LCD显示模块并行接口驱动程序设计

LCD显示模块并行接口驱动程序设计LCM知识2010-04-2909:11:45阅读23评论0字号：大中小0引言人们在日常生活中，LCD占有很大的地位。人们使用的电脑、手机、车载系统、各种测量设备、显示设备等等，都把LCD作为重要的人机接口，它把使用者需要的信息及时反应出来。目前市场上存在着各种LCD和相对应的驱动模块，驱动模块所带的驱动程序都是针对本身模块开发的，各种驱动程序之间通用性差，而且在不同的平台上很难移植。每换一种LCD产品，都要根据它的驱动模块重写驱动程序。这样产品开发资源浪费，开发周期长，成本增加。本文将介绍一种LCD图形液晶驱动器的使用方法以及程序裁剪、移植和扩展，实现在任意坐标上显示图形和汉字。这款驱动器不带字库，对需要显示的汉字和字母通过字模产生器产生数据，通过程序设计把字体在LCD通过描点描述出来（本文所用的字模采用阳码）。1典型图形LCD驱动器NHC_313简介1.1驱动器简介NHC_313驱动器驱动最大点阵数为640（列）＞480（行），显示颜色为65536色（16位色）。本文所用的LCD为SHARP公司产品，产品型号为LQ104V1DG52。NHC_313有8位复用并行接口一数据总线和控制总线。MCU可以通过总线对LCD进行操作，随时写显示存储器，而不影响显示效果，即显示不会出现“雪花”。NHC_313内部有两页显示缓存，使用人员可以让一页缓存的数据在LCD上显示出来，同时可以对第二页的缓存进行操作。此驱动器与微处理器接口连接简单，接口的读、写操作兼容8031总线时序。这款驱动器只是单纯的图形图像显示，没有内置字库、图形库。如果设计人员要显示汉字，必须要把需要的汉字用字模生成器产生字模的16进制文件，然后通过程序控制把需要的字体逐一描到LCD上。驱动器的控制引脚如下：WR：数据写入，低电平有效CS：片选端，低电平有效A0：地址信号线0A1：地址信号线1DB0〜DB7：数据总线对NHC_313读写的时候采用8031时序，如图1为NHC_313接口电路8031时序图，在表1中列出了接口的时序特征参数。当驱动器与8051等I/O口读写速度不是很快的MCU连接时，I/O的特性其本上可以满足表1的时序特征参数，图2给出的是MCU和驱动器无缝连接的接口电路，这种方法是采用IO模拟时序的时候用到的引脚（不止局限于图中列出的引脚），本文建议采用I/O口模拟时序的方法控制驱动器。要注意的是如果I/O的读写速度过快则不能满足接口时序特性参数。例如采用Silab公司的C8051F340作为NHC_313的MCU，由于C8051F340的内部晶振为48MHz，I/O读写速度不能很好满足时序特性（写周期不能满足），所以在程序设汁中会看到有延时程序。而Atmel8051系列单片机I/O可以满足表1的时序参数特性，不需要加入延时程序。表2为驱动器命令，由于显示的像素点数为640（列）＞480（行），对于8位的I/O不能一次的把行和列的信息完全表示出来，由此设置了行列的高低地址（8位地址线只能表示0〜255的地址信息）。对驱动器进行写操作要遵循以下规律:a）设定显示页和操作页地址（A1=A0=1，CS=0，WR=0）D1-D0设定列地址高字节；D2设定行地址高字节。开机时先执行此操作再执行其他操作。b） 写行地址低字节。（A1=0，A0=1）c） 写列地址低字节字节。（A1=1,A0=0）d） 连续写两次8位字节对应一个像素点颜色（A1=0，A0=0）。第一个字节：R4、R3、R2、R1、R0表示红色灰度；G5、G4、G3、G2、G1、G0表示绿色灰度；B4、B3、B2、B1、B0表示蓝色灰度。如在同一行内连续写数据不用每次重写行坐标和列坐标，每一次“写数据”操作后列地址自动加1,即每写两个字节显示数据列地址自动加1。2关于液晶屏的简单说明本文中的液晶显示器显示的颜色数量为65536种一16位色，对一个像素点所要显示的颜色需要用两个字节的数据来表示。需要注意的是，LCD的坐标系同数学上的坐标系有所不同，LCD的坐标系如图3所示。坐标系上的点和LCD的像素点是一一对应的，每一个像素点用坐标系的横纵坐标唯一标识。由于八位的数据线只能表示0〜255的范围，所以把LCD分割成了图3中的几个区域，这些区域保证了横纵坐标范围在0〜255之内，通过设置行列高低地址选择所要显示的区域。每个区域独立为一个小的坐标系，如图3中的F区域所示，区域中的点用这个小坐标系的坐标唯一表示。例如在选择LCD上点（630，420），通过整体坐标轴把这个点定位到F区，通过简单的计算得知此点在F区域坐标下的新坐标值为（118,108）。选择区域的过程就是设置行列高低地址的过程，也可以理解为地址的写入为先写如高地址，后写入低地址，且地址的长度为11位，最高位为行列地址选择位。为了方便理解和使用，本文把地址用区域来表示。例如选择F区域，执行操作：A1=A0=1,CS=0，WR=0，然后向控制器写入D2D1D0=110。2程序设计、移植和剪裁方法2.1LCD驱动器I/O操作基本程序对驱动器控制是完成液晶产品开发的第一步也是关键部分，下面的程序是采用I/O模拟8031时序方法完成对控制器进行控制，通过这个方法有助于理解对控制器控制的操作步骤。图1为C8051F340同驱动器的连接方法，本文所有例程编写都遵循这种连接方式。操作基本程序清单如下：上述的died,clcd1,clcd2,clcd3函数中，如果把控制器的片选信号接到低电平，cs这个管脚在程序可以略去；假如P4端口和其他端口相连接，cs管脚要通过I/O口控制驱动器是否选通。注意函数中的延迟函数：数据出现在端口上要经过T6的时间在wr的上升沿把数据写入控制器。