abstracting display, touch and sd
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Adolfo Reyna
405
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405
lib/st7789/st7789.c
Normal file
@@ -0,0 +1,405 @@
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/*
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* Copyright (c) 2021 Arm Limited and Contributors. All rights reserved.
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*
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* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
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*
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* ST7789 TFT LCD Display Driver
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*/
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#include <stdio.h>
|
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#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
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|
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#include "hardware/gpio.h"
|
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#include "hardware/spi.h"
|
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#include "pico/binary_info.h"
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#include "pico/stdlib.h"
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|
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#include "st7789.h"
|
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// ST7789 Commands
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||||
#define ST7789_NOP 0x00
|
||||
#define ST7789_SWRESET 0x01
|
||||
#define ST7789_RDDID 0x04
|
||||
#define ST7789_RDDST 0x09
|
||||
|
||||
#define ST7789_SLPIN 0x10
|
||||
#define ST7789_SLPOUT 0x11
|
||||
#define ST7789_PTLON 0x12
|
||||
#define ST7789_NORON 0x13
|
||||
|
||||
#define ST7789_INVOFF 0x20
|
||||
#define ST7789_INVON 0x21
|
||||
#define ST7789_DISPOFF 0x28
|
||||
#define ST7789_DISPON 0x29
|
||||
#define ST7789_CASET 0x2A
|
||||
#define ST7789_RASET 0x2B
|
||||
#define ST7789_RAMWR 0x2C
|
||||
#define ST7789_RAMRD 0x2E
|
||||
|
||||
#define ST7789_PTLAR 0x30
|
||||
#define ST7789_VSCRDEF 0x33
|
||||
#define ST7789_MADCTL 0x36
|
||||
#define ST7789_VSCRSADD 0x37
|
||||
#define ST7789_COLMOD 0x3A
|
||||
|
||||
#define ST7789_MADCTL_MY 0x80
|
||||
#define ST7789_MADCTL_MX 0x40
|
||||
#define ST7789_MADCTL_MV 0x20
|
||||
#define ST7789_MADCTL_ML 0x10
|
||||
#define ST7789_MADCTL_RGB 0x00
|
||||
|
||||
#define ST7789_RDID1 0xDA
|
||||
#define ST7789_RDID2 0xDB
|
||||
#define ST7789_RDID3 0xDC
|
||||
#define ST7789_RDID4 0xDD
|
||||
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||||
static const struct st7789_config *config;
|
||||
static uint16_t width;
|
||||
static uint16_t height;
|
||||
static uint16_t x_offset;
|
||||
static uint16_t y_offset;
|
||||
|
||||
static inline void cs_select() {
|
||||
if (config->gpio_cs >= 0) {
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
gpio_put(config->gpio_cs, 0);
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline void cs_deselect() {
|
||||
if (config->gpio_cs >= 0) {
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
gpio_put(config->gpio_cs, 1);
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline void dc_command() {
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
gpio_put(config->gpio_dc, 0);
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline void dc_data() {
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
gpio_put(config->gpio_dc, 1);
|
||||
asm volatile("nop \n nop \n nop");
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline void reset_pulse() {
|
||||
gpio_put(config->gpio_rst, 1);
|
||||
sleep_ms(5);
|
||||
gpio_put(config->gpio_rst, 0);
|
||||
sleep_ms(20);
|
||||
gpio_put(config->gpio_rst, 1);
|
||||
sleep_ms(150);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void write_command(uint8_t cmd) {
|
||||
dc_command();
|
||||
cs_select();
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, &cmd, 1);
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void write_data(const uint8_t *data, size_t len) {
|
||||
dc_data();
|
||||
cs_select();
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, data, len);
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void write_command_with_data(uint8_t cmd, const uint8_t *data, size_t len) {
|
||||
write_command(cmd);
|
||||
write_data(data, len);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void set_window(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1) {
