基于ARM7的LCD設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本文介紹了利用S3C4510B的通用I/O口，采用串行方式控制液晶模塊顯示的方法。并給出了S3C4510B與LCD模塊的硬件連接圖和顯示程序的部分原代碼。
1 引言
隨著科技的發(fā)展，ARM在社會(huì)各個(gè)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣。ARM芯片廣泛應(yīng)用于無(wú)線產(chǎn)品、PDA、GPS、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子產(chǎn)品、STB及智能卡。
S3C4510B是SAMSUNG公司生產(chǎn)的基于ARM7TDMI的RISC微處理器，主頻可達(dá)50MHZ。液晶顯示是嵌入式系統(tǒng)中反映系統(tǒng)輸入/輸出的人機(jī)交互界面，液晶顯示以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、模塊化，接口電路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。由于S3C4510B主要是針對(duì)以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，所以其內(nèi)部沒(méi)有LCD控制模塊，這樣在一些需要人機(jī)可視話交互過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸多不便。我們?cè)诳粗馗咝詢r(jià)比的情況下，利用S3C4510B的通用I/O口來(lái)控制液晶顯示屏的軟硬件方法，實(shí)現(xiàn)了與LCD控制模塊一樣的功能。
2 S3C4510B介紹
S3C4510B是三星公司的一款基于以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的高性價(jià)比16/32位（精簡(jiǎn)指令集）RISC微控制器，內(nèi)含一個(gè)由ARM公司設(shè)計(jì)的ARM7TDMI RISC處理器核，ARM7TDMI為低功耗、高性能的16/32核。支持大、小端模式，內(nèi)部架構(gòu)為大端模式，外部存儲(chǔ)器可為大、小端模式；基于JTAG的調(diào)試方案；邊界掃描接口。支持ROM/SRAM、FLASH、DRAM和外部I/O以8/16/32位的方式操作。最適合用于對(duì)價(jià)格及功耗敏感的應(yīng)用場(chǎng)合。
除了ARM7TDMI核以外，S3C4510B比較重要的片內(nèi)外圍功能模塊包括：
·2個(gè)帶緩沖描述符（Buffer Descriptior）的HDLC通道；
·2個(gè)UART通道；
·2個(gè)GDMA通道；
·2個(gè)32位定時(shí)器；
·18個(gè)可編程的I/O口。
S3C4510B提供了18個(gè)可編程的通用I/O端口，用戶可將每個(gè)端口配置為輸入模式、輸出模式或特殊功能模式，由片內(nèi)的特殊功能寄存器IOPMOD和IOPCON控制。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存放在寄存器IOPDATA中。
端口0～端口7的工作模式僅由IOPMOD寄存器控制。另外通過(guò)設(shè)置IOPCON寄存器，端口8～端口11可用作外部中斷請(qǐng)求INTREQ0～I(xiàn)NTREQ3的輸入。端口12、端口13可用作外部DMA請(qǐng)求XDREQ0、XDREQ1的輸入。端口14、端口15可作為外部DMA請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)XDACK0、XDACK1，端口16可作為定時(shí)器0的溢出TOUT0，端口17可作為定時(shí)器1的溢出TOUT1。
I/O口模式寄存器IOPMOD中的低１８位用于配置I/O口P17～P0的工作方式。0為輸入、1為輸出。
3 OCMJ4X8C液晶模塊
該款液晶采用臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的ST7920中文圖形控制芯片。液晶屏幕為128X64點(diǎn)。其可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。內(nèi)置2M中文字型ROM（CGROM）總共提供8192個(gè)中文字型（16X16點(diǎn)陣），16K半寬字型ROM（HCGROM）總共提供126個(gè)符號(hào)字型（16X8點(diǎn)陣），64X16位字型產(chǎn)生RAM（CGRAM），另外繪圖顯示畫面提供個(gè)個(gè)64X256點(diǎn)的繪圖區(qū)域（GDRAM），可以和文字畫面混合顯示。提供多功能指令：畫面清除（Display clear）、光標(biāo)歸位（Return home）、顯示打開(kāi)/關(guān)閉（Display on/off）、光標(biāo)顯示/隱藏（Cursor on/off）、顯示字符閃爍（Display character blink）、光標(biāo)移位（Cursor shift）、顯示移位（Display shift）、垂直畫面旋轉(zhuǎn)（Vertical line scroll）、反白顯示（By_line_reverse display）、待命模式（Standby mode）。
OCMJ4X8C(128X64)引腳說(shuō)明（表1）
管腳號(hào)
管腳符號(hào)
說(shuō)明
1
VSS
邏輯電源地
2
VDD
邏輯電源+5V
3
NC
無(wú)連接
4
RS（CS）
高：數(shù)據(jù)/低：指令（串行輸入的片選）
5
R/W（SID）
高：讀/低：寫（串行數(shù)據(jù)）
6
