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使用MM32L0130 SLCD驅動LCD顯示

2023-04-07
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本帖最后由 MM靈靈靈于 2022-10-26 09:20 編輯使用MM32L0130 SLCD驅動LCD顯示靈動股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上SLCD液晶顯示控制器，SLCD 驅動器是用于單色無源液晶顯示器（SLCD）的數字驅動器，具

本帖最后由 MM靈靈靈于 2022-10-26 09:20 編輯

使用MM32L0130 SLCD驅動LCD顯示

靈動股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上SLCD液晶顯示控制器，SLCD 驅動器是用于單色無源液晶顯示器（SLCD）的數字驅動器，具有多達 8 個公共端和多達 63 個分段端， SLCD 引腳最多為 64 個，因此最多可驅動 240（60x4）或 448（56x8）個段碼。驅動段碼的最終數量由產品規(guī)格書中設備引腳的數目決定。

一. SLCD介紹

1.1 SLCD功能框圖
SLCD 驅動模塊包括以下幾個基本的子模塊，如下圖所示。

顯示數據寄存器
SLCD 輸出驅動引腳
時鐘產生單元，包括時鐘預分頻器、幀時鐘分頻器、電荷泵時鐘分頻器和閃爍時鐘分頻器
閃爍控制器
內置升壓電荷泵和偏置電壓生成單元
時序控制和波形發(fā)生器

1.2 SLCD主要特征

示幀率靈活控制
兼容 APB 接口
支持靜態(tài)、 1/2、 1/3、 1/4、 1/6 和 1/8 占空比
支持 1/2、 1/3 和 1/4 偏置電壓設置
為了存儲顯示數據，內置了 16*32bit 顯示數據寄存器
通過軟件來調整 SLCD 輸出電壓，來調節(jié)對比度
外圍電路簡單，不需要模擬器件支持

1）內嵌電容升壓器來得到比電源電壓更高而且不受其影響的 SLCD 驅動電壓。升壓器產生的 SLCD驅動電壓范圍可調，可以匹配支持 3V 或者 5V 的 LCD 屏幕

2）SLCD 驅動電源可以通過軟件來選擇內部電源或外部電源。

3）可以選擇使用內嵌電容分壓器對 SLCD 驅動電壓進行分壓，得到驅動電壓的中間值(VLCDrail1，VLCDrail2， VLCDrail3， VLCDrail4)

兩種調整顯示對比度的方法

1）當采用內部升壓器來提供 VLCD 電源時，可以通過軟件調節(jié) VLCD 輸出電壓

2）其它情況下可以在每幀顯示之間插入死區(qū)時間

支持以下低功耗模式：低功耗運行模式，睡眠模式，低功耗睡眠模式，停止模式，深度停止模式，待機模式；在不需要顯示的時候，可以完全關閉 SLCD 驅動以達到降低功耗的目的
支持相位反轉模式，降低功耗和 EMI
每一幀顯示開始的時候，通過中斷信號與軟件同步，更新顯示數據
閃爍功能

   1）可以從所有段碼中任意選擇 1 到 8 個段碼閃爍顯示，也可以閃爍顯示全部段碼
   2）在靜態(tài)、 1/2、 1/3、 1/4 占空比模式下可以閃爍顯示任意段碼
   3）軟件選擇閃爍頻率，支持閃爍頻率 0.5Hz, 1Hz, 2Hz 或 4Hz

靈活的引腳復用功能，可以配置任意 LCD 驅動引腳成為 COM 或者 SEG 功能；SLCD 的驅動引腳在沒有被配置成 SLCD 功能的時候，可以作為 GPIO 引腳來使用
SLCD 驅動電平（VLCDrail1， VLCDrail2， VLCDrail3， VLCDrail4）的去耦合功能
支持低功耗驅動波形
支持 DMA 傳輸
支持中斷

二. 功能概述

2.1 顯示數據寄存器

為了存儲顯示數據， SLCD 驅動模塊內置了 16 個 32 比特顯示數據寄存器。顯示數據寄存器中的比特位與 LCD 顯示屏上的段碼一一對應，如果要點亮 LCD 顯示屏上的某個段碼，則需要把顯示數據寄存器中的相對應的比特寫為‘1’；反之如果要熄滅某個段碼，則需要把對應的比特寫為‘0’，如下圖所示。

在 static， 1/2， 1/3 和1/4 duty模式下，顯示數據寄存器被劃分為主顯示數據寄存器片區(qū)（SLCD_DR[7:0]）和輔助顯示數據寄存器片區(qū)（ SLCD_DR[15:8]）；在 1/6 和 1/8 duty 模式下，顯示數據寄存器（SLCD_DR[15:0]）全部作為主顯示數據寄存器片區(qū)使用，沒有輔助顯示數據寄存器片區(qū)的分劃。顯示數據寄存器的具體結構和詳細的片區(qū)劃分情況見下圖：

