）。

降低颜色深度（如从RGB565改为灰度）。

5. 完整示例代码结构 工程目录/ ├── Drivers/ │ ├── STM32G4xx_HAL_Driver/ │ └── LCD/ │ ├── uC8230.c // LCD驱动 │ └── uC8230.h ├── Middlewares/ │ └── qrcodegen/ // 二维码库 ├── Core/ │ ├── Src/ │ │ ├── main.c // 主循环和定时器配置 │ │ └── qr_display.c// 二维码显示逻辑 │ └── Inc/ │ └── qr_display.h └── STM32G431RETX_FLASH.ld // 链接脚本（扩展CCM内存分配）

通过上述步骤，就可以在STM32G431和uC8230液晶屏上高效显示动态二维码。