瑞芯微RK3568适配1.8英寸ST7735S SPI屏幕教程

 在工业 HMI、便携检测等场景中，“小屏大作”已成为刚需。传统方案往往存在性能不足或扩展复杂的问题，而飞凌嵌入式 OK3568-C 开发板（搭载 RK3568 四核 A55 2.0GHz 处理器）凭借原生 3 路 SPI、84 路 GPIO 及开源 Linux 5.10 SDK，让“点亮一块 SPI 屏幕”如同“喝杯咖啡般轻松便捷”。本文以 1.8 英寸 ST7735S 彩屏为例，手把手带您从 0 到 1 完成适配，全程仅需 15 分钟。

RK3568核心板

图：飞凌嵌入式RK3568核心板

1. 硬件准备
2. 引脚连接
3. 设备树配置
4. 驱动开发
5. 编译测试

一、OK3568-C 开发板亮点速览

处理器性能
RK3568 四核 Cortex-A55 架构，搭配 Mali-G52-2EE GPU，1TOPS NPU，主频高达 2.0GHz
显示接口
支持 RGB、LVDS、MIPI DSI、HDMI、eDP，并可扩展软件 SPI/QSPI 屏幕
外设接口
3 路 SPI（最高速率 50MHz）、6 路 UART、2 路 CAN、2 路千兆以太网、PCIe 3.0
系统支持
Linux4.19/5.10、Android11、Ubuntu20.04/22.04、Debian11、OpenHarmony4.1等
可靠性认证
通过 CE/FCC/ROHS 认证，工业级宽温设计（-40℃~+85℃）

二、硬件基础信息

1、屏幕参数

  • 驱动芯片：ST7735S
  • 分辨率：128×160，支持 26 万色、65K 色（16-bit RGB565 格式）
  • 接口类型：4 线 SPI（包含 CS/DC/RES/SCL/SDA 引脚），背光 BL 独立控制
  • 工作电压：3.3V（VCC引脚，不可接5V）
  • 通信速率：最高支持 50MHz SPI 时钟
1.8英寸ST7735S屏幕接口示意图

图1：1.8英寸ST7735S RGB TFT LCD屏幕接口引脚定义

2、硬件连接方案

屏幕引脚与 OK3568 的连接关系需严格对应，确保 SPI 通信与 GPIO 控制正常，连接表如下：

屏幕引脚 连接目标（OK3568） 功能说明 注意事项
VCC 3.3V 电源 为屏幕提供工作电压 必须接3.3V，不可接5V，避免烧毁屏幕
GND GND 电源共地，确保电压稳定性 必须可靠接地，否则可能出现显示异常
BL 3.3V 电源 屏幕背光控制 软件未配置时直接接3.3V实现背光常亮
CS spi0_cs0 SPI0 片选0引脚 低电平时选中当前SPI从设备
DC GPIO3_A2 数据/命令控制引脚 高电平传输数据，低电平传输命令
RES GPIO3_B3 屏幕复位引脚 上电后需拉低复位，复位完成后拉高
SCL spi0_clk SPI0 时钟引脚 提供SPI同步通信时钟，最高50MHz
SDA spi0_mosi SPI0 主发从收引脚 传输SPI命令与显示数据
重要操作提醒：
  1. 接线前必须断开 OK3568 开发板电源，严禁带电接线！
  2. 接线完成后需反复核对引脚对应关系，确认无误后再上电
  3. VCC引脚务必接3.3V，接5V会直接烧毁ST7735S芯片
  4. 所有GND引脚需可靠连接，避免出现供电不稳导致的显示异常

三、设备树配置

设备树用于向内核描述 SPI0 与屏幕的硬件资源，需在 OK3568 设备树中添加以下配置：

&spi0 {
    pinctrl-names = "default", "high_speed";
    pinctrl-0 = <&spi0m1_cs0 &spi0m1_pins>;
    pinctrl-1 = <&spi0m1_cs0 &spi0m1_pins_hs>;
    status = "okay";

    spi@0 {
        compatible = "sitronix,st7735r";
        reg = <0>;
        dc-gpios =  <&gpio3 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        reset-gpios = <&gpio3 RK_PB3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        spi-max-frequency = <50000000>;
        rotation = <0>;
    };
}
配置关键说明：
  • compatible：必须设置为 "sitronix,st7735r"，与内核驱动的兼容性字段匹配，ST7735S兼容ST7735R驱动
  • dc-gpios/reset-gpios：RK_PA2对应硬件连接的GPIO3_A2，RK_PB3对应GPIO3_B3，需与实际接线一致
  • spi-max-frequency：设置为50000000（50MHz），不可超过ST7735S支持的最大速率
  • rotation：可根据实际需求设置旋转角度，支持0°、90°、180°、270°四个方向
  • bgr：若屏幕显示颜色异常（如红色变蓝色），可添加或删除该属性调整颜色格式

