简介：面向使用STM32F103C8T6进行小尺寸彩屏开发的嵌入式学习者与工程师，这份驱动工程围绕HAL库与软件SPI实现1.8寸ST7735 TFT LCD的点亮、初始化与像素数据传输，适合在硬件SPI资源紧张或需要灵活引脚分配的场景中参考，也可作为掌握SPI时序、命令/数据切换和屏幕刷新机制的实践样例。压缩包共86个文件，约4.14MB，包含C/H源码、Keil工程与启动文件、调试配置、HEX输出及说明文本等，便于直接编译验证与按模块查阅。已有5735人学习下载，具备一定的参考热度。工程覆盖GPIO与SPI底层配置、ST7735初始化序列、显示数据发送和主程序调用等内容，读者可据此理解软件模拟SPI的时序组织、移植到相近型号时的改动点，以及从工程配置到屏幕显示的完整链路。

1. 一块 1.8 寸屏接上 STM32F103C8T6：为什么我优先用软件 SPI 点亮

手头只有一块 1.8 寸 ST7735 彩屏和一片 STM32F103C8T6 最小系统板时，最容易翻车的不是初始化代码，而是引脚不够和硬件 SPI 被占死。这份驱动把 STM32 TFT 显示拆成软件 SPI 位翻转、ST7735 初始化、开窗写显存三段，不依赖 SPI 外设，任意 GPIO 都能挪。适合第一次点屏、需要快速验证界面原型的开发者，也适合想看懂 ST7735 时序而不是只会调库的人。

2. 接线与软件 SPI 时序：把 72 MHz 拆成能看懂的四根线

软件 SPI 的本质是用 GPIO 手动模拟时钟和数据，速度比硬件 SPI 慢，但换引脚自由、调试直观。STM32F103C8T6 的 72 MHz 主频足够把 1.8 寸 128×160 的 ST7735 刷到能看的程度，前提是别在时序里塞太多 HAL 层函数。先把线接对，再谈初始化，否则后面白屏、花屏会把人带进玄学区。

2.1 引脚分配：CS、DC、RST、SCL、SDA 与背光

ST7735 模块常见引脚是 VCC、GND、CS、RESET、A0/DC、SDA、SCL、LED/BLK。其中 SDA 是单向数据输入，不需要 MISO；SCL 是软件产生的时钟；DC 决定当前字节是命令还是数据；CS 低有效；RST 低电平复位。背光 LED 一般串一个限流电阻，或者模块自带电阻，直接给 3.3V 之前先看丝印。

我一般会把 CS 单独留出来，不直接接地。虽然只挂一个屏时 CS 常拉低也能跑，但后面加第二块 SPI 设备、或者用逻辑分析仪抓波形时，CS 就是最清楚的边界。RST 也不要省，软件复位命令 0x01 只能复位控制器内部状态，硬件复位时序不对时，软件复位经常救不回来。

GPIO 初始化用 HAL 只做一次，之后刷屏内层循环不要反复进 HAL。下面这段把五根控制线一次性配成推挽输出，速度开到最高档：

#define LCD_SCL_PIN GPIO_PIN_5 #define LCD_SDA_PIN GPIO_PIN_7 #define LCD_CS_PIN GPIO_PIN_4 #define LCD_DC_PIN GPIO_PIN_3 #define LCD_RST_PIN GPIO_PIN_2 #define LCD_GPIO_PORT GPIOA static void lcd_gpio_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio = {0}; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); gpio.Pin = LCD_SCL_PIN | LCD_SDA_PIN | LCD_CS_PIN | LCD_DC_PIN | LCD_RST_PIN; gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; gpio.Pull = GPIO_NOPULL; gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(LCD_GPIO_PORT, &gpio); LCD_CS_H(); LCD_DC_H(); LCD_SCL_H(); LCD_SDA_H(); }

GPIO_SPEED_FREQ_HIGH不是可选项，软件 SPI 的边沿越陡，时序越容易稳定。引脚尽量短，杜邦线超过十几厘米后，时钟边沿和串扰会开始影响 ST7735 的采样，尤其是面包板供电时，白屏不一定是代码问题。

2.2 软件 SPI 的时序底线：模式 0、时钟极性和建立时间

ST7735 的 4 线串行接口一般在 SCL 上升沿采样 SDA，对应 SPI 模式 0：空闲低电平，第一个边沿采样。软件模拟时顺序不能反：先把数据放到 SDA，再拉高 SCL，稍作停留，再拉低 SCL。很多白屏是先在 SCL 上升沿之后才改 SDA，控制器采到的全是上一个 bit。

#define LCD_SPI_DELAY() do { __NOP(); __NOP(); } while (0) static void lcd_spi_write_byte(uint8_t data) { for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) { if (data & 0x80) { LCD_SDA_H(); } else { LCD_SDA_L(); } data <<= 1; LCD_SCL_H(); LCD_SPI_DELAY(); LCD_SCL_L(); LCD_SPI_DELAY(); } }

