中文點(diǎn)陣液晶顯示驅(qū)動(dòng)器RA8816及其應(yīng)用

0 引言
    液晶顯示器由于它具有功耗低、體積小、重量輕、顯示的信息量大，能顯示各種類型的信息，如字符、圖形(包括漢字、曲線、表格等)，正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在便攜設(shè)備中，更是占據(jù)著絕對(duì)主流的地位。
    對(duì)于簡(jiǎn)單的信息顯示，通常用段碼式LCD驅(qū)動(dòng)器，如盛群的HT1621等。而對(duì)于復(fù)雜的信息顯示，則必須由點(diǎn)陣式LCD驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)，最常見(jiàn)的點(diǎn)陣式LCD驅(qū)動(dòng)器中，有不帶中文字庫(kù)的東芝LCD驅(qū)動(dòng)器T6963[1-4]，也有帶中文字庫(kù)的矽創(chuàng)LCD驅(qū)動(dòng)器ST7920[5-7]。對(duì)于較大的應(yīng)用系統(tǒng)，由于系統(tǒng)通常有足夠大的存儲(chǔ)空間，可以將中文字庫(kù)放在系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間中，因此常選用不帶中文字庫(kù)的LCD模塊；對(duì)于較小的應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)控制器本身的存儲(chǔ)空間有限，且運(yùn)行速度較低，因此通常選用帶中文字庫(kù)的LCD模塊。
    在一般應(yīng)用中，人機(jī)交互是通過(guò)顯示屏和鍵盤(pán)來(lái)完成的。但在小型便攜式應(yīng)用中，不僅系統(tǒng)控制器的存儲(chǔ)空間較小，無(wú)法將中文字庫(kù)放在其存儲(chǔ)空間內(nèi)，而且控制器的IO口數(shù)量也非常有限，不能滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)按鍵及IO口數(shù)量的要求。瑞佑科技最新推出的RA8816，不僅內(nèi)置了中文字庫(kù)，而且還提供了4×5的鍵盤(pán)掃描接口及多種控制器接口，特別適用于各種小型屏幕應(yīng)用產(chǎn)品，如收銀機(jī)、公用及家用電話、傳真機(jī)、手持式電子裝置及各式測(cè)量設(shè)備等。

1 RA8816介紹
    RA8816是一個(gè)點(diǎn)陣LCD驅(qū)動(dòng)控制器，能夠支持中英文及圖形顯示模式，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。RA8816內(nèi)部主要是由顯示內(nèi)存、256K字節(jié)的字模ROM、命令寄存器、LCD控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器、升壓電路、分壓電路、微控制器接口及鍵盤(pán)掃描電路等組成。其中內(nèi)置256K字節(jié)的ROM字庫(kù)，包含中文字庫(kù)、數(shù)字和英日歐文等字母字庫(kù)。1170字節(jié)的顯示內(nèi)存，最大可支持144×65的LCD面板。此外，RA8816還提供450字節(jié)的屏幕滾動(dòng)緩存，使其具有滾動(dòng)屏幕時(shí)顯示內(nèi)容不斷更新的效果。在文字模式中，RA8816可接收標(biāo)準(zhǔn)中文編碼(GB碼或BIG5)，直接顯示中文，而不需要進(jìn)入圖形模式以繪圖的方式顯示中文，提高了液晶顯示效率。與ST7920不同的是，RA8816可以任意指定中文字符的顯示位置，并且無(wú)須偶地址對(duì)齊。RA8816還提供了256字節(jié)的CGRAM用于自行造字，以便在文字模式下顯示字庫(kù)中沒(méi)有的文字符號(hào)。
    在控制器接口方面，RA8816提供了多種接口方式，可直接支持8080／6800系列控制器的并行數(shù)據(jù)總線接口，并提供4位或8位的數(shù)據(jù)位寬。此外RA8816還支持串行總線控制接口，包括3線、4線(A—Type和B—Type兩種)及I2C共四種的串行接口。
    RA8816整合了多項(xiàng)的實(shí)用接口，包含內(nèi)置DC／DC升壓電路及液晶亮度調(diào)整電路，4 x 5的鍵盤(pán)掃描接口并支持長(zhǎng)按及短按時(shí)間判斷，8個(gè)通用IO口可直接驅(qū)動(dòng)LED，這些接口極大地簡(jiǎn)化了外圍電路設(shè)計(jì)。因此在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，可選用成本較低的微控制器與RA8816搭配，不僅使系統(tǒng)設(shè)計(jì)快捷、方便，而且能夠降低開(kāi)發(fā)成本。