2.2 主/輔助顯示數據寄存器

在 static，1/2，1/3和1/4 duty 模式下，可以通過 SLCD 幀控制寄存器（SLCD_FCR）中的DRSEL比特選擇控制將主顯示數據寄存器片區(qū)（SLCD_DR[7:0]）或者輔助顯示數據寄存器片區(qū)（SLCD_DR[15:8]）的數據顯示到 LCD 屏幕上，如果DRSEL為‘0’，顯示主顯示數據寄存器片區(qū)的數據；如果 DRSEL 為‘1’，顯示輔助顯示數據寄存器片區(qū)的數據。SLCD 狀態(tài)寄存器（SLCD_SR）中的 DRSS 比特可以指示出顯示數據當前使用的顯示數據寄存器片區(qū)，如果當前使用的是主顯示數據寄存器片區(qū)的數據，則 DRSS 比特為‘0’；如果當前使用的是輔助顯示數據寄存器片區(qū)的數據，則 DRSS 比特為‘1’。將 SLCD 幀控制寄存器（SLCD_FCR）中的 DRLC 比特置‘1’可以清除主顯示數據寄存器片區(qū)的數據；將 DRHC 比特置‘1’可以清除輔助顯示數據寄存器片區(qū)的數據。

2.3 COM 和 SEG 引腳配置

SLCD 模塊提供公共端（COM）引腳和段（SEG）引腳的驅動。

2.4 SLCD 引腳配置

SLCD 的 SEG 和 COM 引腳是同通用功能 I/O 復用的。在不作為 SLCD 引腳使用時，這些引腳可以配置成通用功能 I/O 引腳。具體配置請參考通用功能 I/O 章節(jié)。

2.5 COM 和 SEG 引腳重映射

當作為 SLCD 引腳使用時，每一個 SLCD 引腳都可以被重映射為 COM 或者 SEG 引腳，以簡化電路板上的布局布線。SLCD 模塊支持從 L0 到 L63 最多 64 個 SLCD 引腳（SLCD 引腳的最終數量由產品規(guī)格書中設備引腳的數目決定），每一個引腳可以通過相應的 SLCD_CFGR0 和 SLCD_CFGR1 寄存器來配置，重映射其作為 COM 或者 SEG 功能。

2.6 時鐘產生
時鐘產生模塊為波形發(fā)生模塊和電荷泵模塊提供各自所需的時鐘，其結構如下：

三. 實驗

3.1 硬件設計
本次實驗使用MM32L0130片上SLCD驅動LCD液晶屏顯示。硬件使用靈動股份設計的EVB-L0136開發(fā)板，板載LCD接口可以適配GDC0689液晶屏，GDC0689具有半透和反射兩種模式，6位8字、6點視角、寬溫，適用于工業(yè)設備等產品。GDC0689液晶屏全顯效果圖如下：

EVB-L0136開發(fā)板LCD模塊原理圖如下：

3.2 程序設計
例程主要用到GDC0689液晶屏的數碼管部分進行計數顯示，以最右邊的數碼管作為小數部分，其余數碼管作為整數部分，從最低位開始累加計數，滿十就向前一位進1。

靈動股份設計了MM32F0130 SLCD相關的庫函數以及API函數，容易理解和使用，代碼較多，這里不再進行贅述，僅對部分主要程序進行分析。

3.21 SLCD測試函數
void slcd_test(void)
{
slcd_init();
while(1) {
      LCD_DisplayDataUpdate();
      DELAY_Ms(100);
}
}

3.22 SLCD初始化函數
void slcd_init()函數主要代碼：

使能PWR、BKP時鐘
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);

使能SLCD時鐘，軟件復位SLCD
RCC_SLCD_ClockCmd(SLCD, ENABLE);
SLCD_DeInit();

SLCD的時鐘源選擇LSI，配置LSI時鐘頻率為40KHZ。
RCC_LSICLKConfig(RCC_LSICLKSource_40KHz);
RCC_LSICmd(ENABLE);
RCC_SLCDCLKConfig(RCC_SLCDCLKSource_LSI);

LSI作為SLCD時鐘源，對應時鐘預分頻系數為4，分頻系數為16
else if(slcd_clk_source_freq <= LSI_VALUE) {
      pre_value = SLCD_Prescaler_4;
      div_value = SLCD_Divider_16;
}

初始化SLCD結構體，配置1/4偏置、1/3占空比，VDD作為SLCD電源使能
slcd_struct.SLCD_Divider = div_value;
slcd_struct.SLCD_Duty = SLCD_Duty_1_4;
slcd_struct.SLCD_Bias = SLCD_Bias_1_3;
slcd_struct.SLCD_VoltageSource = SLCD_VoltSrcCapCharggDownVdd;
SLCD_Init(&slcd_struct);

SLCD pin對應的GPIO配置為SEG或COM，并使能
SLCD_IO_Config(&(SEGorCOM[0]));
//must call after SLCD_init