|
||||
uint8_t data[4];
|
||||
|
||||
// Add offsets for display positioning
|
||||
x0 += x_offset;
|
||||
x1 += x_offset;
|
||||
y0 += y_offset;
|
||||
y1 += y_offset;
|
||||
|
||||
// Column address set
|
||||
data[0] = (x0 >> 8) & 0xFF;
|
||||
data[1] = x0 & 0xFF;
|
||||
data[2] = (x1 >> 8) & 0xFF;
|
||||
data[3] = x1 & 0xFF;
|
||||
write_command_with_data(ST7789_CASET, data, 4);
|
||||
|
||||
// Row address set
|
||||
data[0] = (y0 >> 8) & 0xFF;
|
||||
data[1] = y0 & 0xFF;
|
||||
data[2] = (y1 >> 8) & 0xFF;
|
||||
data[3] = y1 & 0xFF;
|
||||
write_command_with_data(ST7789_RASET, data, 4);
|
||||
|
||||
// Write to RAM
|
||||
write_command(ST7789_RAMWR);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_init(const struct st7789_config *c, uint16_t w, uint16_t h) {
|
||||
config = c;
|
||||
width = w;
|
||||
height = h;
|
||||
|
||||
// Set offsets for 240x240 display on ST7789
|
||||
// The Adafruit 1.54" TFT needs these offsets
|
||||
x_offset = 0;
|
||||
y_offset = 80; // 240x240 display with 80 pixel row offset
|
||||
|
||||
// Initialize SPI
|
||||
spi_init(config->spi, 62500 * 1000); // 62.5 MHz
|
||||
gpio_set_function(config->gpio_din, GPIO_FUNC_SPI);
|
||||
gpio_set_function(config->gpio_clk, GPIO_FUNC_SPI);
|
||||
|
||||
// Initialize CS pin
|
||||
if (config->gpio_cs >= 0) {
|
||||
gpio_init(config->gpio_cs);
|
||||
gpio_set_dir(config->gpio_cs, GPIO_OUT);
|
||||
gpio_put(config->gpio_cs, 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Initialize DC pin
|
||||
gpio_init(config->gpio_dc);
|
||||
gpio_set_dir(config->gpio_dc, GPIO_OUT);
|
||||
|
||||
// Initialize RST pin
|
||||
gpio_init(config->gpio_rst);
|
||||
gpio_set_dir(config->gpio_rst, GPIO_OUT);
|
||||
|
||||
// Initialize backlight pin
|
||||
gpio_init(config->gpio_bl);
|
||||
gpio_set_dir(config->gpio_bl, GPIO_OUT);
|
||||
gpio_put(config->gpio_bl, 1); // Turn on backlight
|
||||
|
||||
// Reset display
|
||||
reset_pulse();
|
||||
|
||||
// Software reset
|
||||
write_command(ST7789_SWRESET);
|
||||
sleep_ms(150);
|
||||
|
||||
// Out of sleep mode
|
||||
write_command(ST7789_SLPOUT);
|
||||
sleep_ms(10);
|
||||
|
||||
// Set color mode to 16-bit (RGB565)
|
||||
uint8_t colmod_data = 0x05;
|
||||
write_command_with_data(ST7789_COLMOD, &colmod_data, 1);
|
||||
sleep_ms(10);
|
||||
|
||||
// Memory data access control
|
||||
uint8_t madctl_data = ST7789_MADCTL_MX | ST7789_MADCTL_MY | ST7789_MADCTL_RGB;
|
||||
write_command_with_data(ST7789_MADCTL, &madctl_data, 1);
|
||||
|
||||
// Normal display mode on
|
||||
write_command(ST7789_NORON);
|
||||
sleep_ms(10);
|
||||
|
||||
// Display on
|
||||
write_command(ST7789_DISPON);
|
||||
sleep_ms(10);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_fill(uint16_t color) {
|
||||
set_window(0, 0, width - 1, height - 1);
|
||||
|
||||
dc_data();
|
||||
cs_select();
|
||||
|
||||
// Send color data in chunks for better performance
|
||||
uint8_t data[2] = {(color >> 8) & 0xFF, color & 0xFF};
|
||||
uint32_t pixel_count = width * height;
|
||||
|
||||
// Send pixels in batches
|
||||
uint8_t buffer[256]; // 128 pixels at a time
|
||||
for (int i = 0; i < 128; i++) {
|
||||
buffer[i * 2] = data[0];
|
||||
buffer[i * 2 + 1] = data[1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
uint32_t full_chunks = pixel_count / 128;
|
||||
uint32_t remaining = pixel_count % 128;
|
||||
|
||||
for (uint32_t i = 0; i < full_chunks; i++) {
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, buffer, 256);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (remaining > 0) {
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, buffer, remaining * 2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_put(uint16_t color) {
|
||||
uint8_t data[2] = {(color >> 8) & 0xFF, color & 0xFF};
|
||||
|
||||
dc_data();
|
||||
cs_select();
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, data, 2);
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_set_cursor(uint16_t x, uint16_t y) {
|
||||
set_window(x, y, width - 1, height - 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_write(const uint16_t *data, size_t len) {
|
||||
dc_data();
|
||||
cs_select();
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < len; i++) {
|
||||
uint8_t bytes[2] = {(data[i] >> 8) & 0xFF, data[i] & 0xFF};
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, bytes, 2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_vertical_scroll(uint16_t row) {
|
||||
uint8_t data[2] = {(row >> 8) & 0xFF, row & 0xFF};
|
||||
