并口液晶屏的SPI驱动实验（micropython）

撒飒飒 · 发表于 2025-10-22 17:08:34

从网上捡垃圾淘到几块液晶屏，分辨率256*64，驱动芯片ST7529，手册很容易搞到。本来芯片支持并口，但该屏强制设置成8为并口输出，经仔细比对分析，不能通过在电路板和排线上动手术来实现spi驱动。8位并口接线太多，而且我习惯使用ESP32和micropython来编程，其电平翻转速度堪忧，但是spi速度很快，这也是我采用spi方案(mcp23S17)的原因，此前用I2C方案（mcp23017）特实验成功过，但是屏幕刷新速度较慢。其实采用spi方案的刷新速度也不是很快，10秒刷新一屏，感人！原因是，即使我翻转屏幕一个控制脚的电平，也要写入1个字节，很亏不是么！传输8位并口上的数据也是已写入1个字节，这个倒是不亏。总的来说，实用性不是很强，权当作实验性学习了。

程序代码如下：

from machine import SPI, Pin

import framebuf, my_ufont

import time

class MCP23S17:

def __init__(self, spi, cs_pin=9):

self.spi = spi

self.cs = Pin(cs_pin, Pin.OUT, value=1)

self.init() # 初始化设备

def write_reg(self, addr, val):

"""向指定寄存器写入单个值"""

self.cs.value(0)

self.spi.write(bytes([0x40, addr, val])) # 0x40是写操作控制字节

self.cs.value(1)

def read_reg(self, addr):

"""读取指定寄存器的值"""

self.cs.value(0)

self.spi.write(bytes([0x41, addr])) # 0x41是读操作控制字节

val = self.spi.read(1)[0]

self.cs.value(1)

return val

def get_current_bank(self):

"""检测当前BANK位状态"""

iocon_val = self.read_reg(0x0A)

current_bank = (iocon_val >> 7) & 1

if current_bank == 1:

iocon_val_bank1 = self.read_reg(0x05)

if (iocon_val_bank1 >> 7) & 1 == 1:

return 1

return 0

def force_bank0(self):

"""强制将BANK位切换为0"""

current_bank = self.get_current_bank()

if current_bank == 1:

print("检测到BANK=1，正在切换为BANK=0...")

self.write_reg(0x05, 0x00)

new_bank = self.get_current_bank()

if new_bank == 0:

print("BANK切换为0成功")

else:

print("警告：BANK切换失败")

else:

print("当前BANK=0，无需切换")

def init(self):

"""初始化MCP23S17，配置端口A和B为输出"""

self.force_bank0()

self.write_reg(0x00, 0x00) # IODIRA = 0x00（端口A输出）

self.write_reg(0x01, 0x00) # IODIRB = 0x00（端口B输出）

class ST7529:

def __init__(self, mcp23s17):

self.mcp = mcp23s17

# 控制引脚定义

self.SIGNAL_MAP = {

'A0': 0, # 命令/数据选择

'WR': 1, # 写使能

'RST': 2, #复位

#'CS': 3 #片选，已物理接地

}

self.width = 256

self.height = 64

# 4位灰度 → 5位灰度映射表

#self.gray_map = [0, 2, 4, 6, 8, 10, 13, 14, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31]

# 初始化控制引脚状态（RST=1, A0=0, WR=1）

self.current_gpiob = 1 << self.SIGNAL_MAP['RST']

self.mcp.write_reg(0x13, self.current_gpiob)

self.reset_st7529()

self.init_display()

def set_A0(self, is_data):

"""设置A0引脚（命令/数据模式切换）"""

if is_data:

self.current_gpiob |= (1 << self.SIGNAL_MAP['A0'])

else:

self.current_gpiob &= ~(1 << self.SIGNAL_MAP['A0'])

self.mcp.write_reg(0x13, self.current_gpiob)

def pulse_WR(self):

"""生成WR写脉冲（每个数据必须一次）"""

# 拉低WR

self.current_gpiob &= ~(1 << self.SIGNAL_MAP['WR'])

self.mcp.write_reg(0x13, self.current_gpiob)

# 拉高WR（无延时，硬件足够响应）

self.current_gpiob |= (1 << self.SIGNAL_MAP['WR'])

self.mcp.write_reg(0x13, self.current_gpiob)

def reset_st7529(self):

"""复位液晶屏"""

# 拉低RST

self.current_gpiob &= ~(1 << self.SIGNAL_MAP['RST'])

self.mcp.write_reg(0x13, self.current_gpiob)

time.sleep_ms(200)

# 拉高RST

self.current_gpiob |= (1 << self.SIGNAL_MAP['RST'])

self.mcp.write_reg(0x13, self.current_gpiob)

time.sleep_ms(200)

def init_display(self):

"""初始化液晶屏"""

init_cmds = [

(0x30, []), # Ext = 0

(0x94, []), # Sleep Out

(0xd1, []), # OSC On

(0x20, [0x08]), # Power Control Set

('delay', 20),

(0x20, [0x0B]), # Power Control Set (Booster ON)

