基于T6963CFG的LCD在嵌入式系統(tǒng)中的應用
1 引 言
在嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)和應用中，選擇低價位、高性能的液晶顯示設備一直是設計者追求的目標。中小型液晶顯示器以其規(guī)格多、價位低以及非常適用于嵌入式系統(tǒng)"量身定制"的特點深受研發(fā)者的青睞。T6963CFG是TOSHIBA公司生產的一款LCD控制器，可用于不同規(guī)格的液晶顯示器。深圳漢升公司生產的HS240128顯示器采用了這款LCD控制器，其分辨率達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控制命令及時序
T6963CFG是一款與大規(guī)模LCD驅動器和數(shù)據(jù)存儲器配合使用的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的處理器或微控制器直接相連。T6963CFG內置128個字符的字模；外部擴展存儲器高達64 KB(HS240128顯示器擴展了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)內方便地移動。
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，需要按照數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2、命令碼的先后順序進行寫操作，每次寫一個字節(jié)。如果選擇格式3，只有寫命令碼的操作。在對LCD讀數(shù)據(jù)或寫數(shù)據(jù)操作之前都要進行狀態(tài)檢測。只有在LCD允許的情況下才可以進行相應的操作。其狀態(tài)字及其功能如表l所示。
2.2 接口信號及時序
HS240128-1顯示器封裝后留有21個接口信號線：
C／D：命令／數(shù)據(jù)(高／低)選擇信號；
CE：片選(低)信號；
WR：寫(低)信號；
RD：讀(低)信號；
D0～D7：數(shù)據(jù)信號；
FS：字體選擇信號(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：驅動電壓調整輸入(亮度)；
VEE：LCD驅動電源(輸出，-15 V)；
RST：復位(低)信號；
K：背光(地)；
A：背光(5 V)。
LCD接口控制信號的讀寫時序如圖1所示。各控制信號的時序可由微控制器的通用輸入輸出(GPIO)接口仿真實現(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，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產品都具有相應的硬件接口電路，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可以方便地與市場提供的嵌入式微控制器或單片機相連，如Phlips公司的LPC2104、2119等。S3C44B0X是Samsung公司提供的高性價比嵌入式片上系統(tǒng)解決方案，采用ARM7TDMI內核，片上集成了豐富的外圍元件，特別適用于對成本和功耗敏感的應用。S3C44BOX雖然集成有LCD控制邏輯，但是，HS240128顯示器的控制接口內置了控制電路，利用S3C44BOX豐富的GPIO口資源(71個)，很容易實現(xiàn)配接。在本系統(tǒng)設計中選用PD0～PD7、PE0～PE2、PG4～PG5作為LCD的控制線和數(shù)據(jù)線。其電路連接如圖2所示。
根據(jù)T6963CFG的讀寫時序和相應的電路配接，讀寫操作的函數(shù)為：
char read(char type) ∥從T6963CFG讀取數(shù)據(jù)
4 顯示控制及程序設計
4.1 顯示緩沖區(qū)的設置
顯示緩沖區(qū)可分為系統(tǒng)內存顯示緩沖區(qū)和LCD顯示緩沖區(qū)。當然，系統(tǒng)也可以只設置LCD顯示緩沖區(qū)，程序可以只對LCD顯示緩沖區(qū)進行操作。通常LCD顯示緩沖區(qū)設置在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、二個或三個不同的顯示區(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)的位置具有映射對應關系。
在系統(tǒng)內存中設置顯示緩沖區(qū)，通常是為了規(guī)范程序設計，提高工作效率。程序首先對系統(tǒng)內存中的顯示緩沖區(qū)進行讀／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)內存顯示緩沖區(qū)分為文本區(qū)和圖形區(qū)，本設計設置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個顯示頁，在圖形方式下圖形區(qū)可映射4個顯示頁。
4.2 字符和圖形顯示過程
4.2.1 字符顯示過程
在字符方式下，HS240128-1已裝配了128個常用字符字模。在指定的文本顯示緩沖區(qū)寫入相應的字符碼00H～7FH，即可實現(xiàn)LCD輸出字符[1]。該LCD顯示器還提供了擴展字符功能，字符碼為80H～FFH，它的字形碼(8×8點字模)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。在應用中，通過控制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個字符，在8×8方式下，一行顯示30個字符。整屏可以顯示16行字符。
系統(tǒng)內存文本緩沖區(qū)與LCD文本顯示緩沖區(qū)有著映射關系．其數(shù)據(jù)格式是按屏幕格式大小設定的。例如：一行30個字符對應著內存連續(xù)的30個字節(jié)。一屏(頁)16行對應內存連續(xù)的480字節(jié)。如果內存文本緩沖區(qū)為8 KB，可映射17頁(共272行)，其緩沖區(qū)設置為：Text_Buffer[272][30](行列二維數(shù)組)，內存文本緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到LCD文本緩沖區(qū)的過程可以通過下面的代碼實現(xiàn)：
LCD控制器自動掃描并顯示從內存送來的17頁數(shù)據(jù)的第一頁，如果要顯示第二頁或其他頁，只要向LCD控制器重新設置文本區(qū)起始地址即可，因此，LCD可以從顯示緩沖區(qū)的任意位置開始顯示。例如．從第二行開始顯示，LCD文本區(qū)開始地址應該為30(0x001E)。
設置文本區(qū)開始地址的過程如下：
4.2.2 圖形顯示過程
在圖形方式下，顯示方法是寫點作圖，每次向圖形緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，單位是一個字節(jié)(8點)，HS240128是240x128分辨率，寫滿一屏(頁)共有3840字節(jié)。HS240128-1的控制器T6963CFG自動掃描并顯示圖形緩沖區(qū)的信息。系統(tǒng)內存圖形顯示緩沖區(qū)與LCD圖形顯示緩沖區(qū)具有映射關系，其數(shù)據(jù)格式是按屏幕格式大小設定的。
例如：一行240個點對應著內存連續(xù)的30個字節(jié)。一屏(頁)128行，對應內存連續(xù)的3 840字節(jié)。設置內存圖形緩沖區(qū)為16 kB，映射LCD屏4頁(共512行)。內存圖形緩沖區(qū)設置為：Graph-ic_buffer[512][30](行列數(shù)組)，則將內存圖形緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到LCD圖形緩沖區(qū)的過程可以通過下面的代碼實現(xiàn)：
另外，通過設置圖形區(qū)的起始地址實現(xiàn)屏幕滾動功能，每次滾動一行時，圖形區(qū)開始修改地址增量為+30。例如圖形從第二行開始顯示．向T6963CFG控制器送入圖形區(qū)的地址應該是0x201E，即圖形區(qū)首地址為2000H+30=0x201E。
其過程如下：
4.2.3 漢字顯示過程
漢字的顯示過程是在圖形方式下進行的。HS240128-1中無漢字庫，顯示漢字時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映射即可。漢字字模為16×16點陣格式(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 程序設計流程
在對HS240128編程時，首先在內存顯示緩沖區(qū)中準備好數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)寫入LCD緩沖區(qū)，LCD自動實現(xiàn)掃描顯示功能。要實現(xiàn)屏幕滾動功能時，只要簡單的修改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 結束語
本文系統(tǒng)介紹了T6963CFG控制器的工作原理及LCD軟硬件應用接口，詳細討論了點陣液晶顯示器的應用方法和在嵌入式系統(tǒng)中的設計實例，希望為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員在選擇和使用液晶顯示器時提供參考。文中所述的方法已經在一些嵌入式系統(tǒng)設計中得到了很好的應用。
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