    RA8816的主要特性有：
    1．支持1／65占空比，1／9～1／5偏壓的LCD面板；
    2.內(nèi)置2～4倍升壓電路、電壓調(diào)整電路及電壓跟隨電路；
    3．內(nèi)置RC振蕩器；
    4．支持文字與圖形兩種混和顯示模式；
    5．支持BIG5或GBO碼
    6．支持ASCII 8×8英文字型，8×16半角和16×16全角簡(jiǎn)體中文或繁體中文；
   7．支持粗體、反白、滾動(dòng)等多種顯示效果。

2 RA8816硬件配置
    RA8816可工作在并行模式或串行模式，工作模式的選擇由P/S引腳狀態(tài)來(lái)決定，P/S為高電平時(shí)，選擇并行模式，否則為串行模式。引腳C86用來(lái)選擇并行接口的類型，當(dāng)C86為高電平時(shí)選擇6800系列控制器接口，為低電平時(shí)選擇8080系列控制器接口。引腳BIT4用來(lái)確定并行模式中數(shù)據(jù)總線的寬度，BIT4為高電平時(shí)總線寬度為4位，否則總線寬度為8位。當(dāng)工作在串行控制模式時(shí)，其串行接口方式由表1確定。

    LCD驅(qū)動(dòng)方式及面板材質(zhì)的不同，所需要的驅(qū)動(dòng)電壓是不同的；在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)能提供的電壓也是有差異的。這要求LCD驅(qū)動(dòng)芯片有較寬的電壓工作范圍，RA8816內(nèi)置有步進(jìn)升壓電路，可以產(chǎn)生4倍、3倍或2倍于(VDD—VSS)電壓的LCD驅(qū)動(dòng)電壓-VLCD，該電壓供給電壓調(diào)整器及內(nèi)部LCD驅(qū)動(dòng)電路使用。若在C1P與C1M跨接一個(gè)1μF左右的電容則能產(chǎn)生2倍于(VDD—Vss)電壓；若C2P與C2M也跨接一個(gè)l μF左右的電容則產(chǎn)生3倍于(VDD—Vss)電壓；若要產(chǎn)生4倍于(VDD—Vss)電壓，則還要在C3P與C1M間跨接一個(gè)l μF左右的電容，如圖2所示。RA8816靈活的VLCD產(chǎn)生方式，使得其能夠驅(qū)動(dòng)不同材質(zhì)的LCD面板。

    RA8816的系統(tǒng)時(shí)鐘由引腳CLK_SEL的狀態(tài)來(lái)確定，CLK SEL為高電平時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘由內(nèi)部RC振蕩電路產(chǎn)生；CLK SEL為低電平時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘需外電路提供并從EXT CLK引腳輸入。RA8816的矩陣鍵盤(pán)掃描接口應(yīng)用起來(lái)非常方便，只要將KsT[3．．0]行掃描輸出和KIN[4．．0]列輸入信號(hào)接上相應(yīng)的按鍵，如圖3所示，并通過(guò)相應(yīng)命令寄存器的設(shè)置就能正常工作。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，引腳會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，系統(tǒng)控制器就可以通過(guò)控制總線接口讀入相應(yīng)的鍵碼。

