STM32F429 보드의 LCD 제어 및 그래픽 라이브러리 활용

오늘은 STM32CubeIDE를 활용하여 STM32F429 보드의 LCD 화면을 제어하고, 그래픽 라이브러리를 이용해 간단한 GUI를 개발하는 과정을 소개하겠습니다. 이번 글에서는 LTDC(LCD-TFT Display Controller) 설정, IO 설정 방법, 그리고 LCD에 그래픽을 출력하는 예제를 단계적으로 설명드리겠습니다. 특히 STM32CubeMX 대신 STM32CubeIDE를 사용하여 IO 설정하는 과정을 자세히 설명하므로 따라오시기 쉽게 구성하였습니다.

1. 프로젝트 설정

1.1 STM32CubeIDE 프로젝트 생성

먼저 STM32CubeIDE를 사용하여 새로운 프로젝트를 생성해야 합니다. STM32F429ZI를 대상으로 하는 프로젝트를 생성한 후, 기본 프로젝트 설정을 완료합니다.

1. STM32CubeIDE 실행 - STM32CubeIDE를 실행하고 "File > New > STM32 Project" 메뉴를 선택합니다.
2. MCU 선택 - 검색창에 "STM32F429ZI"를 입력하고 적절한 MCU를 선택합니다.
3. 프로젝트 이름 설정 - 프로젝트 이름을 입력하고, "Finish"를 눌러 프로젝트 생성을 완료합니다.

2. IO 핀 설정

2.1 LCD 사용을 위한 기본 핀 설정

LCD를 제어하려면 LTDC와 관련된 핀들을 설정해 주어야 합니다. STM32CubeIDE의 Pinout & Configuration 탭에서 핀을 설정할 수 있습니다. LTDC는 LCD-TFT 디스플레이를 구동하는 데 필요한 신호들을 제어하며, STM32F429의 내장 LTDC를 활용하면 보다 간편하게 LCD를 다룰 수 있습니다.

• Pinout & Configuration 탭으로 이동하여 LTDC 인터페이스와 관련된 핀들을 설정합니다. LTDC는 LCD 데이터 및 제어 신호를 위해 여러 GPIO 핀을 사용합니다.

다음은 STM32F429 보드에서 LTDC 관련 주요 핀 설정입니다.

• LCD 데이터 핀 (GPIO): LCD의 RGB 데이터를 전송하기 위해 GPIO 핀들을 설정합니다. LTDC의 데이터 라인으로는 보통 다음 핀이 사용됩니다.
  • GPIOF: PF10 (DE - Data Enable), PF11 (VSYNC - Vertical Sync), PF12 (HSYNC - Horizontal Sync)
  • GPIOA, GPIOB, GPIOC 등 다양한 포트를 활용하여 RGB 데이터 라인을 연결합니다.
• LCD 제어 핀: LCD의 백라이트와 같은 기능을 제어하기 위해 일부 핀이 필요합니다. 예를 들어 PI9 핀을 백라이트 제어용으로 설정할 수 있습니다.

2.2 GPIO 초기화 설정

핀 설정을 완료한 후, GPIO 초기화 코드를 작성해야 합니다. STM32CubeIDE에서 자동으로 생성된 코드를 수정하거나 필요한 부분을 추가하여 LCD 제어에 적합하도록 구성합니다. 아래는 LCD 핀 설정을 포함한 기본 GPIO 초기화 코드입니다.

#include "main.h"

void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    /* GPIO Ports Clock Enable */
    __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE();

    /*Configure GPIO pin for LCD Backlight Control: PI9 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOI, &GPIO_InitStruct);

    /* Set Backlight Pin to High to turn on backlight */
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOI, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
}

위 코드에서 GPIOI 포트의 PIN_9을 LCD 백라이트 제어용으로 설정하였습니다. 해당 핀을 OUTPUT_PP (푸시 풀 출력) 모드로 설정하여 LCD 백라이트를 켜고 끌 수 있습니다.

3. LTDC 설정

LCD 제어를 위해 LTDC 설정이 필요합니다. STM32CubeIDE의 Configuration 탭에서 LTDC를 설정합니다.

3.1 LTDC 설정

1. Configuration 탭에서 LTDC를 선택합니다.
2. Layer Settings에서 Pixel Format을 RGB565로 설정합니다. 이는 16비트 컬러 포맷을 사용하여 메모리 사용량을 줄이고 성능을 향상시키기 위한 설정입니다.
3. Horizontal Synchronization (HSYNC), Vertical Synchronization (VSYNC), Accumulated Horizontal Back Porch, Accumulated Vertical Back Porch, Total Width, Total Height 등은 LCD 모듈의 스펙에 맞추어 설정합니다.

