基于不帶字庫的圖形LCD模塊漢字顯示解決方案

引言

目前，在嵌入式智能儀器儀表中，常用的LCD模塊一般不帶有字庫，而實際應(yīng)用中的人機(jī)界面需要顯示漢字，如果直接把漢字點陣字庫放在程序空間需要占有大量的程序空間，并且字庫不一定完整。本文以深圳萊德電子的LCD顯示模塊YJ240D和國標(biāo)漢字庫GB2312-80為例，介紹了一種基于無漢字字庫的圖形LCD模塊漢字顯示的解決方案。

1 單片機(jī)與液晶模塊的接口

1.1 YJ240D的基本結(jié)構(gòu)

YJ240D是一款圖形點陣液晶顯示模塊，它由控制器T6963C、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器及240×128全圖形點陣液晶顯示器組成?？娠@示常用字符及圖形，也可以顯示15×8個(16×16點陣)漢字，內(nèi)帶32K顯示緩沖數(shù)據(jù)存儲器，可儲存八屏圖形顯示數(shù)據(jù)。5V單電源供電，模塊內(nèi)帶負(fù)壓發(fā)生器，用于驅(qū)動LCD，內(nèi)帶LED背光，通過調(diào)節(jié)VLCD的電壓可以調(diào)節(jié)液晶的對比度。

T6963C 是日本東芝公司專門為中等規(guī)模LCD模塊設(shè)計的一款控制器，它通過外部MCU方便地實現(xiàn)對LCD驅(qū)動器和顯示緩存的管理。其特點為8位總線，內(nèi)部有128 個常用字符表，可管理外部擴(kuò)展顯示緩存64KB（本模塊為32KB），并具有豐富的指令供MCU實現(xiàn)對LCD顯示屏幕的操作與編輯

YJ240D接口簡單，可通過軟件編程方便地對液晶控制，其硬件接口定義如表1

表1 YJ240D的硬件接口

1.2 YJ240D與單片機(jī)的接口

圖1為單片機(jī)和液晶顯示器的接口示意圖，其中用單片機(jī)的P1.2、P1.3來控制液晶模塊的片選（CE）和指令/數(shù)據(jù)選擇（C/D）；P0口與液晶的8位數(shù)據(jù)線（P0-P7）相接；讀（WR）寫（RD）線分別與MCU的讀寫線相連。

1.3 YJ240D的讀寫時序

該液晶模塊與MCU的接口采用八位并行數(shù)據(jù)線，可交換命令和數(shù)據(jù)。向液晶模塊寫時，如果C/D為高，表示向液晶模塊傳輸命令；如果C/D為低，表示向液晶模塊傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)從液晶讀時，C/D必須為高，讀出的值為模塊內(nèi)的狀態(tài)字。

液晶模塊的詳細(xì)命令集可參見T6963C數(shù)據(jù)手冊。

2 字庫芯片與單片機(jī)的接口

2.1 漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)

為了用0、1代碼串表示漢字，規(guī)定了漢字的信息交換碼：GB 2312-80，簡稱國標(biāo)碼，共有字符7445個，包括漢字和其他字符。一級漢字3755個，按漢語拼音順序排列；二級漢字3008個，按部首和筆畫排列。其他字符有常用符號、序號、GB1988圖形字符集、希臘字符、制表符等。國標(biāo)碼的每一個符號都用兩個字節(jié)（16位二進(jìn)制）代碼來表示一個漢字。

1) 國標(biāo)碼：行、列各94（0-93），用先行后列的兩個7位二進(jìn)制數(shù)表示。

2) 區(qū)位碼：由于二進(jìn)制國標(biāo)碼表示不很方便，因此漢字也可用十進(jìn)制區(qū)位碼表示。區(qū)、位各94（1-94），用先區(qū)后位的兩個2位十進(jìn)制數(shù)表示。

3) 機(jī)內(nèi)碼：是計算機(jī)內(nèi)部表示漢字的代碼，在微機(jī)中多用兩字節(jié)(最高位為1)代碼作為機(jī)內(nèi)碼。

2.2區(qū)位碼和機(jī)內(nèi)碼的相互轉(zhuǎn)換

西文系統(tǒng)的交換碼和機(jī)內(nèi)碼都采用美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII，用一個字節(jié)表示，一般只用低七位，可以表示128可符號。在軟件中嵌入的漢字經(jīng)編譯器編譯后存放的格式為機(jī)內(nèi)碼。區(qū)位碼和機(jī)內(nèi)碼之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可概括為：（區(qū)位碼的十六進(jìn)制表示）+A0A0H=機(jī)內(nèi)碼。以漢字“大”為例，“大”字的區(qū)內(nèi)碼的十六進(jìn)制表示為1453H，加上A0A0H得到機(jī)內(nèi)碼為B4F3H。

