（微电子学与固体电子学专业论文）vfd驱动控制专用电路的设计研究.pdf

摘要 摘要 真空荧光显示屏( v f d ) 以其具有广阔的视野角、鲜明的显示效果、反应速 度快以及获得更多色彩，在v c d 、d v d 等电器产品中得到越来越多应用。 论文基于集成电路常用设计漉程，采用“自顶向下”的设计思路，从整个芯片的 功能要求出发，将芯片进行层次化功能划分。参考已有的同类驱动芯片的设计经 验，结合自底向上”的原理，对部分模块进行了优化设计。然后根据系统设计的框 架对模块进行协调设计，并进行了芯片的版图设计。 论文对芯片整体版图设计进行详细介绍，并就复位电路、v f d 高压驱动电路 以及其版图设计作详细说明，同时研究优化了e s d 保护电路。基于实际经验，并 结合工艺特点，制定出适用的v f d 高压工艺设计规则，和e s d 保护、l a t c h u p 防止的版图约束条款。 将设计的电路在无锡c s m c0 6 u mc m o s 工艺上的进行了m p w 流片，并对 芯片样品进行了测试，测试结果表明该：卷片功能符合设计要求，输入输出端口、 复位电路、e s d 保护等方面较同类产品有明显改进。这款集成了s t a n d b y 待机 功能的v f d 驱动芯片，已经在市场上显示出了较大的竞争优势。 关键词：v f d 驱动电路版图布局e d s 保护待机功能 a b s t r a c t a b s t r a c t v a c u u mf l u o r e s c e n td i s p l a y ( r e d lh a sb e e nm o r ea n dm o r ea p p l i e di ne l e c t r i c p r o d u c t s ，s u c ha sv c d ，d v de t e i ti sw i t hw i d e rv i s u a lf i e l d , v i v i dd i s p t a ye f f e c t , r a p i d l yr e a c t i o ns p e e da n dm o r ec o l o r s b a s e do nt h ec o m m o n l yd e s i g np r o c e d u r eo ft h ei n t e g r a t ec h c u i t , w eu s et h e t o p - d o w n d e s i g n , a n dr e g a r d i n gt o t h ew h o l ec h i p sf u n c t i o n , w ec a r v ei tu pi n t o s e v e r a lm o d u l e s m e a n w h i l e ，i no r d e rt oo p t i m i z es o m em o d u l e s ，w em a k ear e f e r e n c e w i t ht h ed e s i g ne x p e r i e n c e so fo t h e rf u n c t i o n - l i k ec i r c u i t s , u s i n gt h e “b o t t o m t o - u p m e t h o d o l o g y f u r t h e r m o r e , w em a k eac o n c e r t e dd e s i g n ，w h i c hi sb a s e do nt h es y s t e m f r a m e s ，t h e n ，t h el a y o u to f t h ew h o l ec h i pi sf i n i s h e d t h i sp a p e re l a b o r a t et h eb e l l o w s ：t h ew h o l el a y o u td e s i g no ft h ec h i p ，e s p e c i a l l y o nt h er e s e tc i r c u i t 、v f dh i g hv o l t a g ed r i v ec i r c u i t 、t h el a y o u td e s i g na n dt h ee s d p r o t e c t e dc i r c u i t a c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a le x p e r i e n c e sa n dt h ep r o c e s st e c h n o l o g y c h a r a c t e r i s t i c ，w em a k eo u tt h ed e s i g nr u l ew h i c hi sa p p l i c a b kf o rv f dh i g hv o l t a g e p r o c e s st e c h n o l o g y , w h i c hi n v o l v e st h el a y o u tr e s t r i c t i o nc l a u s e sf o re s dp r o t e c t i o n 、 l a t c h u pp r e v e n t i o n t h e d e s i g ni sm p wt a p e do u ts u c c e s s f b l _ b yw u x ic s m co f o 6 p mc