SPCE061A與液晶模塊HS12864-1的接口及其編程

摘要：介紹了液晶顯示模塊HS12864-1的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了其與凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)的接口電路以及字符顯示控制程序，實(shí)現(xiàn)了所需字符的顯示功能。
 

1 　引言
    在以單片機(jī)為核心的嵌入式測(cè)控系統(tǒng)中，單片機(jī)與顯示器件的接口是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，具體工作包括選擇顯示的器件類(lèi)型，接口采用串行或并行方式以及顯示驅(qū)動(dòng)的確定等問(wèn)題。典型的顯示器件是LED數(shù)碼管，其亮度高，適應(yīng)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。缺點(diǎn)是接口電路復(fù)雜，功耗高。液晶顯示器件是利用液晶的電光效應(yīng)制作的，具有功耗低、接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)[1]，而且模塊的接口信號(hào)和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機(jī)接口，它還具有專(zhuān)用指令，可方便地實(shí)現(xiàn)各種不同的操作，同樣的顯示面積LCD其功耗比LED顯示器小幾百倍，所以它特別適宜與COMS電路直接相配，液晶顯示器件已成為當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)(信息產(chǎn)業(yè)中最重要的信息處理手段之一，在各類(lèi)測(cè)量及控制儀表中被廣泛的應(yīng)用。
    液晶顯示器件可分為波段式、字符式和點(diǎn)陣式。其中，點(diǎn)陣式液晶顯示器件不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線(xiàn)及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)開(kāi)窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等動(dòng)態(tài)顯示功能，當(dāng)在點(diǎn)陣式LCD上顯示漢字時(shí)，應(yīng)先取得漢字的點(diǎn)陣構(gòu)成數(shù)據(jù)，然后將其寫(xiě)入點(diǎn)陣式LCD的顯示存儲(chǔ)器中進(jìn)行顯示。本文介紹基于凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)的液晶顯示控制設(shè)計(jì)。

2 HS12864-1液晶模塊的工作原理

    HS12864-1是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？蓪?shí)現(xiàn)圖形顯示，也可以顯示8×4個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字。HS12864-1液晶內(nèi)置HD61102圖形液晶顯示模塊，驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)是由1片HD61102 作為64 路行驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)HD61102配備了一套顯示存儲(chǔ)器的管理電路和與MCU接口電路，可以直接與MCU的總線(xiàn)連接[5]。HS12864-1的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1  HS12864-1的結(jié)構(gòu)

    HS12864-1具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等顯示功能，共有7 條指令，單片機(jī)只需通過(guò)D/I、R/W、DB0~DB7送入數(shù)據(jù)或指令便可顯示其指定內(nèi)容或顯示方式。表1為HS12864-1的指令一覽表。

表1  HS12864-1指令表

3  HS12864-1與SPCE061A單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì)

    SPCE061A 是繼SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。CPU內(nèi)核采用凌陽(yáng)最新推出的16位u nsp微處理器芯片，比MCS-51 8位機(jī)的MCU集成度更高，使用更加靈活方便，縮短了開(kāi)發(fā)周期和成本。
    采用RISC 的SPCE061A 比8位的MCS 51系列執(zhí)行效率高，速度更快，較寬的工作電壓，低功耗抗干擾的設(shè)計(jì)，使061A在電池供電的應(yīng)用領(lǐng)域更具特色，其內(nèi)置2K字SRAM和32K FLASH，32位通用可編程輸入/輸出端口，具有WatchDog等功能，在儀器儀表、工業(yè)控制和通訊產(chǎn)品等方面應(yīng)用日益廣泛。
    在程序設(shè)計(jì)方面μ'nSP?單片機(jī)的匯編指令針對(duì)C語(yǔ)言進(jìn)行了優(yōu)化，所以其匯編的指令格式很多地方直接類(lèi)似于C語(yǔ)言。另外其開(kāi)發(fā)仿真環(huán)境IDE也直接提供了C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境，C函數(shù)和匯編函數(shù)可以方便地進(jìn)行相互調(diào)用[2，3]。HS12864-1與SPCE061A單片機(jī)的硬件接口電路見(jiàn)圖2。

    圖2中采用并行通信方式，單片機(jī)的IOA0-IOA7口與液晶模塊的DB0-DB7口相連作為數(shù)據(jù)輸入輸出用；即IOB0- IOB 4口與液晶模組的CS1、CS2、D/I、R/W、E相連作為單片機(jī)對(duì)液晶的控制口。

4 顯示程序設(shè)計(jì)

   在液晶上顯示整屏字符或圖像有兩種方法:一種是將所要顯示的字模數(shù)據(jù)一次性發(fā)送到顯示數(shù)據(jù)ＲＡＭ中；另外一種是在屏幕上指定位置進(jìn)行單獨(dú)顯示[4]。兩種方法都要在控制器空閑的條件下進(jìn)行操作,在操作之前都要先讀取忙標(biāo)志,判斷控制器是否處于忙狀態(tài),在一般情況下,可以用延時(shí)等待的方法代替。
本系統(tǒng)程序主要包括主程序和幾個(gè)子程序塊： LCD初始化, 液晶顯示屏選擇，LCD顯示，還有若干個(gè)控制子程序。主程序分別調(diào)用這些子程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)液晶顯示器操作控制。程序流程圖見(jiàn)圖3。

圖3  程序流程圖

    凌陽(yáng)單片機(jī)的編程語(yǔ)言常用的有二種：匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率很高但可讀性不強(qiáng)，而C語(yǔ)言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語(yǔ)言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)匯編語(yǔ)言，而且C語(yǔ)言還可以嵌入?yún)R編來(lái)解決高時(shí)效性的代碼編寫(xiě)問(wèn)題。對(duì)于開(kāi)發(fā)周期來(lái)說(shuō)，用C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)周期通常要小于匯編語(yǔ)言很多。綜合以上C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了C語(yǔ)言。
這里給出右半屏送命令/數(shù)據(jù)程序，說(shuō)明SPCE061A單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中對(duì)IOA /IOB口的設(shè)置。凌陽(yáng)單片機(jī)控制液晶顯示部分程序如下：

    本系統(tǒng)調(diào)試采用的是凌陽(yáng)61板（即SPCE061A EMU BOARD）和u'nSP IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。硬件調(diào)試較為簡(jiǎn)單，只需調(diào)節(jié)好液晶的對(duì)比度和背光亮度即可；在軟件方面，使用凌陽(yáng)u'nSP IDE 軟件來(lái)編譯調(diào)試液晶程序。
    在調(diào)試中字模數(shù)據(jù)來(lái)自字模生成軟件Zimo3，其生成的字模數(shù)據(jù)在本程序中不能直接使用，運(yùn)行結(jié)果會(huì)出現(xiàn)字體的上下部分顛倒，需要將其順序反轉(zhuǎn)。
調(diào)試效果達(dá)到了程序設(shè)計(jì)的要求。