配合SLCD COM索引寄存器
SLCD_COM_IndexInit(&(SCLD_COM_Index[0]));

配置電荷泵時鐘分頻為1024
SLCD_ChargePumpClockDivConfig(SLCD_ChargePumpClock_Div1024);

正常驅動波形
SLCD_LowPowerDriveCmd(DISABLE);

配置無死區(qū)插入，當在兩幀之間插入死區(qū)時，SEG和COM信號電壓為零
SLCD_DeadTimeConfig(SLCD_DeadTime_0);

清除顯示數據寄存器
LCD_Clear();

關閉SLCD閃爍模式，閃爍時鐘分頻系數為512
SLCD_BlinkConfig(SLCD_BlinkMode_Off, SLCD_BlinkFrequency_Div512);

配置SLCD閃爍索引
SLCD_BLINK_IndexInit(SCLD_BLINK_Index);

3.23 LCD更新顯示數據函數
LCD_DisplayDataUpdate()函數主要代碼：

Number1 = (Number1 + 1) % 1000000;

if(Number1 < 10) {
      LCD_DisplayNumber1(0, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(1, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(2, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(3, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(4, '0', 1);
      LCD_DisplayNumber1(5, '0' + Number1, 0);
}
else if(Number1 < 100) {
      LCD_DisplayNumber1(0, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(1, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(2, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(3, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(4, '0' + ((Number1 / 10) % 10), 1);
      LCD_DisplayNumber1(5, '0' + ((Number1 / 1 ) % 10), 0);
}
......(省略余下代碼)

其中LCD顯示函數 void LCD_DisplayNumber1(u8 Index, char ch, u8 Point)用于配置數碼管顯示，函數的3個形參含義如下：

Index表示選中的數碼管索引，對應6個數碼管，可選值為0,1,2,3,4,5
ch表示要顯示的數字，為char類型
Point表示該數碼管是否顯示Dp字段，顯示則為1，否則為0

舉例：代碼中LCD_DisplayNumber1(5, '0' + Number1, 0)表示選中第5個數碼管（最右），顯示內容是Number的值，不顯示Dp字段。

3.24 LCD顯示函數
LCD_DisplayNumber1()函數主要代碼：

void LCD_DisplayNumber1(u8 Index, char ch, u8 Point)
{
u8 i;
char TAB[6][8][4] =  { // (1)
      {"5A ", "5B ", "5C ", "5D ", "5E ", "5F ", "5G ", "DP5"},
      {"6A ", "6B ", "6C ", "6D ", "6E ", "6F ", "6G ", "DP6"},
      {"7A ", "7B ", "7C ", "7D ", "7E ", "7F ", "7G ", "DP7"},
      {"8A ", "8B ", "8C ", "8D ", "8E ", "8F ", "8G ", "DP8"},
      {"9A ", "9B ", "9C ", "9D ", "9E ", "9F ", "9G ", "DP9"},
      {"10A", "10B", "10C", "10D", "10E", "10F", "10G", " "},
};

u8 COMn = 0xFF, SEGn = 0xFF;

u8 Code = LCD_SearchCode(ch); // (2)

if(Code != 0xFF) {
      for(i = 0; i < 7; i++) {
         LCD_SearchName(TAB[Index], &COMn, &SEGn); // (3)

         if((COMn != 0xFF) && (SEGn != 0xFF)) {
            LCD_WriteBit(COMn, LCD_SEG_Table[SEGn][0], LCD_SEG_Table[SEGn][1], (Code >> i) & 0x01); // (4)
         }
      }

      LCD_SearchName(TAB[Index][7], &COMn, &SEGn); // (5)

      if((COMn != 0xFF) && (SEGn != 0xFF)) {
         LCD_WriteBit(COMn, LCD_SEG_Table[SEGn][0], LCD_SEG_Table[SEGn][1], Point); // (6)
      }
}
}

定義三維字符數組TAB[6][8][4]，其中[6]對應6位“8”字，[8]對應“8”字的8段（含DP段），[4]表示元素的長度，對應各段的名稱。
形參ch表示要顯示的數字，為char類型，LCD_SearchCode(char ch)函數用來遍歷LCD_CODE_Table[38]，如果傳入的參數ch和LCD_CODE_Table.ch相等，則返回LCD_CODE_Table.Data，即該數字對應的段選信號。
LCD_SearchName(TAB[Index], &COMn, &SEGn)函數遍歷所有COM口(4)和SEG口(22)，如果TAB[Index]和LCD_NAME_Table[j]相等，則獲取COMn和SEGn的值，然后返回。
獲取COMn對應的顯示數據寄存器索引，根據段選信號，給顯示數據寄存器賦值。
獲取Dp段對應的COMn和SEGn的值，然后返回。
獲取COMn對應的顯示數據寄存器索引，根據Dp段選信號，給顯示數據寄存器賦值。

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