Arduino驅動ILI9341彩屏（一）——顏色問題

 

最近在淘寶的店鋪上淘到了一塊ILI9341的彩色液晶屏，打算研究一下如何使用。

淘寶店鋪購買屏幕以後有附源代碼可供下載，代碼質量慘不忍睹，各類縮進不規範就不說了，先拿來試一下吧。

這是淘寶店鋪代碼的核心部分：

void setup()
{
  Lcd_Init();
 //LCD_Clear(0xf800);
}

void loop()
{  
   LCD_Clear(0xf800);
   LCD_Clear(0x07E0);
   LCD_Clear(0x001F);
  /*   
  for(int i=0;i<1000;i++)
  {
    Rect(random(300),random(300),random(300),random(300),random(65535)); // rectangle at x, y, with, hight, color
  }*/
  
//  LCD_Clear(0xf800);
}

代碼裏面的setup()和loop()是arduino特有的主函數，和普通C程序的main()函數同樣。

setup()函數在開機時只運行一次，運行完以後就開始循環運行loop()函數。

程序先在setup()函數裏作了一下初始化操做Lcd_Init()，接着開始連續用不一樣顏色清屏。

這裏的LCD_Clear()就是清屏函數了，原型以下：

void LCD_Clear(unsigned int j)                   
{    
  unsigned int i,m;
 Address_set(0,0,240,320);
  //Lcd_Write_Com(0x02c); //write_memory_start
  //digitalWrite(LCD_RS,HIGH);
  digitalWrite(LCD_CS,LOW);


  for(i=0;i<240;i++)
    for(m=0;m<320;m++)
    {
      Lcd_Write_Data(j>>8);
      Lcd_Write_Data(j);

    }
  digitalWrite(LCD_CS,HIGH);   
}

縮進不規範就不吐槽了(；へ：)，連變量名都起得亂七八糟，簡直慘不忍睹。稍微重寫了一下函數，長這樣：

void LCD_Clear(unsigned int color){
  Address_set(0,0,240,320);
  digitalWrite(LCD_CS,LOW);
  for(int i=0;i<240;i++){
    for(int m=0;m<320;m++){
      Lcd_Write_Data(color>>8);
      Lcd_Write_Data(color);
    }
  }
  digitalWrite(LCD_CS,HIGH);
}

這個函數先使用Address_set()設置了刷新區域，而後把LCD_CS針腳電壓拉低，以後循環寫入color。

color分兩次寫入，一次寫入高八位(16位整形前面8個bit)，一次寫入低八位。

看上去好像沒什麼問題，但loop()函數中LCD_Clear()倒是直接用十六進制寫入的。

寫一個RGB()函數把RGB顏色轉換成十六進制，不是更人性化嗎？

讀了一遍源代碼，結果然的找到了店家的RGB函數：

int RGB(int r,int g,int b)
{return r << 16 | g << 8 | b;
}

仍是不規範的縮進(╯︵╰)。但有總比沒有好，輸出紅色試一下：

void setup()
{
  Lcd_Init();
  LCD_Clear(RGB(255,0,0));
}

void loop()
{  
   //nothing
}

出故障了。

 

 

 

Arduino重啓後，屏幕輸出了黑色！再試着排除一下故障，把RGB(255,0,0)改爲RGB(0,255,0)，輸出綠色試試：

 

 

 

 

結果輸出了橙色！

以後我又反覆嘗試了，沒有一次輸出正確的顏色。莫非是這個RGB()函數有問題，淘寶店鋪才用十六進制數字？

再仔細推導了一下：return r << 16 | g << 8 | b;把紅色左移16位，綠色左移8位，藍色不動，因此合成的二進制應該是這樣的：

RRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB

R表明紅色位，G表明綠色位，B表明藍色位，每種顏色8位，總共24位。計算了一下可能性：

 

 

 總共1677萬種可能，也就是1677萬種顏色，這就是普通電腦的真彩顏色。但LCD_Clear()函數是這麼寫的：

Lcd_Write_Data(color>>8);
Lcd_Write_Data(color);

總的只能寫入十六個bit，也就是16位，這和24位對不上號啊？

再回頭看了一下，店鋪代碼的setup()函數中有這樣一行白色清屏指令：

//LCD_Clear(0xf800);

0xf800換算成十進制，是63488，有沒有感受很接近一個數？

沒錯，就是65535，單個16位無符號整數的最大儲存範圍。

16位整型變量，顧名思義就是用16個0和1組成的變量。能夠儲存的整數範圍是-32768 ~ 32767，32768 + 32767恰好等於65535，換算到二進制，就是1111111111111111,16個1。

 

這時，真相出現了——這臺機器所採用的，是16位顏色，也被成爲RGB565顏色模式。

 

早期的16位計算機因爲架構的設計，一次只能處理一個16位二進制數。而圖形顯示對速度要求特別高，因此一個像素必需要用一個16進制數來表示，也就是16位顏色。

若是用採用24位顏色，就須要兩個16進制數，也就是2Bytes，速度就慢了一半。

而每一個像素都是使用紅黃藍三基色來顯示的，因此一個16進制數必須分3份，來分別表示紅、黃、藍的數據。

這就出現了一個問題：

16 / 3 = 5.33333

紅黃藍三種顏色平均佔用5.33333個bit。

可bit是計算機存儲的基本單位，要麼是1，要麼是0，不能再分割。必需要有一種顏色多用一個位，才能充分單個利用16進制整數。

人體的綠色視錐細胞比較敏感，正好，那綠色就用6位，紅色藍色就用5位吧。

這就是著名的RGB565模式，總共能存儲65535種顏色。

早期的遊戲都採用這種模式，因此顏色不夠豐富，頗有特點：

 

 

 

 這塊ILI9341顯示屏模塊（注意不是ILI9341芯片自己）也恰好只有16根數據引腳，因此就採用了這種RGB565的顏色模式。

找到了問題，那就改一下程序吧：

int RGB(int r,int g,int b)
{
  return r << 11 | g << 5 | b;
}

光改RGB()函數還不夠，如今使用了RGB565模式，因此綠色範圍是從0-63，紅色、藍色的範圍是0-31。

因此還得改setup裏面的清屏函數：

void setup()
{
  Lcd_Init();
  LCD_Clear(RGB(0,63,0));
}

從新下載了程序，屏幕成功顯示，輸出了正確的綠色！⁄(⁄⁄•⁄ω⁄•⁄⁄)⁄

 

 

 那麼問題來了，開頭店家給的LCD_Clear(0xf800)這條清屏指令，是怎麼來的？畢竟他連RGB565都不知道呢！

這是我提供的一種可能性：

「0xf600試一下?」

「不行，太灰了！」

「那0xf700呢？」

「仍是不行！老闆，咱們都試了一下午了，確定是屏幕壞了！」

「加油，還差一點點了，確定能夠的！」

「0xf800好像還行，可是仍是有點灰！」

「不要緊，反正買家能點亮屏幕就行，其餘的咱們無論！」

「……」

因此這家淘寶店鋪根本不知道本身在買什麼。ヽ(￣▽￣)ﾉ