E（SCLK）
使能端（串行時(shí)鐘）
7-14
DB0-DB7
并行數(shù)據(jù)端
15
PSB
高：并行/低：串行
16
NC
無(wú)連接
17
/RST
系統(tǒng)復(fù)位 低電平有效
18
NC
無(wú)連接
19
LEDA
背光電源+5V
20
LEDK
背光電源0V
硬件電路:
對(duì)于該款液晶模塊，當(dāng)PSB端接高電平時(shí)，模塊將進(jìn)入并行模式，并行模式又分為8-位和4-位傳輸模式。當(dāng)PSB段接低電平時(shí)，模塊將進(jìn)入串行模式。該設(shè)計(jì)采用4線串行輸入方式，所以將PSB端接地。并將背光電源端LEDA接電源+5V，LEDK接地。
然后，將S3C4510B的IO口分別與液晶模塊相接如下：IO3—SCLK、IO5—CS、IO7—SID、IO9—/RST。這里要注意的是需要通過(guò)軟件設(shè)置S3C4510B相應(yīng)的特殊功能寄存器，將IO3，IO5，IO7，IO9設(shè)置為輸出模式。硬件連接圖如圖1所示：
4 軟件實(shí)現(xiàn)
軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為ARM SDT V2.5。程序分為兩部分：首先為ARM初始化，使用匯編語(yǔ)言書寫。然后才是用C語(yǔ)言書寫的顯示主程序。
下面分別將兩部分結(jié)合原代碼略加說(shuō)明。
匯編語(yǔ)言部分：
IOPMOD EQU 0x3FF5000 ；定義IO口模式寄存器
IOPDATA EQU 0x3FF5008 ；定義IO口數(shù)據(jù)寄存器
IMPORT Main
AREA Init,CODE,READONLY
ENTRY
LDR R0, =0x3FF0000
LDR R1, =0xE7FFFF80 ；配置SYSCFG，片內(nèi)4Kcache,4KSRAM
STR R1, [R0]
LDR SP, =0x3FE1000 ；SP指向4KSRAM的尾地址，堆棧向下生成
LDR R0, =0X3FF5000
LDR R1, =0X000002A8 ；設(shè)置IO3，IO5，IO7，IO9為輸出模式
STR R1,[R0]
BL Main
B .
END
C語(yǔ)言部分：因篇幅有限，這里就不完整的給出源程序了，只列出幾個(gè)子函數(shù)。
#include "typDef.h"
#define IOPMOD (*(volatile unsigned *)0x03FF5000)
#define IOPDATA (*(volatile unsigned *)0x03FF5008)
/*定義子函數(shù)如下*/
void clr_lcd_rst(void){ IOPDATA &=0XFDFF;} 清零復(fù)位引腳
void set_lcd_rst(void){ IOPDATA |=0X0200;} 置位復(fù)位引腳
void clr_lcd_sclk(void){IOPDATA &=0XFFF7;} 時(shí)鐘端置低
void set_lcd_sclk(void){IOPDATA |=0X0008;} 時(shí)鐘端置高
void clr_lcd_sid(void){IOPDATA &=0XFF7F;} 串行輸出數(shù)據(jù)0
void set_lcd_sid(void){IOPDATA |=0X0080;} 串行輸出數(shù)據(jù)1
void clr_lcd_cs(void){IOPDATA &=0XFFDF;} 清零使能端
void set_lcd_cs(void){IOPDATA |=0X0020;} 置位使能端
void print_led_p0(void){IOPDATA |=0X0001;} 使led0亮
void print_led_p1(void){IOPDATA |=0X0002;} 使led1亮
void off_led_p0(void){IOPDATA &=0XFFFE;} 使led0滅
/*液晶初始化部分*/
void Init_lcd(void)
{set_lcd_rst();
delay(4);
write_lcd(0,0x01); 清除顯示
delay(4);
write_lcd(0,0x0c); 顯示狀態(tài)設(shè)置
delay(4);
write_lcd(0,0x30); 設(shè)置為8位控制接口
delay(4);
}
程序嚴(yán)格按照串行的寫操作時(shí)序（如圖2所示）。此外應(yīng)該注意當(dāng)模塊在接受指令前，微處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個(gè)指令前并不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(zhǎng)的時(shí)間，即是等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時(shí)間請(qǐng)參考指令表中的個(gè)別指令說(shuō)明。
5結(jié)束語(yǔ)
本文介紹的方法可以實(shí)現(xiàn)漢字字符，英文字母，圖形顯示。除了上述的靜態(tài)顯示方式外，還可以通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)字符的動(dòng)態(tài)顯示及一些特效（如字符的移動(dòng)，漸變，閃爍）顯示。達(dá)到了與內(nèi)置ＬＣＤ控制器相同的功能。
6創(chuàng)新點(diǎn)
本文的創(chuàng)新之處在于通過(guò)使用ARM微處理器的4個(gè)通用I/O口就達(dá)到了控制液晶模塊顯示的功能，節(jié)省了硬件資源，僅僅增加了少量軟件代碼，為人機(jī)交互界面中的LCD控制驅(qū)動(dòng)與接口提供了一種實(shí)用方案。
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