LCD显示模块并行接口驱动程序设计.doc

lcd显示模块并行接口驱动程序设计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11 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0 a1：地址信号线1 db0db7：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io口读写速度不是很快的mcu连接时，io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io口模拟时序的方法控制驱动器。要注意的是如果io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，io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atmel 8051系列单片机io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io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0255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。12 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0255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0255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21 lcd驱动器io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io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dlcd，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io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。22 lcd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o在原坐标o下纵坐标； line_x：点g在坐标系o下横坐标 line_y：点g在坐标系o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o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o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o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： 23 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：void clear_region(char word_which_display，char word_which_write，int word_x，int word_y， unsigned int word_row，unsigned int word_line，unsigned char with_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with color：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x=1，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：void draw_line(char word_which_display，char word_which_write，unsigned int x1，unsigned int y1，int x2，int y2，char colour)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io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引脚 xbr1=0x41；enable crossbar and enableemif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；i640；i+) y1=200*sin(005*i)；y2=200*sin(