四、内核驱动配置与开发

需开启内核 Framebuffer 相关配置，并添加 ST7735S 驱动代码，实现屏幕初始化与显示控制。推荐使用内核自带的 FB_TFT 框架，无需从零开发驱动。

1、内核配置使能

通过make menuconfig进入内核配置界面，开启以下选项（路径：Device Drivers → Graphics support → Frame buffer Devices）：

  • CONFIG_FB_TFT=y：使能 FB_TFT 框架（基础显示框架，必须开启）
  • CONFIG_FB_TFT_ST7735R=y：使能 ST7735R 驱动（兼容 ST7735S，必须开启）
  • CONFIG_DRM_TINYDRM=y：使能 TinyDRM 框架（可选，用于DRM显示架构）
  • CONFIG_TINYDRM_ST7735R=y：使能 TinyDRM 下的 ST7735R 驱动（可选）
配置注意事项：
  • 配置完成后需保存配置文件（.config），避免下次编译丢失配置
  • 重新编译内核与设备树：make -j$(nproc) zImage dtbs modules（根据CPU核心数调整-j参数）
  • 编译完成后生成的内核镜像在arch/arm64/boot/zImage，设备树在arch/arm64/boot/dts/rockchip/目录下
  • 需将新编译的内核镜像、设备树文件烧录到开发板，确保配置生效

2、完整驱动代码（fb_st7735r.c）

以下是基于 Framebuffer 框架的 ST7735S 完整驱动代码，可直接放入内核源码目录drivers/video/fbdev/fbtft/下，或使用内核自带驱动（Linux 5.10 已内置该驱动）：

查看代码 
// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
/*
 * FB driver for the ST7735R LCD Controller
 *
 * Copyright (C) 2013 Noralf Tronnes
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <video/mipi_display.h>

#include "fbtft.h"

#define DRVNAME "fb_st7735r"
#define DEFAULT_GAMMA   "0F 1A 0F 18 2F 28 20 22 1F 1B 23 37 00 07 02 10\n" \
            "0F 1B 0F 17 33 2C 29 2E 30 30 39 3F 00 07 03 10"

static const s16 default_init_sequence[] = {
    -1, MIPI_DCS_SOFT_RESET,           // 发送软复位命令
    -2, 10,                             // 延迟 10 毫秒

    -1, MIPI_DCS_EXIT_SLEEP_MODE,      // 退出睡眠模式
    -2, 120,                            // 延迟 120 毫秒

    -1, 0x11,                           // 发送命令 0x11
    -2, 120,                            // 延迟 120 毫秒

    -1, 0xB1, 0x01, 0x2C, 0x2D,       // 设置帧率控制参数
    -1, 0xB2, 0x01, 0x2C, 0x2D,       // 设置空闲模式帧率控制参数
    -1, 0xB3, 0x01, 0x2C, 0x2D, 0x01, 0x2C, 0x2D, // 设置部分模式帧率控制

    -1, 0xB4, 0x07,                   // 设置反转模式为“无反转”

    -1, 0xC0, 0xA2, 0x02, 0x84,       // 设置电源控制参数
    -1, 0xC1, 0xC5,                   // 设置 VGH25、VGSEL 等电源控制参数
    -1, 0xC2, 0x0A, 0x00,             // 设置电源控制参数
    -1, 0xC3, 0x8A, 0x2A,             // 设置电源控制参数
    -1, 0xC4, 0x8A, 0xEE,             // 设置电源控制参数
    -1, 0xC5, 0x0E,                   // 设置电源控制参数

    -1, 0x36, 0xC0,                   // 设置显示方向

    -1, 0xE0, 0x0F, 0x1A, 0x0F, 0x18, 0x2F, 0x28, 0x20, 0x22, 0x1F, 0x1B, 0x23, 0x37, 0x00, 0x07, 0x02, 0x10, // 设置 Gamma 调整
    -1, 0xE1, 0x0F, 0x1B, 0x0F, 0x17, 0x33, 0x2C, 0x29, 0x2E, 0x30, 0x30, 0x39, 0x3F, 0x00, 0x07, 0x03, 0x10, // 设置 Gamma 调整