2.2LCD高级程序设计函数draw_point功能：把有颜色的点在LCD指定位置显示出来。函数参数意义（参考图3）：word_which_display:设置显示页；word_which_write：设置操作页；word_x，：新坐标O'在原坐标O下横坐标；word_y:新坐标。'在原坐标O下纵坐标；line_x:点G在坐标系。'下横坐标line_y:点G在坐标系。'下纵坐标yanse1，yanse2：连续写入的8位像素字节说明：显示页的设置是为了显示两页缓存中的一页数据到LCD上，操作页的设置是为了把数据写入到两页缓存当中的一页。如果显示页为第1页，操作页为第0页，此时LCD显示的是第一页的缓存的数据，此时把数据写入到第0页缓存中，写入的数据在LCD上不被显示；如果显示页为第0页，操作页为第0页，此时LCD显示的是第0页的缓存的数据，此时把数据写入到第0页缓存中，写入的数据可以在LCD上实时的显示出来。程序依据图3中对坐标轴设计方法和LCD区域划分手段判断点G在新坐标系O'中坐标值。在程序中一定要注意每写两个字节显示数据列地址（列坐标）自动加1。为此设计如下函数：这个函数功能比较多样化，是用新坐标系。'来确认点G的坐标。执行函数draw_point（0，0，511，255，8，9，0xf8，0x07）结果为，当前显示第0页，点为红色且被置到第0页。新坐标。'在原坐标O的（511,255）处，点G在坐标系O'的位置为（8,9），也就是被置到图3中的F区；如果执行函数draw_point（0，0，0，0，、520，364，0xf8，0x07），那么此点和上一个点将重合，此时坐标系。’和原坐标O重合。函数display_word功能：把字体写入到控制器缓冲区指定位置中，并控制字体是否显示。函数参数意义：word：显示字体字库的首地址；word_line，word_row：字库行数和列数（列数等于字模的列数/8）；word1，word2:字体显示的颜色的16进制表示；backdrop1，backdrop2:字体和背景的颜色其他参数含义同clear_region。函数原型和参数如下：3其他主要函数编写说明清屏程序：可以通过draw_point函数编写得到，建议清屏函数具有清理任何缓存页中的数据并控制数据显示的功能。如函数及参数列表如下：voidclear_region（charword_which_display，charword_which_write，intword_x，intword_y，unsignedintword_row，unsignedintword_line，unsignedcharwith_color）在这个函数中，参数word_row：清理的矩形区域距离word_x的长度；参数word_line：清理的矩形区域距离word_y的长度；参数withcolor：清理区域的颜色。此函数所清理的是矩形区域。函数改写可以采用连续置点的方法，通过draw_piont函数连续的向清屏区域内置入一定颜色的点。由于篇幅所限，本文不给出程序清单。画线程序：把LCD上任意两点连接成直线。设LCD上两点坐标M(x1,y1)和N(x2，y2)，得斜率由于x方向地增量△*=〔，则△y=k。通过循环置点就可以得到直线。本文所用的函数如下：voiddraw_line(charword_which_display，charword_which_write，unsignedintx1，unsignedinty1，intx2，inty2，charcolour)参数功能：x1,y1：LCD上任意一点M的坐标x2,y2：LCD上任意一点N的坐标colour：连线的颜色同种LCD驱动器可应用在不同的MCU上，如果采用I/O模拟时序的方法，需改动管脚设置并注意读写的时间要求。如本文的程序在8051单片机上运行时候基本程序中的不需要加延时，在C8051F单片机(晶振48MHz)上需要加延时。另外MCU和LCD驱动器必须共地处理，否则可能会产生不必要的干扰。对驱动器的控制还可以采用直接访问外部存储器的方法，这个时候相当于向固定的寄存器写数据和控制字，接口程序如下：如果向外部存储器写数据，采用dlcd=0x04的形式，它的含义是把数0x04存储到外部地址为0x0000中。使用此方法要注意MCU的EMIF的接口读写时序。有一些控制器的功能更丰富一些，如clcd1=0x81，驱动器会执行0x81所代表的功能。本文使用的是C8051F340单片机，这款单片机有自带的EMIF接口，在使用之前需要对其进行配置：P1SKIP=0x80；//跳过WR和RD弓|脚XBR1=0x41；//Enablecrossbarandenable//EMIF工作在地址/数据复用方式//只用外部存储器//ALE高和ALE低脉冲宽度=4个SYSCLK周期EMI0CF=0x0c；//地址建立时间=0个SYSCLK周期。///WR和/RD脉冲宽度=2个SYSCLK周期。//地址保持时间=1个SYSCLK周期EMI0TC=0X05；3使用举例及显示效果如图4是使用本文程序设计的飞机操纵性能检测评估仪操作使用界面，界面中左边的箭头可以通过按键控制下上下移动，并进入到相应的操作界面。首先要了解，LCD显示图像的实质是在屏幕上置入一定颜色的点，曲线y=f(x)也基于这个原理产生，当x轴连续时且函数值y幅度很小的时候在LCD上显示的图形是连续的，当幅度很大时会产生幅度离散的图形，如果可以把两个离散的点用一条线连上，那么离散图形可以变得连续，图4中有正弦函数显示的事例。程序实例如下：for(i=0；i<640；i++){y1=200*sin(0.05*i)；y2=200*sin(