这段按 MSB 先发，data & 0x80取最高位，左移后处理下一位。LCD_SPI_DELAY()里放两个__NOP()只是保守起点，72 MHz 下大约几十纳秒级，实际能不能再压要看线长和屏幕模块。逻辑分析仪抓 SCL 周期，先保证数据建立时间明显大于 ST7735 要求，再逐步减少 NOP；如果一减就花屏，说明不是“屏幕玄学”，而是建立时间不够。

注意：软件 SPI 的时钟不能只看主频，还要算上函数调用、循环和 GPIO 写入。用HAL_GPIO_WritePin写内层循环，实际边沿会被 HAL 层开销拉得很不均匀，后面刷屏会明显拖慢。

2.3 用 BSRR/BRR 替代 HAL_GPIO_WritePin

HAL_GPIO_WritePin可读性好，但内部有参数检查、端口判断和函数调用。刷一个 128×160 的 16 位像素要发 327680 个 bit，每个 bit 再进一次 HAL，时间全耗在跳转上。STM32F103 的 GPIO 有 BSRR 和 BRR 寄存器，置位和复位是单条写寄存器，原子操作，适合软件 SPI 的内层循环。

#define LCD_SCL_H() (LCD_GPIO_PORT->BSRR = LCD_SCL_PIN) #define LCD_SCL_L() (LCD_GPIO_PORT->BRR = LCD_SCL_PIN) #define LCD_SDA_H() (LCD_GPIO_PORT->BSRR = LCD_SDA_PIN) #define LCD_SDA_L() (LCD_GPIO_PORT->BRR = LCD_SDA_PIN) #define LCD_CS_H() (LCD_GPIO_PORT->BSRR = LCD_CS_PIN) #define LCD_CS_L() (LCD_GPIO_PORT->BRR = LCD_CS_PIN) #define LCD_DC_H() (LCD_GPIO_PORT->BSRR = LCD_DC_PIN) #define LCD_DC_L() (LCD_GPIO_PORT->BRR = LCD_DC_PIN) #define LCD_RST_H() (LCD_GPIO_PORT->BSRR = LCD_RST_PIN) #define LCD_RST_L() (LCD_GPIO_PORT->BRR = LCD_RST_PIN)

BSRR低 16 位置位、高 16 位复位；BRR只做复位。这里只用了低 16 位，所以宏参数直接写GPIO_PIN_x。把这几条宏放在头文件里，后面命令、数据、开窗、刷屏都复用同一套，不会出现某一段忘了拉 DC 的情况。

软件 SPI 写字节的函数不用改，只把里面的LCD_SDA_H()、LCD_SCL_H()换成本组宏。实际测下来，同一块板、同一根线，去掉 HAL 写引脚后全屏填充时间能明显下降。这个优化不改变接线，也不依赖 SPI 外设，属于软件 SPI 最划算的一步。

3. ST7735 初始化序列：128×160 的窗口、偏移和 RGB565

ST7735 不是上电就能画点的屏。它内部有电源控制、帧率控制、Gamma、显示方向、颜色格式和显存窗口，初始化就是把这些寄存器按模块厂家要求排一遍。1.8 寸 128×160 模块常见控制器是 ST7735S 或兼容型号，初始化序列大差不差，但偏移量、颜色顺序和 Gamma 会因屏而异。代码能点亮只是第一步，能稳定开窗、不越界、颜色正确才算把驱动捏住。

3.1 ST7735 的寄存器地图：先复位，再谈初始化

硬件复位时序很简单：RST 拉低至少 10 ms，拉高后再等 120 ms 左右，让内部电荷泵和振荡器稳定。很多模块 datasheet 写 5 ms 也行，但面包板供电上升慢，我一般给 20 ms 低电平、120 ms 高电平，留足余量。复位后先发SWRESET 0x01，再发SLPOUT 0x11退出睡眠，最后DISPON 0x29开显示。

static void lcd_hard_reset(void) { LCD_RST_L(); HAL_Delay(20); LCD_RST_H(); HAL_Delay(120); } static void lcd_write_cmd_data(uint8_t cmd, const uint8_t *data, uint16_t len) { LCD_CS_L(); LCD_DC_L(); lcd_spi_write_byte(cmd); LCD_DC_H(); while (len--) { lcd_spi_write_byte(*data++); } LCD_CS_H(); }

lcd_write_cmd_data把一条命令和它的参数放在同一个 CS 低电平区间里。ST7735 的串行接口在 CS 拉高后可能复位字节状态，命令和参数分两次 CS 操作，有的模块能跑，有的模块会偶发不认参数。刷屏时也一样，RAMWR 0x2C之后要连续发像素，CS 不要每个像素都翻一次。