    -1, 0x2A, 0x00, 0x02, 0x00, 0x82, // 设置列地址范围
    -1, 0x2B, 0x00, 0x03, 0x00, 0x83, // 设置行地址范围

    -1, 0xF0, 0x01,                   // 设置一些特殊参数
    -1, 0xF6, 0x00,                   // 设置一些特殊参数

    -1, 0x2A, 0x00, 0x02, 0x00, 0x82, // 设置列地址范围
    -1, 0x2B, 0x00, 0x01, 0x00, 0xa1, // 设置行地址范围

    -1, 0x3A, 0x05,                   // 设置像素格式
    -1, 0x29,                           // 打开显示

    -3                                 // 结束标记
};

static void set_addr_win(struct fbtft_par *par, int xs, int ys, int xe, int ye)
{
    printk("set_addr_win:%d,%d,%d,%d\r\n",xs,ys,xe,ye);
    xs=2;xe=127+2;ys=1;ye=159+1;
    write_reg(par, MIPI_DCS_SET_COLUMN_ADDRESS,
          xs >> 8, xs & 0xFF, xe >> 8, xe & 0xFF);

    write_reg(par, MIPI_DCS_SET_PAGE_ADDRESS,
          ys >> 8, ys & 0xFF, ye >> 8, ye & 0xFF);

    write_reg(par, MIPI_DCS_WRITE_MEMORY_START);
}

#define MY BIT(7)
#define MX BIT(6)
#define MV BIT(5)
static int set_var(struct fbtft_par *par)
{
    /* MADCTL - Memory data access control
     * RGB/BGR:
     * 1. Mode selection pin SRGB
     *    RGB H/W pin for color filter setting: 0=RGB, 1=BGR
     * 2. MADCTL RGB bit
     *    RGB-BGR ORDER color filter panel: 0=RGB, 1=BGR
     */
    switch (par->info->var.rotate) {
    case 0:
        write_reg(par, MIPI_DCS_SET_ADDRESS_MODE,
              MX | MY | (par->bgr << 3));
        break;
    case 270:
        write_reg(par, MIPI_DCS_SET_ADDRESS_MODE,
              MY | MV | (par->bgr << 3));
        break;
    case 180:
        write_reg(par, MIPI_DCS_SET_ADDRESS_MODE,
              par->bgr << 3);
        break;
    case 90:
        write_reg(par, MIPI_DCS_SET_ADDRESS_MODE,
              MX | MV | (par->bgr << 3));
        break;
    }

    return 0;
}

/*
 * Gamma string format:
 * VRF0P VOS0P PK0P PK1P PK2P PK3P PK4P PK5P PK6P PK7P PK8P PK9P SELV0P SELV1P SELV62P SELV63P
 * VRF0N VOS0N PK0N PK1N PK2N PK3N PK4N PK5N PK6N PK7N PK8N PK9N SELV0N SELV1N SELV62N SELV63N
 */
#define CURVE(num, idx)  curves[(num) * par->gamma.num_values + (idx)]
static int set_gamma(struct fbtft_par *par, u32 *curves)
{
    int i, j;

    /* apply mask */
    for (i = 0; i < par->gamma.num_curves; i++)
        for (j = 0; j < par->gamma.num_values; j++)
            CURVE(i, j) &= 0x3f;

    for (i = 0; i < par->gamma.num_curves; i++)
        write_reg(par, 0xE0 + i,
              CURVE(i, 0),  CURVE(i, 1),
              CURVE(i, 2),  CURVE(i, 3),
              CURVE(i, 4),  CURVE(i, 5),
              CURVE(i, 6),  CURVE(i, 7),
              CURVE(i, 8),  CURVE(i, 9),
              CURVE(i, 10), CURVE(i, 11),
              CURVE(i, 12), CURVE(i, 13),
              CURVE(i, 14), CURVE(i, 15));

    return 0;
}

#undef CURVE

static struct fbtft_display display = {
    .regwidth = 8,
    .buswidth = 8,
    .width = 128,
    .height = 160,
    .bpp = 16,
    .init_sequence = default_init_sequence,
    .gamma_num = 2,
    .gamma_len = 16,
    .gamma = DEFAULT_GAMMA,
    .fbtftops = {
        .set_addr_win = set_addr_win,
        .set_var = set_var,
        .set_gamma = set_gamma,
    },
};

