基于總線方式的液晶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李少波

（上海海事大學(xué)，上海200135）

李少波（碩士研究生），研究方向?yàn)闄z測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置。

引 言

相比于采用MCU的Ⅰ／O口對(duì)液晶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用總線方式驅(qū)動(dòng)液晶有一系列好處：第一，軟件編程中不需要手動(dòng)設(shè)置DDR寄存器值，降低了編程難度；第二，可以提供給人們一種新的思考問(wèn)題方式。本文介紹了總線方式驅(qū)動(dòng)液晶的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)中，主要介紹了一些基本的總線定義方式，以及基本的驅(qū)動(dòng)函數(shù)編寫方法。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

主控MCU采用AT90CAN128控制芯片，可以工作在16MHz頻率下。要驅(qū)動(dòng)的液晶型號(hào)為OCMJ15X20D。OCMJ15X20D支持雙層顯示，帶內(nèi)置中文字庫(kù)的RA8803控制器；內(nèi)部有256個(gè)8位緩存器，控制液晶各種顯示模式和其他功能（具體功能請(qǐng)參照D系列中文液晶顯示模塊說(shuō)明書），使得液晶可以顯示豐富的內(nèi)容。

AT90CAN128的RAM空間中，前4352個(gè)字節(jié)分配給芯片內(nèi)部的通用寄存器、Ⅰ／O寄存器和4KB的內(nèi)部SRAM。起始的32個(gè)地址為通用寄存器文件，然后是64個(gè)Ⅰ／O寄存器和160個(gè)擴(kuò)展的Ⅰ／O寄存器，最后是4096字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。所以，外部并行擴(kuò)展總線的有效地址是從0x1100至0xFFFF。當(dāng)MCU對(duì)0x0000～0x10FF范圍的SRAM地址空間操作時(shí)，實(shí)際上是對(duì)芯片內(nèi)部的SRAM或寄存器操作，盡管會(huì)影響地址總線、數(shù)據(jù)總線和ALE，但此時(shí)／WR和／RD信號(hào)不受影響。因此，處在相應(yīng)這段地址范圍內(nèi)的外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、設(shè)備不會(huì)響應(yīng)AT90CAN128的指令。

74LS138譯碼器電路如圖1所示。采用并行接口擴(kuò)展的方式，AT90CAN128的A端接口作為液晶的8位數(shù)據(jù)總線接口，C端口的部分引腳PC4～PC7（圖1中的A12～A15）作為控制液晶的使能位，添加了74LS138的輸出引腳／CS＿LCD。引腳／RAM用來(lái)控制擴(kuò)展外部RAM的高4位地址，這樣外擴(kuò)RAM的總線地址可以為0x1100～0x8FFF；／Backup 1～／Backup 6可以當(dāng)作備用，或者驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備（例如另外一塊液晶）。

圖1 74LS138譯碼器電路

液晶接口電路如圖2所示。AT90CAN128的C端口PC3引腳（圖2中A11）作為控制液晶數(shù)據(jù)的輸入／輸出位。其中，74LS245是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)；J1是液晶的引腳接口。這樣，LCD占用的MCU總線地址為0x9000～0x97FF和0x9800～0x9FFF。

圖2 液晶接口電路

液晶OCMJ15X20D各個(gè)引腳功能定義如表1所列。

2 驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)

如果MCU對(duì)液晶模塊緩存器進(jìn)行讀取操作，則必須通過(guò)總線以數(shù)據(jù)方式先送出緩存器的地址，然后才能在總線上讀液晶取緩存器的資料；如果是進(jìn)行寫入操作，則必須通過(guò)總線以數(shù)據(jù)方式先送出緩存器的地址，然后再以同樣方式送出要寫入的資料。當(dāng)MCU對(duì)液晶模塊的顯示RAM區(qū)域進(jìn)行資料的讀取時(shí)，MCU能直接在數(shù)據(jù)總線上讀取顯示RAM的資料；當(dāng)MCU對(duì)顯示RAM區(qū)域進(jìn)行資料的寫入時(shí)，MCU可以直接在數(shù)據(jù)總線上送出要寫入的資料。

表1 OCMJ15X20D引腳功能定義

根據(jù)硬件電路的設(shè)計(jì)，雖然液晶占用MCU的16位總線地址的區(qū)間0x9000～0x97FF和0x9800～9FFF，但是對(duì)于液晶來(lái)說(shuō)有效的地址只是16位地址的高5位。這樣，總線送到液晶的數(shù)據(jù)與總線地址的低8位發(fā)生沖突，但是液晶是以在信號(hào)的上升沿接收到的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。也就是說(shuō)，最后液晶接收到的數(shù)據(jù)（或者液晶緩存器地址）是MCU通過(guò)總線方式送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，而不是MCU總線的低8位地址。

定義地址0x9000（0x9001～0x97FF將不能用作其他用途）為寫液晶緩存器和讀液晶緩存器的總線地址；定義地址0x9800為寫液晶顯示RAM和讀液晶顯示RAM的總線地址。代碼如下：

進(jìn)行上述定義之后，就可以采用總線的方式方便地對(duì)液晶進(jìn)行讀、寫數(shù)據(jù)和命令。對(duì)緩存器進(jìn)行讀寫操作時(shí)，首先使用“CmdWritePort＝Buffer Address”命令寫入緩存器在液晶內(nèi)部的地址，然后使用“CmdWritePort＝Buffer Command”命令將數(shù)據(jù)寫入緩存器。也就是說(shuō)，液晶第一次接收到的是內(nèi)部緩存器地址；第二次接收到的是寫入緩存器的命令。

往液晶緩存器寫數(shù)據(jù)的函數(shù)如下：

讀取液晶緩存器數(shù)據(jù)的函數(shù)定義如下：

往液晶寄存器寫數(shù)據(jù)的函數(shù)定義如下：

讀取液晶寄存器數(shù)據(jù)的函數(shù)定義如下：

定義了4個(gè)基本的讀、寫液晶緩存器和顯示RAM的函數(shù)后，就可以方便地對(duì)液晶進(jìn)行各種操作。液晶緩存器地址00H的bit3為“1”時(shí)，液晶為文字模式；bit3為“0”時(shí)，液晶為位圖模式。液晶內(nèi)部X、Y坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的內(nèi)部緩存器地址分別為60H、70H，對(duì)顯示RAM區(qū)域進(jìn)行讀寫操作時(shí)，首先需要設(shè)置光標(biāo)緩存器的值，然后寫入數(shù)據(jù)。例如，讓液晶坐標(biāo)為（3，4）顯示位圖字符“A”，可以使用下面語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)：

結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了通過(guò)總線方式驅(qū)動(dòng)液晶的方法，較直接采用Ⅰ／O驅(qū)動(dòng)的方式有很大改進(jìn)。由于占用了大量總線空間，此液晶驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)適用于不需要太多外擴(kuò)RAM的電路；也可在液晶接口和MCU之間添加鎖存器和一些門電路來(lái)優(yōu)化總線設(shè)計(jì)，但會(huì)增加一定的成本。

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