基于T6963C的LCD與ARM7的接口設(shè)計

0 引言
    液晶模塊作為普遍采用的顯示器件，具有功耗低、顯示內(nèi)容多、控制靈活等特點。在中規(guī)模圖形液晶顯示模塊中，內(nèi)置T6963C控制器的LCD模塊是目前較為常用的內(nèi)置控制器型圖形液晶顯示模塊。該模塊可由硬件電路完成初始化設(shè)置，故可節(jié)省軟件開銷。軟件上，T6963C控制器也提供了豐富的指令集，且控制方式靈活多樣。而以ARM為內(nèi)核的32位微處理器，則具備高性能和低功耗的特點，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因此，對于不帶液晶接口的中低端ARM7芯片，可由其通用輸入輸出(GPIO，general purpose input andoutput)引腳來實現(xiàn)與LCD的連接，并控制LCD實現(xiàn)其顯示功能。

1 LCD硬件接口設(shè)計
    T6963C控制器可與液晶模塊的行、列驅(qū)動器及顯示緩沖區(qū)RAM連接，并可通過這種硬件連接方式設(shè)置好液晶屏結(jié)構(gòu)(單、雙屏)、顯示窗口長度、寬度、字體等。內(nèi)置T6963C的單屏結(jié)構(gòu)點陣圖形液晶顯示模塊的原理框圖如圖1所示。

    圖1中，數(shù)據(jù)總線和控制總線都直接與CPU的IO口線相連。液晶可采用SMG240128A點陣圖形液晶顯示模塊；而CPU則可選用基于ARM7TD－MI－S核的32位微處理器芯片LPC2134。該芯片是基于RISC的原理設(shè)計，指令和譯碼簡單方便。它采用三級流水線技術(shù)，CPU操作頻率最大可達60MHz，并具備47個通用I／O口，同時含有豐富的外設(shè)資源，十分適合于工業(yè)測量及控制領(lǐng)域使用。該液晶模塊與LPC2134的接口電路如圖2所示。
    圖2中的液晶模塊采用數(shù)據(jù)并行傳輸模式，通過兩個驅(qū)動芯片74L3245和74HC14與LPC2134相連。其中74LS245是八位雙向總線收發(fā)器，它可將液晶模塊的數(shù)據(jù)總線與CPU的P0口的8條口線相連，負責控制數(shù)據(jù)的傳輸，并具備數(shù)據(jù)鎖存和緩沖功能：74HC14為六輸入反相驅(qū)動器，可驅(qū)動液晶模塊的四條控制線。液晶模塊的21腳為背光接地端，它由p0．23控制背光的開與關(guān)，通過電位器W2可調(diào)節(jié)背光亮度，用電位器W1則可控制調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度。FG引腳為邊框地，須接地以防止靜電和雷擊。FS引腳接地，可將字體控制為8x8點陣。

2 顯示功能的實現(xiàn)
    液晶顯示功能可通過LPC2134對液晶控制器T6963C的控制來實現(xiàn)，T6963C控制器內(nèi)置豐富的指令集，可通過指令來設(shè)置顯示功能。指令可帶一個或兩個參數(shù)，也可無參數(shù)。每條指令的執(zhí)行都是先送入?yún)?shù)，再送入指令代碼。每次操作之前，還需要先進行狀態(tài)字的檢測。
2．1 底層子函數(shù)設(shè)計
    在程序?qū)用?，不管是狀態(tài)字的檢測，還是參數(shù)和指令代碼的傳送，都涉及到對液晶控制器的讀寫操作。根據(jù)T6963C說明書中提供的讀寫時序，并結(jié)合本系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，可得到如圖3所示的讀寫時序圖。

    在設(shè)計程序時?？筛鶕?jù)LPC2134的GPIO引腳模擬控制讀寫時序圖來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。針對數(shù)據(jù)和讀寫類型，可設(shè)計四個底層子函數(shù)，以完成傳輸功能，其功能說明如表1所列。

    其中寫命令字子函數(shù)及讀數(shù)據(jù)子函數(shù)的源代碼如下：
    事先在頭文件中定義如下常量：
    #define WR 1<<25／／p0．25寫控制位
    #define CD 1<<17／／p1．17數(shù)據(jù)指令選擇控制位
    #define RD 1<<26／／p0．26讀控制位
    #define CE 1<<27 ／／p0．27 LCD片選
    #define DIR 1<<22 ／／p1．22 74LS245數(shù)據(jù)傳送方向控制位
    #define DPT0xOff<<16／／數(shù)據(jù)口
    ／／寫命令字子函數(shù)完整源代碼
    void LCD_WriteCommand(uint8 command)
    {
    uint32 com=0；／／定義臨時存儲單元
    com=command；
    IOODIR=IOODIR | DPT；／／設(shè)置輸出數(shù)據(jù)
    IOOSET=IOOSET | CD；／／命令屬性
    IOOSET=IOOSET | WR：
    IOOSET=IOOSET | RD；
    IO1CLR=I01CLR | DIR；
                        ／／數(shù)據(jù)傳輸方向設(shè)定
    IOOSET=(IOOSET&(~DPT))|(com<<16)；
                       ／／數(shù)據(jù)寫入口線
    IOOCLR=(IOOCLR&(-DPT)|(((-com)&(0xOff)<<16)；
    IOOCLR=IOOCLR | CE；／／選中LCD
    IOOCLR=IOOCLR | WR；／／寫有效
    IOOSET=IOOSET | WR；／／寫入完畢，寫置低
    IOOSET=IOOSET | CE；
    }
    ／／讀數(shù)據(jù)子函數(shù)完整源代碼
    uint8 LCD_ReadData 0
    {
    uint8 data；
    IO0DIR=IOODIR＆(～DPT)；／／輸入數(shù)據(jù)
    I01CLR=I01CLR | CD；／／數(shù)據(jù)屬性
    IO0SET=IO0SET | WR；
    IO0SET=IO0SET | RD；
    IO1SET=IO1SET | DIR；
                       ／／數(shù)據(jù)傳輸方向設(shè)定
    IO0CLR=IO0CLR | CE；
    IO0CLR=IO0CLR | RD；／／讀有效
    data=(IO0PIN&DPT)>>16；
                       ／／由引腳狀態(tài)寄存器讀出數(shù)據(jù)
    IOOSET=IOOSET | RD；／／讀無效
    IO0SET=IO0SET | CE；
    return (data)；／／返回值為讀取的數(shù)據(jù)
    }
    至于讀狀態(tài)和寫數(shù)據(jù)子函數(shù)的編寫，設(shè)計時可參照該子函數(shù)來完成。

