基于T6963CFG的LCD在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引 言

    在嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用中，選擇低價(jià)位、高性能的液晶顯示設(shè)備一直是設(shè)計(jì)者追求的目標(biāo)。中小型液晶顯示器以其規(guī)格多、價(jià)位低以及非常適用于嵌入式系統(tǒng)"量身定制"的特點(diǎn)深受研發(fā)者的青睞。T6963CFG是TOSHIBA公司生產(chǎn)的一款LCD控制器，可用于不同規(guī)格的液晶顯示器。深圳漢升公司生產(chǎn)的HS240128顯示器采用了這款LCD控制器，其分辨率達(dá)240×128，帶自掃描電路，具有文本顯示、圖形顯示和圖文混合顯示功能。

2 T6963CFG控制命令及時(shí)序

    T6963CFG是一款與大規(guī)模LCD驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配合使用的LCD控制器。該控制器有8條并行數(shù)據(jù)、讀／寫控制、模式選擇以及亮度和背光控制等接口線，可以方便地與多種型號(hào)的處理器或微控制器直接相連。T6963CFG內(nèi)置128個(gè)字符的字模；外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器高達(dá)64 KB(HS240128顯示器擴(kuò)展了32 KB)，用于顯示緩沖區(qū)，如文本區(qū)、圖形區(qū)以及自定義字符區(qū)；LCD顯示窗口能在顯示緩沖區(qū)內(nèi)方便地移動(dòng)。

2.1 控制命令及狀態(tài)字

    T6963CFG命令字有三種基本格式：

格式1：數(shù)據(jù)1 數(shù)據(jù)2 命令碼
格式2：數(shù)據(jù)1 命令碼
格式3：命令碼

    在使用格式1時(shí)，需要按照數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2、命令碼的先后順序進(jìn)行寫操作，每次寫一個(gè)字節(jié)。如果選擇格式3，只有寫命令碼的操作。在對(duì)LCD讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)操作之前都要進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)。只有在LCD允許的情況下才可以進(jìn)行相應(yīng)的操作。其狀態(tài)字及其功能如表l所示。

2.2 接口信號(hào)及時(shí)序

    HS240128-1顯示器封裝后留有21個(gè)接口信號(hào)線：

C／D：命令／數(shù)據(jù)(高／低)選擇信號(hào)；
CE：片選(低)信號(hào)；
WR：寫(低)信號(hào)；
RD：讀(低)信號(hào)；
D0～D7：數(shù)據(jù)信號(hào)；
FS：字體選擇信號(hào)(高：6×8，低：8×8)；
FG：外殼安全地；
VSS：GND(地)；
VDD：邏輯電路和LCD的電源(5 V)；
VD：驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)整輸入(亮度)；
VEE：LCD驅(qū)動(dòng)電源(輸出，-15 V)；
RST：復(fù)位(低)信號(hào)；
K：背光(地)；
A：背光(5 V)。

    LCD接口控制信號(hào)的讀寫時(shí)序如圖1所示。各控制信號(hào)的時(shí)序可由微控制器的通用輸入輸出(GPIO)接口仿真實(shí)現(xiàn)，例如：C／D為高電平，CE為低電平，WR為高電平以及RD為低電平時(shí)，可以從數(shù)據(jù)線上(D0～D7)讀取T6963CFG的狀態(tài)字。

3 在嵌入式系統(tǒng)中的硬件接口電路

    通常LCD產(chǎn)品都具有相應(yīng)的硬件接口電路，但其類型不盡相同。帶自掃描電路，可提供文本、圖形和圖文混合顯示功能的LCD可以方便地與市場(chǎng)提供的嵌入式微控制器或單片機(jī)相連，如Phlips公司的LPC2104、2119等。S3C44B0X是Samsung公司提供的高性價(jià)比嵌入式片上系統(tǒng)解決方案，采用ARM7TDMI內(nèi)核，片上集成了豐富的外圍元件，特別適用于對(duì)成本和功耗敏感的應(yīng)用。S3C44BOX雖然集成有LCD控制邏輯，但是，HS240128顯示器的控制接口內(nèi)置了控制電路，利用S3C44BOX豐富的GPIO口資源(71個(gè))，很容易實(shí)現(xiàn)配接。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用PD0～PD7、PE0～PE2、PG4～PG5作為L(zhǎng)CD的控制線和數(shù)據(jù)線。其電路連接如圖2所示。