('delay', 5),

(0x81, [0x3f, 0x03]), # Electronic Control

(0xca, [0x04, 0x0f, 0x00]), # Display Control

(0xa7, []), # Normal Display

(0xbb, [0x00]), # COM Scan Direction

(0xbc, [0x02, 0x01, 0x02]), # Data Scan Direction

(0x75, [0x00, 0x3f]), # Line Address Set (0-63)

(0x15, [0x00, 0x54]), # Column Address Set

(0x31, []), # Ext = 1

(0x32, [0x00, 0x01, 0x05]), # Analog Circuit Set

(0x20, [0x02, 0x09, 0x11, 0x13, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18,

0x18, 0x19, 0x1a, 0x1b, 0x1c, 0x1d, 0x1d, 0x1f]),

(0x21, [0x02, 0x10, 0x13, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18, 0x19,

0x1a, 0x1b, 0x1b, 0x1c, 0x1c, 0x1d, 0x1e, 0x1f]),

(0x34, []), # Software Initial

(0x30, []), # Ext = 0

(0xaf, []), # Display On

('delay', 100),

# 发送初始化命令

for item in init_cmds:

if item[0] == 'delay':

time.sleep_ms(item[1])

else:

self._write_cmd_fast(item[0])

for data in item[1]:

self._write_data_fast(data)

def _write_cmd_fast(self, cmd):

"""快速写入命令"""

self.set_A0(is_data=False) # 命令模式

self.mcp.write_reg(0x12, cmd) # 数据总线送命令

self.pulse_WR() # 写脉冲锁存

def _write_data_fast(self, data):

"""快速写入数据（每个数据独立锁存）"""

self.set_A0(is_data=True) # 数据模式

self.mcp.write_reg(0x12, data) # 数据总线送数据

self.pulse_WR() # 写脉冲锁存（关键：确保每个数据被正确接收）

def convert_buf_to_display32grey(self, buf):

"""将RGB565格式的图像数据转换为32级灰度格式，只利用一个通道"""

if len(buf) != 255*64*2:

raise ValueError(f"输入buf长度错误！需32640字节，实际{len(buf)}字节")

display_data = []

for row in range(64):

row_start = row * 510

row_buf = buf[row_start : row_start + 510]

if len(row_buf) < 510:

raise ValueError(f"第{row}行数据不足510字节")

row_display = bytearray(255)

disp_pos = 0

for group in range(0, 510, 2):

b0, b1 = row_buf[group], row_buf[group+1]

# 提取B通道值(5位)

# 前字节的低5位就是B值(因为是小端模式)

r_value = b0<<3 #B值要作为高5位写入

row_display[disp_pos] = r_value

disp_pos += 1

display_data.append(row_display)

return display_data

def display_framebuf(self, buf):

"""显示framebuf图像"""

display_data = self.convert_buf_to_display32grey(buf)

self._write_cmd_fast(0x5c) # 进入RAM写入模式

# 逐行逐点显示（每个点独立锁存，确保显示正确）

for row_data in display_data:

for data in row_data:

self._write_data_fast(data)

def clear_display(self, gray=0):

"""清屏（默认黑色，可指定灰度0~31）"""

self._write_cmd_fast(0x5c)

for _ in range(255 * 64):

self._write_data_fast(gray<<3) #要作为高5位写入

def set_contrast(self, contrast):

"""设置对比度"""

self._write_cmd_fast(0x81)

self._write_data_fast(contrast & 0x3f)

self._write_data_fast((contrast >> 6) & 0x7)

# 使用示例

if __name__ == "__main__":

# 初始化SPI（波特率8MHz，根据硬件调整引脚）

spi = SPI(1, baudrate=40_000_000, sck=3, mosi=10, miso=6)

mcp23s17 = MCP23S17(spi=spi, cs_pin=2)

# 初始化显示屏

lcd = ST7529(mcp23s17)

# 创建framebuf（256×64分辨率，RGB565彩色，实际是利用蓝色通道作为5位灰度来传递数据和显示）

buf_size = 255*64*2 # 64行×510字节/行

buf = bytearray(buf_size)

fb = framebuf.FrameBuffer(buf, 255, 64, framebuf.RGB565)

#font = my_ufont.BMFont("simsun12.bmf", fb, 255, 64)

# 绘制测试内容

fb.fill(0) # 清屏（白色）

#32位灰度下，以下对颜色的设置值在0~31!实质是利用蓝色通道

#font.text2buf('我爱大家清屏Hello World!', 0, 30, 13, 0)

#fb.text("Hello World!", 10, 10, 23) # 黑色文字

fb.fill_rect(210, 30, 40, 20, 5) # 灰色矩形

#fb.line(100, 30, 200, 50, 31) # 黑色线段

# 显示图像

lcd.display_framebuf(buf)

print("显示完毕")

其中的fb.text()直接利用framebuf里的函数，只能输出固定大小的应为字符。font = my_ufont.BMFont("simsun12.bmf", fb, 255, 64)和font.text2buf('我爱大家清屏Hello World!', 0, 30, 13, 0)则可以输出汉字和字母，其大小和字体由我自己生成的字库来决定，而生成字库也是用自编的mpy代码读取PC系统的任意字库。为了使本帖简化，就暂不详细说明如何生成字库了。