다음은 LTDC 설정 예제 코드입니다.

void MX_LTDC_Init(void)
{
    LTDC_LayerCfgTypeDef pLayerCfg = {0};

    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_LTDC_CLK_ENABLE();

    /* LTDC Initialization */
    hltdc.Instance = LTDC;
    hltdc.Init.HSPolarity = LTDC_HSPOLARITY_AL;
    hltdc.Init.VSPolarity = LTDC_VSPOLARITY_AL;
    hltdc.Init.DEPolarity = LTDC_DEPOLARITY_AL;
    hltdc.Init.PCPolarity = LTDC_PCPOLARITY_IPC;
    hltdc.Init.HorizontalSync = 40;
    hltdc.Init.VerticalSync = 9;
    hltdc.Init.AccumulatedHBP = 53;
    hltdc.Init.AccumulatedVBP = 11;
    hltdc.Init.AccumulatedActiveW = 533;
    hltdc.Init.AccumulatedActiveH = 283;
    hltdc.Init.TotalWidth = 565;
    hltdc.Init.TotalHeigh = 285;
    hltdc.Init.Backcolor.Blue = 0;
    hltdc.Init.Backcolor.Green = 0;
    hltdc.Init.Backcolor.Red = 0;
    if (HAL_LTDC_Init(&hltdc) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    /* Layer1 Configuration */
    pLayerCfg.WindowX0 = 0;
    pLayerCfg.WindowX1 = 480;
    pLayerCfg.WindowY0 = 0;
    pLayerCfg.WindowY1 = 272;
    pLayerCfg.PixelFormat = LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565;
    pLayerCfg.Alpha = 255;
    pLayerCfg.Alpha0 = 0;
    pLayerCfg.BlendingFactor1 = LTDC_BLENDING_FACTOR1_CA;
    pLayerCfg.BlendingFactor2 = LTDC_BLENDING_FACTOR2_CA;
    pLayerCfg.FBStartAdress = (uint32_t)&framebuffer;
    pLayerCfg.ImageWidth = 480;
    pLayerCfg.ImageHeight = 272;
    pLayerCfg.Backcolor.Blue = 0;
    pLayerCfg.Backcolor.Green = 0;
    pLayerCfg.Backcolor.Red = 0;
    if (HAL_LTDC_ConfigLayer(&hltdc, &pLayerCfg, 0) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

위 코드는 LTDC 초기화를 위한 코드로, 화면의 해상도와 각종 동기 신호의 설정값을 지정합니다. 또한, 레이어를 설정하여 실제 화면에 출력될 데이터를 정의합니다.

4. 그래픽 라이브러리 설정 및 GUI 개발

STM32F429에서는 TouchGFX와 같은 그래픽 라이브러리를 사용하여 GUI를 쉽게 개발할 수 있습니다. TouchGFX는 STM32CubeIDE에 통합되어 있어 간편하게 GUI 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

4.1 TouchGFX 설정

1. STM32CubeIDE에서 TouchGFX를 활성화합니다. Pinout & Configuration 탭에서 TouchGFX를 체크하여 활성화할 수 있습니다.
2. TouchGFX Designer가 열리면, 기본 제공되는 위젯들을 이용하여 화면 레이아웃을 구성합니다. 버튼, 텍스트 박스, 슬라이더 등을 화면에 배치하여 사용자 인터페이스를 구성합니다.

4.2 TouchGFX 코드 생성 및 빌드

TouchGFX Designer에서 GUI를 디자인한 후, Generate Code 버튼을 눌러 코드를 생성합니다. 그러면 STM32CubeIDE 프로젝트에 GUI 관련 코드가 추가됩니다. 추가된 코드는 TouchGFXGenerated 폴더에서 확인할 수 있습니다.

5. LCD 출력 예제 코드

다음은 TouchGFX와 LTDC를 이용하여 간단히 화면에 텍스트와 버튼을 출력하는 예제입니다.

#include "main.h"
#include "touchgfx/hal/BoardConfiguration.hpp"

void SystemClock_Config(void);
void MX_LTDC_Init(void);
void MX_GPIO_Init(void);

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_LTDC_Init();
    touchgfx::HAL::getInstance()->taskEntry();

    while (1)
    {
        // Main loop
    }
}

void SystemClock_Config(void)
{
    // System Clock Configuration Code (생략)
}

위 코드는 STM32F429 보드에서 LTDC와 TouchGFX를 이용해 LCD에 GUI를 출력하는 기본적인 흐름을 보여줍니다. touchgfx::HAL::getInstance()->taskEntry();는 TouchGFX의 이벤트 루프를 실행하여 GUI가 반응하도록 합니다.

6. 마무리

오늘은 STM32F429 보드에서 LTDC와 TouchGFX를 활용하여 LCD 제어와 GUI 개발을 하는 방법을 알아보았습니다. IO 설정부터 LTDC 설정, 그리고 TouchGFX를 이용한 그래픽 출력까지 전체적인 과정에 대해 설명드렸습니다. 이를 통해 STM32 보드에서 더욱 직관적이고 유저 친화적인 애플리케이션을 개발할 수 있을 것입니다.