    根據(jù)T6963CFG的讀寫時(shí)序和相應(yīng)的電路配接，讀寫操作的函數(shù)為：

char read(char type) ∥從T6963CFG讀取數(shù)據(jù)

4 顯示控制及程序設(shè)計(jì)

4.1 顯示緩沖區(qū)的設(shè)置

    顯示緩沖區(qū)可分為系統(tǒng)內(nèi)存顯示緩沖區(qū)和LCD顯示緩沖區(qū)。當(dāng)然，系統(tǒng)也可以只設(shè)置LCD顯示緩沖區(qū)，程序可以只對(duì)LCD顯示緩沖區(qū)進(jìn)行操作。通常LCD顯示緩沖區(qū)設(shè)置在I／O接口電路中，如HS240128的顯示緩沖大小為32 KB。根據(jù)需要，LCD顯示緩沖區(qū)可以定義一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)不同的顯示區(qū)，例如：文本區(qū)、圖形區(qū)和自定義字符字模區(qū)。可以自定義各區(qū)大?。鐖D3所示。LCD控制器可以自動(dòng)將LCD顯示緩沖區(qū)中文本區(qū)和圖形區(qū)的顯示信息向屏幕輸出和刷新。屏幕的顯示位置與顯示緩沖區(qū)的位置具有映射對(duì)應(yīng)關(guān)系。

    在系統(tǒng)內(nèi)存中設(shè)置顯示緩沖區(qū)，通常是為了規(guī)范程序設(shè)計(jì)，提高工作效率。程序首先對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存中的顯示緩沖區(qū)進(jìn)行讀／寫操作，然后將其數(shù)據(jù)更新到LCD顯示緩沖區(qū)中。系統(tǒng)內(nèi)存顯示緩沖區(qū)分為文本區(qū)和圖形區(qū)，本設(shè)計(jì)設(shè)置8 KB文本區(qū)和16 KB的圖形區(qū)。在字符方式下文本區(qū)可映射17個(gè)顯示頁(yè)，在圖形方式下圖形區(qū)可映射4個(gè)顯示頁(yè)。

4.2 字符和圖形顯示過(guò)程

4.2.1 字符顯示過(guò)程

    在字符方式下，HS240128-1已裝配了128個(gè)常用字符字模。在指定的文本顯示緩沖區(qū)寫入相應(yīng)的字符碼00H～7FH，即可實(shí)現(xiàn)LCD輸出字符[1]。該LCD顯示器還提供了擴(kuò)展字符功能，字符碼為80H～FFH，它的字形碼(8×8點(diǎn)字模)需要提前寫入自定義字符的字模緩沖區(qū)中。其地址為7800H～7FFFH。在應(yīng)用中，通過(guò)控制FS引腳選擇字體大小(1：6×8或0：8×8)。在6×8方式下，屏幕一行可以顯示40個(gè)字符，在8×8方式下，一行顯示30個(gè)字符。整屏可以顯示16行字符。

    系統(tǒng)內(nèi)存文本緩沖區(qū)與LCD文本顯示緩沖區(qū)有著映射關(guān)系．其數(shù)據(jù)格式是按屏幕格式大小設(shè)定的。例如：一行30個(gè)字符對(duì)應(yīng)著內(nèi)存連續(xù)的30個(gè)字節(jié)。一屏(頁(yè))16行對(duì)應(yīng)內(nèi)存連續(xù)的480字節(jié)。如果內(nèi)存文本緩沖區(qū)為8 KB，可映射17頁(yè)(共272行)，其緩沖區(qū)設(shè)置為：Text_Buffer[272][30](行列二維數(shù)組)，內(nèi)存文本緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到LCD文本緩沖區(qū)的過(guò)程可以通過(guò)下面的代碼實(shí)現(xiàn)：