2．2 驅(qū)動層實現(xiàn)
    接下來需要利用T6963C的指令來完成驅(qū)動層顯示功能的設(shè)置。其中部分基本指令的定義如表2所列。事實上，驅(qū)動層子函數(shù)的編寫都可通過調(diào)用寫命令、寫數(shù)據(jù)、讀狀態(tài)子函數(shù)來實現(xiàn)。

    其液晶的初始化設(shè)置函數(shù)源代碼如下：
void LCD_Initialize(void)
{
    LCD_WriteTCommand3(LCD_TXT_STP，0x00，0x00)；／／文本模式RAM起始地址
    LCD_WriteTCommand3(LCD_TXT_WID， 30，0x00)；／／設(shè)置文本模式的寬度，寬度為N／6或N／8，N為寬度點數(shù)，如240
    LCD＿WriteTCommand3(LCD_GRH_STP，0x00，0x00)；／／圖形方式RAM起始地址
    LCD_WriteTCommand3(LCD_GRH_WID，30，0x00)；／／設(shè)置圖形模式的寬度，寬度為N／6或N／8，N為寬度點數(shù)，如240
    LCD＿WriteTCommand 1(LCD_MOD_OR)；／／設(shè)置顯示方式為”或”
    LCD_WriteTCommandl(LCD_DIS_SW |0x08)；／／設(shè)置純圖形顯示模式
}
2．3 漢字讀寫程序設(shè)計
    初始化液晶后，就可設(shè)置顯示區(qū)域、顯示方式和顯示狀態(tài)。接下來應(yīng)將待顯示字符的字模數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖區(qū)，以便實現(xiàn)顯示功能。對于文本方式，可先將字模數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖區(qū)并建立CGRAM，再由數(shù)據(jù)存儲位置確定字符代碼，然后通過寫人對應(yīng)代碼即可顯示字符；對于圖形顯示方式，則需將字模數(shù)據(jù)逐個字節(jié)的寫入圖形顯示緩沖區(qū)來實現(xiàn)顯示功能。二者相比各有特點，其中文本模式顯示速度快。且內(nèi)置CGROM中含128個ASCII字符，可直接調(diào)用，但需先建立CGRAM，而且容量有限，只能管理2K字節(jié)的數(shù)據(jù)，比較適合于顯示字符不多的場合；而圖形模式顯示速度相對較慢，但無需建立CGRAM，用戶只需將字模數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位寫入圖形顯示區(qū)即可，適用于所需顯示內(nèi)容較多的場合。在一般的工程應(yīng)用中，漢字的顯示是比較重要的內(nèi)容，因此，本文主要介紹漢字顯示的程序設(shè)計。
    由液晶初始化程序，本系統(tǒng)采用圖形模式作為顯示方式。漢字的字體一般為16x16點陣，占32個字節(jié)，也可采用32x32點陣的字體，西文字符為16x8。由此編寫的子函數(shù)程序如下：

    本液晶屏上的橫坐標x范圍為0~29，縱坐標y范圍為0~127。字模數(shù)據(jù)由造字模軟件提供，寫入字模數(shù)據(jù)的順序應(yīng)與其所代表的字符的結(jié)構(gòu)位置相對應(yīng)。讀寫顯示數(shù)據(jù)時，要注意地址指針每讀寫一次會自動增一。修改其值時，必須先結(jié)束當前讀寫操作，然后再修改地址，這樣才有效。其它子函數(shù)的編寫與漢字顯示子函數(shù)相同，不同字體的字符只是字模數(shù)據(jù)量不同，連續(xù)寫可多次調(diào)用單獨寫函數(shù)實現(xiàn)，也可每行寫入所有字符的對應(yīng)字節(jié)數(shù)據(jù)。至于反白功能的實現(xiàn)，可先讀出對應(yīng)字符的數(shù)據(jù)字節(jié)，取反后再重新寫入。

3 結(jié)束語
    本文通過ARM7微處理器芯片LPC2134的GPIO實現(xiàn)了與內(nèi)藏T6963C的液晶顯示模塊的接口設(shè)計，并在軟件上實現(xiàn)了其基本顯示功能，從而在滿足了工程設(shè)計的要求。本文比較系統(tǒng)的闡述了液晶顯示程序的設(shè)計過程，并對設(shè)計中的難點給出了源程序代碼，以供參考。該程序的可移植性好，可適用LPC213x系列芯片、其它ARM7芯片以及內(nèi)置T6963C的不同型號液晶顯示模塊。