FBTFT_REGISTER_DRIVER(DRVNAME, "sitronix,st7735r", &display);

MODULE_ALIAS("spi:" DRVNAME);
MODULE_ALIAS("platform:" DRVNAME);
MODULE_ALIAS("spi:st7735r");
MODULE_ALIAS("platform:st7735r");

MODULE_DESCRIPTION("FB driver for the ST7735R LCD Controller");
MODULE_AUTHOR("Noralf Tronnes");
MODULE_LICENSE("GPL");
驱动代码说明：
  • 该驱动基于内核 FB_TFT 框架开发，无需修改内核核心代码，只需编译进内核即可
  • 默认支持 128×160 分辨率，16-bit RGB565 颜色格式，最高 50MHz SPI 速率
  • 包含完整的屏幕初始化命令序列，针对 ST7735S 进行了优化适配
  • 支持 0°/90°/180°/270° 屏幕旋转，可通过设备树 rotation 属性配置
  • 包含 Gamma 校准功能，可通过内核参数调整显示色彩效果
  • 自动处理 ST7735S 的像素偏移问题，确保显示区域准确

3、应用层测试程序（test2.c）

用于验证屏幕显示功能，通过操作 Framebuffer 设备填充指定颜色。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    char *endptr;
    uint16_t color = 0xFFFF;  // Default color (white)
    long int num = strtol(argv[1], &endptr, 10);  // Number of rows to fill

    // Check if arguments are passed correctly
    if (argc < 3) {
        printf("Usage: %s <num_rows> <color>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    // Parse color based on argv[2]
    if (strcmp(argv[2], "red") == 0) {
        color = 0xF800;  // Red: 11111 000000 00000
    } else if (strcmp(argv[2], "green") == 0) {
        color = 0x07E0;  // Green: 00000 111111 00000
    } else if (strcmp(argv[2], "blue") == 0) {
        color = 0x001F;  // Blue: 00000 000000 11111
    } else if (strcmp(argv[2], "white") == 0) {
        color = 0xFFFF;  // White: 111111 111111 11111
    } else if (strcmp(argv[2], "black") == 0) {
        color = 0x0000;  // Black: 00000 000000 00000
    } else {
        printf("Unknown color: %s. Defaulting to white.\n", argv[2]);
    }

    int fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
    if (fb == -1) {
        perror("Error opening framebuffer device");
        return 1;
    }

    // 获取屏幕的属性
    struct fb_var_screeninfo vinfo;
    if (ioctl(fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo)) {
        perror("Error reading variable information");
        close(fb);
        return 1;
    }

    int width = vinfo.xres;
    int height = vinfo.yres;
    int bpp = vinfo.bits_per_pixel; // 每像素的字节数

    printf("Screen resolution: %dx%d\n", width, height);
    printf("Color depth: %d bpp\n", bpp);

    // 映射帧缓冲内存
    size_t framebuffer_size = width * height * 2;
    uint16_t *framebuffer = mmap(NULL, framebuffer_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fb, 0);
    if (framebuffer == MAP_FAILED) {
        perror("Error mapping framebuffer memory");
        close(fb);
        return 1;
    }

    // 填充背景颜色
    for (int y = 0; y < num; y++) {
        framebuffer[y] = color;
    }

    // 取消映射并关闭文件
    munmap(framebuffer, framebuffer_size);
    close(fb);

    return 0;
}


五、编译与烧录

完成设备树配置和驱动开发后，需要编译内核、设备树，并烧录到 OK3568 开发板中。

1、编译步骤

  1. 设置交叉编译工具链：
    export ARCH=arm64 export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- export PATH=$PATH:/path/to/toolchain/bin
  2. 编译内核镜像：
    make -j$(nproc) zImage
  3. 编译设备树：
    make -j$(nproc) dtbs
  4. 编译内核模块（若驱动配置为模块）：
    make -j$(nproc) modules
  5. 安装模块（可选）：
    make modules_install INSTALL_MOD_PATH=./modules