    LCD控制器自動(dòng)掃描并顯示從內(nèi)存送來(lái)的17頁(yè)數(shù)據(jù)的第一頁(yè)，如果要顯示第二頁(yè)或其他頁(yè)，只要向LCD控制器重新設(shè)置文本區(qū)起始地址即可，因此，LCD可以從顯示緩沖區(qū)的任意位置開(kāi)始顯示。例如．從第二行開(kāi)始顯示，LCD文本區(qū)開(kāi)始地址應(yīng)該為30(0x001E)。

    設(shè)置文本區(qū)開(kāi)始地址的過(guò)程如下：

4.2.2 圖形顯示過(guò)程

    在圖形方式下，顯示方法是寫點(diǎn)作圖，每次向圖形緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，單位是一個(gè)字節(jié)(8點(diǎn))，HS240128是240x128分辨率，寫滿一屏(頁(yè))共有3840字節(jié)。HS240128-1的控制器T6963CFG自動(dòng)掃描并顯示圖形緩沖區(qū)的信息。系統(tǒng)內(nèi)存圖形顯示緩沖區(qū)與LCD圖形顯示緩沖區(qū)具有映射關(guān)系，其數(shù)據(jù)格式是按屏幕格式大小設(shè)定的。

    例如：一行240個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著內(nèi)存連續(xù)的30個(gè)字節(jié)。一屏(頁(yè))128行，對(duì)應(yīng)內(nèi)存連續(xù)的3 840字節(jié)。設(shè)置內(nèi)存圖形緩沖區(qū)為16 kB，映射LCD屏4頁(yè)(共512行)。內(nèi)存圖形緩沖區(qū)設(shè)置為：Graph-ic_buffer[512][30](行列數(shù)組)，則將內(nèi)存圖形緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到LCD圖形緩沖區(qū)的過(guò)程可以通過(guò)下面的代碼實(shí)現(xiàn)：

    另外，通過(guò)設(shè)置圖形區(qū)的起始地址實(shí)現(xiàn)屏幕滾動(dòng)功能，每次滾動(dòng)一行時(shí)，圖形區(qū)開(kāi)始修改地址增量為+30。例如圖形從第二行開(kāi)始顯示．向T6963CFG控制器送入圖形區(qū)的地址應(yīng)該是0x201E，即圖形區(qū)首地址為2000H+30=0x201E。

   其過(guò)程如下：

4.2.3 漢字顯示過(guò)程

    漢字的顯示過(guò)程是在圖形方式下進(jìn)行的。HS240128-1中無(wú)漢字庫(kù)，顯示漢字時(shí)需要用戶自定義字模并寫入LCD圖形顯示緩沖區(qū)，其顯示位置按顯示頁(yè)映射即可。漢字字模為16×16點(diǎn)陣格式(32字節(jié))。需漢字16x16字模的用戶可以從一般的漢字字模提取軟件中獲取，本文不再贅述。

4.3 程序設(shè)計(jì)流程

     在對(duì)HS240128編程時(shí)，首先在內(nèi)存顯示緩沖區(qū)中準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)寫入LCD緩沖區(qū)，LCD自動(dòng)實(shí)現(xiàn)掃描顯示功能。要實(shí)現(xiàn)屏幕滾動(dòng)功能時(shí)，只要簡(jiǎn)單的修改LCD文本區(qū)和圖形區(qū)的起始地址即可。其基本流程如圖4所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

    本文系統(tǒng)介紹了T6963CFG控制器的工作原理及LCD軟硬件應(yīng)用接口，詳細(xì)討論了點(diǎn)陣液晶顯示器的應(yīng)用方法和在嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)實(shí)例，希望為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員在選擇和使用液晶顯示器時(shí)提供參考。文中所述的方法已經(jīng)在一些嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了很好的應(yīng)用。