3.2 初始化序列逐条拆：帧率、电源、Gamma 与 MADCTL

下面这段是 1.8 寸 128×160 常见模块的保守初始化。帧率、电源和 Gamma 不是越激进越好，先让屏稳定点亮，再调刷新率和颜色。MADCTL 0x36控制扫描方向和 RGB/BGR 顺序，COLMOD 0x3A设成0x05表示 16 位 RGB565。LCD_X_OFFSET和LCD_Y_OFFSET先按常见模块给 2 和 1，后面用边框测试确认。

#define LCD_WIDTH 128 #define LCD_HEIGHT 160 #define LCD_X_OFFSET 2 #define LCD_Y_OFFSET 1 static void lcd_init(void) { lcd_gpio_init(); lcd_hard_reset(); lcd_write_cmd_data(0x01, NULL, 0); /* SWRESET */ HAL_Delay(150); lcd_write_cmd_data(0x11, NULL, 0); /* SLPOUT */ HAL_Delay(120); const uint8_t frm1[] = {0x01, 0x2C, 0x2D}; lcd_write_cmd_data(0xB1, frm1, sizeof(frm1)); const uint8_t frm2[] = {0x01, 0x2C, 0x2D}; lcd_write_cmd_data(0xB2, frm2, sizeof(frm2)); const uint8_t frm3[] = {0x01, 0x2C, 0x2D, 0x01, 0x2C, 0x2D}; lcd_write_cmd_data(0xB3, frm3, sizeof(frm3)); const uint8_t inv[] = {0x07}; lcd_write_cmd_data(0xB4, inv, sizeof(inv)); const uint8_t pw1[] = {0xA2, 0x02, 0x84}; lcd_write_cmd_data(0xC0, pw1, sizeof(pw1)); const uint8_t pw2[] = {0xC5}; lcd_write_cmd_data(0xC1, pw2, sizeof(pw2)); const uint8_t pw3[] = {0x0A, 0x00}; lcd_write_cmd_data(0xC2, pw3, sizeof(pw3)); const uint8_t pw4[] = {0x8A, 0x2A}; lcd_write_cmd_data(0xC3, pw4, sizeof(pw4)); const uint8_t pw5[] = {0x8A, 0xEE}; lcd_write_cmd_data(0xC4, pw5, sizeof(pw5)); const uint8_t vm[] = {0x0E}; lcd_write_cmd_data(0xC5, vm, sizeof(vm)); lcd_write_cmd_data(0x20, NULL, 0); /* INVOFF */ const uint8_t madctl[] = {0xC8}; lcd_write_cmd_data(0x36, madctl, sizeof(madctl)); const uint8_t colmod[] = {0x05}; lcd_write_cmd_data(0x3A, colmod, sizeof(colmod)); const uint8_t gm_p[] = { 0x02, 0x1C, 0x07, 0x12, 0x37, 0x32, 0x29, 0x2D, 0x29, 0x25, 0x2B, 0x39, 0x00, 0x01, 0x03, 0x10 }; lcd_write_cmd_data(0xE0, gm_p, sizeof(gm_p)); const uint8_t gm_n[] = { 0x03, 0x1D, 0x07, 0x06, 0x2E, 0x2C, 0x29, 0x2D, 0x2E, 0x2E, 0x37, 0x3F, 0x00, 0x00, 0x02, 0x10 }; lcd_write_cmd_data(0xE1, gm_n, sizeof(gm_n)); lcd_write_cmd_data(0x13, NULL, 0); /* NORON */ HAL_Delay(10); lcd_write_cmd_data(0x29, NULL, 0); /* DISPON */ HAL_Delay(100); }

FRMCTR1/2/3里三个参数控制不同模式下的帧率，0x01, 0x2C, 0x2D是常见保守值，不是唯一答案。PWCTR1的0xA2, 0x02, 0x84影响电荷泵和电压，屏偏暗或闪的时候可以先动这里，但不要一次改太多。MADCTL的0xC8是MY|MX|RGB，如果画面上下颠倒、左右镜像，改这一位组合比在绘图函数里到处翻转坐标干净。

颜色顺序是另一个高频坑。0xC8里的 bit3 控制 RGB/BGR，如果红色显示成蓝色，先切这一位，再怀疑字节序。COLMOD 0x05固定 16 位色，发像素时高字节在前。Gamma 两组各 16 字节，不同屏厂给的曲线不一样，但先跑通再微调，不要一开始就在 Gamma 上耗时间。