2、烧录方法

推荐使用 TF 卡烧录或 USB 烧录工具（如 RKDevTool），以下以 TF 卡烧录为例：

  • 将编译生成的 zImage（内核镜像）拷贝到 TF 卡的 boot 分区
  • 将编译生成的设备树文件（如 ok3568.dtb）拷贝到 TF 卡的 boot 分区
  • 将开发板设置为 TF 卡启动模式，插入 TF 卡后上电
  • 系统启动后，内核会自动加载 ST7735S 驱动，识别屏幕设备
烧录注意事项：
  • 烧录前请备份开发板原有系统，避免数据丢失
  • 确保交叉编译工具链版本与内核版本匹配（推荐使用 Linaro 2021.07 及以上版本）
  • 设备树文件名需与开发板启动脚本中指定的文件名一致
  • 若使用模块方式加载驱动，需在系统启动后执行insmod fb_st7735r.ko加载驱动

六、测试验证

系统启动后，可通过以下方法验证屏幕是否正常工作：

1、基础验证

  • 查看 Framebuffer 设备：ls /dev/fb*，若出现/dev/fb1（或其他fb设备号），说明驱动加载成功
  • 查看设备树匹配信息：dmesg | grep st7735，若输出 "st7735r spi0.0: registered" 等信息，说明设备树匹配成功
  • 查看 SPI 总线信息：dmesg | grep spi，确认 SPI0 总线已正常初始化

2、显示测试

使用以下命令测试屏幕显示功能：

  1. 填充纯色显示（红色）：

    [root@ok3568:/]# /root/test2 10240 red //填充的像素总数

  2. 执行命令后，终端将显示：

    Screen resolution：128x160

    Color depth：16 bpp

  3. 屏幕将显示一半像素为红色，验证显示功能正常。

七、常见问题排查

问题1：屏幕无显示，背光不亮
  • 检查 VCC 引脚是否接 3.3V，GND 是否可靠接地
  • 检查 BL 引脚是否接 3.3V，或软件是否配置了背光控制
  • 检查 SPI0 总线是否正常初始化（dmesg | grep spi0）
  • 检查设备树中 spi0 的 status 是否设置为 "okay"
问题2：屏幕显示花屏、乱码
  • 检查 SPI 引脚接线是否正确（SCL、SDA、CS 引脚）
  • 降低 SPI 通信速率（将 spi-max-frequency 改为 10MHz 测试）
  • 检查 DC 引脚和 RES 引脚接线是否正确
  • 确认驱动中的像素偏移配置是否正确
问题3：显示颜色异常（如偏色、反色）
  • 检查设备树中是否添加了 bgr 属性（根据屏幕实际需求调整）
  • 调整 Gamma 校准参数，优化显示色彩
  • 确认像素格式配置是否为 RGB565（0x3A 命令参数为 0x05）
  • 检查电源电压是否稳定，是否存在纹波干扰
问题4：驱动加载失败
  • 检查设备树 compatible 属性是否为 "sitronix,st7735r"
  • 确认内核已开启 CONFIG_FB_TFT 和 CONFIG_FB_TFT_ST7735R 配置
  • 查看 dmesg 日志，分析驱动加载失败原因（dmesg | grep -i error）
  • 检查 GPIO 引脚是否被其他设备占用
排查技巧：遇到问题时，首先查看内核日志（dmesg），根据日志中的错误信息定位问题。重点关注 SPI 总线初始化、GPIO 配置、驱动匹配、命令执行等相关日志。

八、总结

本文详细介绍了 OK3568 开发板适配 1.8 英寸 ST7735S SPI 屏幕的完整流程，包括硬件连接、设备树配置、内核驱动开发、编译烧录和测试验证等环节。通过本文的教程，您可以快速实现 ST7735S 屏幕的点亮与显示控制。

关键要点总结：

  • 硬件连接需严格按照引脚对应关系，特别注意 VCC 接 3.3V，避免烧毁屏幕
  • 设备树配置需确保 compatible 属性、GPIO 引脚定义、SPI 速率等参数正确
  • 驱动基于 FB_TFT 框架开发，无需从零开发，可直接使用内核自带驱动或本文提供的优化版本
  • 测试验证时，先通过基础命令确认驱动加载和设备识别，再进行显示功能测试
  • 遇到问题时，善用 dmesg 日志定位问题，提高排查效率

通过本教程的适配方案，您可以在 OK3568 开发板上快速集成 ST7735S 屏幕，为工业控制、便携设备等场景提供低成本的显示解决方案。如需进一步扩展功能（如触摸控制、背光调节等），可在此基础上进行二次开发。

posted @ 2025-11-21 10:16  洞洞妖  阅读(0)  评论(0)    收藏  举报