2.3 漢字字模庫

漢字的輸出是將漢字的筆劃離散化，用點陣來表示。點陣的中每個點位只有兩種狀態(tài)：有筆畫（1）、無筆畫（0）。

描述漢字點陣信息的二進(jìn)制代碼集稱為漢字的字模。所有漢字和符號的點陣信息就組成了漢字庫。

2.3 混合字符的顯示

在本系統(tǒng)中，每個漢字的顯示采用16×16圖形點陣方式顯示。國標(biāo)GB2312-80一、二級漢字點陣庫存放在一片ROM芯片AT27C040中，每個漢字占用32個字節(jié)。當(dāng)需要顯示漢字時，首先根據(jù)區(qū)碼和位碼計算出該漢字點陣在ROM中存放的起始地址，然后從此地址連續(xù)的取出32個字節(jié)的漢字點陣，并寫入LCD模塊對應(yīng)的地址中，就可以顯示出該漢字。根據(jù)漢字區(qū)位碼和該漢字計算漢字在字庫ROM位置的轉(zhuǎn)換關(guān)系可概括為：起始地址＝（區(qū)碼×94＋位碼）×32

在應(yīng)用中，常需要漢字和英文字符混合顯示，在軟件處理時需要判斷顯示的內(nèi)容是漢字的編碼還是英文字符的編碼，如果是漢字編碼則根據(jù)其機(jī)內(nèi)碼計算區(qū)位碼，并根據(jù)區(qū)位碼計算出該漢字在字模中的起始地址。圖3是混合顯示的軟件流程圖。

3 應(yīng)用實例

在某檢測設(shè)備中，需要給用戶顯示電流、電壓、頻率值以及一些事件記錄等。用戶的命令通過設(shè)備的8鍵鍵盤輸入，顯示的內(nèi)容有漢字、數(shù)字和英文字符。

以下列出了顯示漢字、數(shù)字和英文字符串部分軟件

/*-----------------------------------------------------------------------------------------
                           混合顯示一串漢字和英文字符
row:行(1-8), column: 列(1-15)
str:字符代碼(標(biāo)準(zhǔn)機(jī)內(nèi)碼)指針
 ---------------------------------------------------------------------------------------*/

void DispStr(unsigned char row, unsigned char column, unsigned char *str)
{
    while (*str)
    {
        if (*str > 0xa0)                           //如果是漢字機(jī)內(nèi)碼
              {
                     if (column == 30)                        //如果是最后一列，則換行
                     {
                            row ++;
                    column = 1;
                     }
                     DispHZ(row, column, str);           //顯示一個漢字
                     column += 2;
                     str    += 2;
              }
              else                                                   //如果是英文字符
              {
                     DispChar(row * 2, column, str);   //顯示一個英文字符
                     column++;
                     str++;
              }
}
/*----------------------------------------------------------------
                     在指定位置顯示一個漢字(16*16點陣)
row:行(1-8), column: 列(1-29)
str:漢字標(biāo)準(zhǔn)機(jī)內(nèi)碼指針
LINE_CHAR = 30 一行的字符數(shù)
-----------------------------------------------------------------*/
void DispHZ(unsigned char row, unsigned char column, unsigned char *str)
{
       unsigned char idata i, hz_buf[32];
       unsigned int StartAddr;
      
       //定位起始行
       StartAddr = (((row - 1) * 16) * LINE_CHAR + (column-1)) + 0x4000;
       GetMatrix(str, hz_buf);
       for (i = 0; i < 16; i++)
 {
              LCDInData( (unsigned char) (StartAddr) );
              LCDInData( (unsigned char) (StartAddr>>8) );
              LCDInCmd(0x24);
              LCDInData(hz_buf[i * 2]);
              LCDInCmd(0xc0);
              LCDInData(hz_buf[i * 2 + 1]);
              LCDInCmd(0xc4);
              StartAddr += LINE_CHAR;
       }
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------
                     從字庫芯片中取漢字字模數(shù)據(jù)
     s: 漢字標(biāo)準(zhǔn)機(jī)內(nèi)碼指針
hz_buf: 存放漢字字模數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針
-------------------------------------------------------------------------------------*/
void GetMatrix(unsigned char *s, unsigned char *hz_buf)
{
    unsigned char i ,j, k;
    unsigned long address;
 
     for (k = 0; k < 31; k++)
       {
              i = *s - 0xA1;                                                  //計算區(qū)碼
              j = *(s + 1) - 0xA1;                                                 //計算位碼
              address = (((unsigned long)i * 94) + j)*32 + k;    //計算該漢字在字模芯片中的起始位置
 
              high_addr = 1;
            P0 = (unsigned char) (address >> 16);               //送高位地址
        high_addr = 0;
              P0 = 0xff;
              zk_cs = 0;
        *hz_buf = XBYTE[(unsigned int) address];         //取漢字模數(shù)據(jù)
              hz_buf++;
        zk_cs = 1;
      }
}

4 結(jié)束語

在圖形液晶模塊中嵌入中文字庫點陣字模芯片，其最大的特點是可以顯示所有的一、二級漢字、硬件接口簡單、軟件編程容易、可混合顯示漢字、英文字符和圖形。作為人機(jī)接口的一個重要部分，可被廣泛應(yīng)用在工業(yè)儀器儀表、監(jiān)控裝置、保護(hù)裝置及汽車等各種領(lǐng)域中。

5 參考文獻(xiàn)
1 徐愛均彭秀華單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計電子工業(yè)出版社2001
2 萊德電子 YJ240D液晶模塊手冊
3 Toshiba CMOS digital integrated circuit silicon monolithic T6963C dot matrix LCD control LSI, 1997-04-07
4 GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集》,1980