3.3 开窗与写显存：CASET、RASET、RAMWR 的边界

ST7735 画图不是直接给坐标，而是先设列地址范围CASET 0x2A、行地址范围0x2B，再发RAMWR 0x2C，后面连续发的像素按窗口自动递增。窗口坐标要加上模块偏移，否则 128×160 的图会整体偏几个像素，右边或下边出现花边。很多“显示偏移”不是初始化错，而是偏移宏和窗口裁剪没对上。

static void lcd_set_window(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t x1, uint16_t y1) { uint8_t buf[4]; x0 += LCD_X_OFFSET; x1 += LCD_X_OFFSET; y0 += LCD_Y_OFFSET; y1 += LCD_Y_OFFSET; buf[0] = x0 >> 8; buf[1] = x0 & 0xFF; buf[2] = x1 >> 8; buf[3] = x1 & 0xFF; lcd_write_cmd_data(0x2A, buf, 4); buf[0] = y0 >> 8; buf[1] = y0 & 0xFF; buf[2] = y1 >> 8; buf[3] = y1 & 0xFF; lcd_write_cmd_data(0x2B, buf, 4); } static void lcd_fill_rect(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t color) { if (x >= LCD_WIDTH || y >= LCD_HEIGHT) return; if (x + w > LCD_WIDTH) w = LCD_WIDTH - x; if (y + h > LCD_HEIGHT) h = LCD_HEIGHT - y; lcd_set_window(x, y, x + w - 1, y + h - 1); LCD_CS_L(); LCD_DC_L(); lcd_spi_write_byte(0x2C); LCD_DC_H(); for (uint32_t i = 0; i < (uint32_t)w * h; i++) { lcd_spi_write_byte(color >> 8); lcd_spi_write_byte(color & 0xFF); } LCD_CS_H(); }

lcd_set_window里先加偏移再拆高低字节，CASET和RASET各四个参数：起始列高、起始列低、结束列高、结束列低。lcd_fill_rect先做边界裁剪，防止x + w超出 128 后写到面板 RAM 外，表现为右边一条杂色。RAMWR命令发出后 CS 保持低，像素连续发完再拉高，这是刷屏稳定的关键。

注意：不同批次 1.8 寸模块的偏移可能是 0/0，也可能是 2/1。先画一个 1 像素边框，看四条边是否对称；偏移不对时不要急着改初始化序列，先把LCD_X_OFFSET和LCD_Y_OFFSET单独试。

4. 从画点到刷字符：显存、局部刷新和字模的取舍

STM32F103C8T6 只有 20 KB RAM，128×160 的 RGB565 全屏帧缓冲要 40 KB，放不下。这个约束决定了驱动不能照搬“先画到内存再整屏推送”的桌面思路，只能直接写屏，或者用小块 tile 缓冲做局部刷新。软件 SPI 的带宽也有限，全屏刷新一次要算清楚时间，不然界面会卡到怀疑人生。

4.1 画笔抽象：draw_pixel 与 RGB565 颜色换算

RGB565 用 5 位红、6 位绿、5 位蓝，总共 16 位。绿色多一位是因为人眼对绿色更敏感。把 8 位 RGB 转成 565 时，红色右移 3 位、绿色右移 2 位、蓝色右移 3 位，再拼起来。发像素时高字节在前，低字节在后，和COLMOD 0x05对应。

static inline uint16_t lcd_rgb565(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) { return (uint16_t)(((r & 0xF8) << 8) | ((g & 0xFC) << 3) | (b >> 3)); } void lcd_draw_pixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color) { if (x >= LCD_WIDTH || y >= LCD_HEIGHT) return; lcd_set_window(x, y, x, y); LCD_CS_L(); LCD_DC_L(); lcd_spi_write_byte(0x2C); LCD_DC_H(); lcd_spi_write_byte(color >> 8); lcd_spi_write_byte(color & 0xFF); LCD_CS_H(); }

lcd_draw_pixel每画一个点都要重设窗口，效率不高，但作为底层验证非常有用。点屏阶段先用它画十字线、边框、四个角，能快速确认偏移和方向。批量绘图时不要循环调用它，应该用lcd_fill_rect或者lcd_push_rect，把窗口设一次，连续发一片像素。

如果红色和蓝色互换，先看MADCTL的 bit3，再看lcd_rgb565的移位。0xF8保留红色高 5 位，0xFC保留绿色高 6 位，0x1F是蓝色 5 位。三个掩码写错一个，颜色就会偏得很规律，反而好排查。

4.2 局部刷新：脏矩形比全屏刷新更划算

全屏 128×160 共 20480 个像素，每个像素 16 位，光像素数据就是 327680 bit。软件 SPI 就算跑到 4 MHz 量级，加上命令和循环开销，一帧也要几十毫秒到上百毫秒。界面里只改一个数值、一个进度条时，全屏重刷既慢又闪，正确做法是记录“脏矩形”，只推发生变化的小块。

下面这个lcd_push_rect接收一块 RGB565 缓冲区，按行优先排列，窗口设一次后连续推像素。16×16 的 tile 只占 512 B，可以开两个

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