write_command_with_data(ST7789_VSCRSADD, data, 2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_draw_pixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color) {
|
||||
if (x >= width || y >= height) return;
|
||||
set_window(x, y, x, y);
|
||||
uint8_t data[2] = {(color >> 8) & 0xFF, color & 0xFF};
|
||||
dc_data();
|
||||
cs_select();
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, data, 2);
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_draw_rect(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t color) {
|
||||
// Top and bottom horizontal lines
|
||||
st7789_fill_rect(x, y, w, 1, color);
|
||||
st7789_fill_rect(x, y + h - 1, w, 1, color);
|
||||
// Left and right vertical lines
|
||||
st7789_fill_rect(x, y, 1, h, color);
|
||||
st7789_fill_rect(x + w - 1, y, 1, h, color);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_fill_rect(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t color) {
|
||||
if (x >= width || y >= height) return;
|
||||
if (x + w > width) w = width - x;
|
||||
if (y + h > height) h = height - y;
|
||||
|
||||
set_window(x, y, x + w - 1, y + h - 1);
|
||||
|
||||
dc_data();
|
||||
cs_select();
|
||||
|
||||
uint8_t data[2] = {(color >> 8) & 0xFF, color & 0xFF};
|
||||
uint32_t pixel_count = w * h;
|
||||
|
||||
// Send pixels in batches
|
||||
uint8_t buffer[256];
|
||||
for (int i = 0; i < 128; i++) {
|
||||
buffer[i * 2] = data[0];
|
||||
buffer[i * 2 + 1] = data[1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
uint32_t full_chunks = pixel_count / 128;
|
||||
uint32_t remaining = pixel_count % 128;
|
||||
|
||||
for (uint32_t i = 0; i < full_chunks; i++) {
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, buffer, 256);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (remaining > 0) {
|
||||
spi_write_blocking(config->spi, buffer, remaining * 2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
cs_deselect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_draw_circle(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t r, uint16_t color) {
|
||||
int16_t f = 1 - r;
|
||||
int16_t ddF_x = 1;
|
||||
int16_t ddF_y = -2 * r;
|
||||
int16_t x = 0;
|
||||
int16_t y = r;
|
||||
|
||||
st7789_draw_pixel(x0, y0 + r, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0, y0 - r, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 + r, y0, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 - r, y0, color);
|
||||
|
||||
while (x < y) {
|
||||
if (f >= 0) {
|
||||
y--;
|
||||
ddF_y += 2;
|
||||
f += ddF_y;
|
||||
}
|
||||
x++;
|
||||
ddF_x += 2;
|
||||
f += ddF_x;
|
||||
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 + x, y0 + y, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 - x, y0 + y, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 + x, y0 - y, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 - x, y0 - y, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 + y, y0 + x, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 - y, y0 + x, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 + y, y0 - x, color);
|
||||
st7789_draw_pixel(x0 - y, y0 - x, color);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_fill_circle(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t r, uint16_t color) {
|
||||
int16_t f = 1 - r;
|
||||
int16_t ddF_x = 1;
|
||||
int16_t ddF_y = -2 * r;
|
||||
int16_t x = 0;
|
||||
int16_t y = r;
|
||||
|
||||
st7789_fill_rect(x0 - r, y0, 2 * r + 1, 1, color);
|
||||
|
||||
while (x < y) {
|
||||
if (f >= 0) {
|
||||
y--;
|
||||
ddF_y += 2;
|
||||
f += ddF_y;
|
||||
}
|
||||
x++;
|
||||
ddF_x += 2;
|
||||
f += ddF_x;
|
||||
|
||||
st7789_fill_rect(x0 - x, y0 + y, 2 * x + 1, 1, color);
|
||||
st7789_fill_rect(x0 - x, y0 - y, 2 * x + 1, 1, color);
|
||||
st7789_fill_rect(x0 - y, y0 + x, 2 * y + 1, 1, color);
|
||||
st7789_fill_rect(x0 - y, y0 - x, 2 * y + 1, 1, color);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void st7789_draw_line(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1, uint16_t color) {
|
||||
int16_t dx = abs(x1 - x0);
|
||||
int16_t dy = abs(y1 - y0);
|
||||
int16_t sx = (x0 < x1) ? 1 : -1;
|
||||
int16_t sy = (y0 < y1) ? 1 : -1;
|
||||
int16_t err = dx - dy;
|
||||
|
||||
while (1) {
|
||||
st7789_draw_pixel(x0, y0, color);
|
||||
|
||||
if (x0 == x1 && y0 == y1) break;
|
||||
|
||||
int16_t e2 = 2 * err;
|
||||
if (e2 > -dy) {
|
||||
err -= dy;
|
||||
x0 += sx;
|
||||
}
|
||||
if (e2 < dx) {
|
||||
err += dx;
|
||||
y0 += sy;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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