3 RA881 6軟件編程
    系統(tǒng)控制器對(duì)RA8816有兩種控制時(shí)序，一種是對(duì)命令寄存器的讀寫(xiě)(Rs=0)，另一種是對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的讀寫(xiě)(RS=1)。RA8816的命令寄存器共有25個(gè)，在對(duì)命令寄存器讀寫(xiě)時(shí)，控制器必須先告訴RA8816要對(duì)哪一個(gè)命令寄存器進(jìn)行讀或?qū)?，因此控制器傳遞給RA8816的第一個(gè)數(shù)據(jù)是RA8816命令寄存器的索引號(hào)，第二個(gè)數(shù)據(jù)才是真正寫(xiě)入(或讀出)該命令寄存器的有效數(shù)據(jù)。命令寄存器控制著RA8816的顯示屬性，數(shù)據(jù)寄存器反映RA8816的顯示內(nèi)容。RA8816的控制接口有多種形式，下面以I2C接口為例，說(shuō)明如何對(duì)RA8816命令寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)，其他接口的讀寫(xiě)過(guò)程與此相似。RA8816命令寄存器的寫(xiě)時(shí)序如圖4所示。

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    根據(jù)圖4所示時(shí)序，寫(xiě)命令寄存器的子程序如下所示：

    當(dāng)RS=I，表示控制器對(duì)RA8816進(jìn)行數(shù)據(jù)寄存器的讀寫(xiě)，如果寫(xiě)入(RW=O)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器，寫(xiě)入的內(nèi)容根據(jù)命令寄存器設(shè)置而顯示在LCD屏上。如果是讀取(RW=1)操作，則讀取的是不同模式下的字模數(shù)據(jù)。
    有了對(duì)寄存器的讀寫(xiě)函數(shù)后，就可以對(duì)RA8816的顯示進(jìn)行控制，下面以文字滾動(dòng)功能為例，說(shuō)明RA8816的控制方法。RA8816提供LCD的顯示畫(huà)面，可根據(jù)命令寄存器任意指定一塊區(qū)域，由硬件自動(dòng)做屏幕畫(huà)面的滾動(dòng)，其中命令寄存器可以設(shè)置屏幕的滾動(dòng)方向和速度，每次滾動(dòng)畫(huà)面的像素與滾動(dòng)的范圍等。與滾動(dòng)相關(guān)的主要命令寄存器有：SWSXR[0x08]和SWSYR[0x09]兩個(gè)寄存器決定滾動(dòng)區(qū)域的左上角坐標(biāo)x和Y；SWR xR[0x0A]和SWRYR[0x0B]兩個(gè)寄存器決定滾動(dòng)區(qū)域的大小Ax和△Y；SCOR[0x0C]表示滾動(dòng)的位移量；ASCR[0x0D]的DB7’DB4決定滾動(dòng)的速度，DB3～DB0決定每次位移的像素點(diǎn)數(shù)；SCCR[0x0E]的DB7和DB6決定滾動(dòng)多少個(gè)像素點(diǎn)后產(chǎn)生中斷，DB3和DB2決定屏幕滾動(dòng)的方向。圖5給出了屏幕滾動(dòng)流程圖。

    圖5．屏幕滾動(dòng)流程圖
    屏幕滾動(dòng)的主要代碼如下：

4 小結(jié)
    內(nèi)置中文字庫(kù)的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器RA8816，不僅具有多種顯示模式及顯示效果，而且支持常見(jiàn)的8080／6800系列控制器并行接口和多種串行接口，這極大地?cái)U(kuò)展了RA8816的應(yīng)用范圍。RA8816內(nèi)置的步進(jìn)升壓電路及電壓調(diào)整電路，可以匹配較寬范圍的系統(tǒng)電壓。此外，RA8816還提供了鍵盤(pán)掃描和通用IO接口，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，使得用低成本的控制器就能實(shí)現(xiàn)完善的人機(jī)交互界面。