m o sp r o c e s s t h r o u g ht h ec h i ps a m p l et e s t , t h i sd e s i g ni sc o m p l e t e l ya c c o r dw i t ht h eo r i g i n a l r e q u i r e m e n t , i ti m p r o v et h ei n p u t - o u t p u tp o r t s 、r e s e tc i r c u i t 、e s dp r o t e c t i o ne t e , w h i c h i ss u p e r i o rw i t ht h e 戤l n ek i n d sp r o d u c t i o n s u c hv f dc o n t r o l l e r - d r i v e ri n t e g r a t e d s t a n d b yf u n c t i o nh a ss h o w e dar e l a t i v eg r e a tc o m p e t i t i o na d v a n t a g e k e y w o r d ：v f dc o n t r o l l e r - d r i v e re i r e u i tl a y o u tp o s i t i o n e d sp r o t e c t i o n s t a n d b yf u u c t i o h 西安电子科技大学 学位论文独创性( 或创新性) 声明 秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料蓿有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：盈j 龟亟芏 日期五生2 。! 金 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许 查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制 手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西 安电子科技大学。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 第一章前言 第一章前言 v f d 即真空荧光显示器是用于高亮度字符和数字显示的一种新一代显示器， 它的显示信息量大，色彩丰富，亮度高，自发光( 无需背光) ，功耗小，无视角的 障碍，适用的温度，湿度范围大，可靠性好；在汽车显示屏、电子秤、收款机、 v c d 、d v d 、音响、空调、微波炉等各种电子设备上广泛采用。真空荧光显示屏 与v f d 驱动控制芯片组成v f d 显示模块，其集显示、控制与驱动于一体，具有 接口方便，编程简单等优点，可被广泛应用在家用电器、办公自动化设备、工业 仪器表及汽车等各种领域中。 1 1v f d 介绍 真空荧光显示屏( v a c u u mf l u o r e s c e n td i s p l a y - - v f d ) 是从真空电子管发展而 来的显示器件，它的基础特性与电子管的工作特点基本相同，由发射电子的阴极 ( 直热式，统称灯丝) 、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的 阳极及栅网和玻璃盖构成。它利用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身 发光显示器件。 图1 1 几种v f d 面板显示屏 第一章前言 图1 1 分别是汽车、d v d 、音响的面板显示屏，其主要显示内容是段位式及 图案具有色彩鲜艳，亮度和对比度高( 等特点) ，广泛应用于电器及仪表的面板显 示中。 真空萤光显示器可依电极结构与显示方法作分类。如图1 2 所示。 在实际应用中，基于使用目的的不同，真空萤光显示器可作各种组合进而形 成多样化的产品形式，但其基本结构与传统三极真空管非常类似，它是由可以发 射电子的丝极、控制电子扩散的栅极以及显示画面的阳极所构成，如图1 3 所示。 r - = 蠢臂r 奠最太i i q t i o g 麓十兰曹特f f k r 董卜誓堂毙 k i 警l _ ，t m a t ( t f - - 董酱蔓i t 辅奢t 1 一膏巷疆砷 - 幕鬻蠢4 - - 超重 k 铺莓鞲曲 l - 啊置羌墨 r _ 曩莉牢 t - 置幂卉譬 幕艚+ 晕嘲主t 掌与符号 f - 幕挂欹舅毫 l _ 精曩羹 图1 2 v f d 的分类与特征 _ & f r l e l t ：= 3 j l 玎e 图1 3 v f d 的工作原理 为避免丝极妨碍画面显示，在制造过程中将钨丝线表面包覆b a 、s r 以及c a 等材料构成的氧化物。工作时对丝极施加电压使丝极加热至6 2 0 c ，接着再用栅极 对丝极释放的热电子进行控制与加速，通过栅极网孔的电子撞击至涂有萤光体的 阳极，进而激发萤光体产生光线。此处同样为避免栅极妨碍画面显示，因此利用 蚀刻技术将厚度5 0 t t m 的钢板制成线宽3 0 9 m 的网孔。对栅极施加正电压，便可使 丝极射出的电子加速扩散，并将电子诱导至阳极。 阳极基板则利用厚膜印刷技术制作铝质膜层导线，接着再用低熔点玻璃在导 第一章前言 3 线上铺设绝缘层，显示画面的部位设有通孔，该通孔绝缘层上方以黑铅形成电极， 最后在电极表面涂布萤光体形成阳极发光显示单元。显示画面时分别对栅极与阳 极施加正电压，非显示部位则对栅极与阳极其中一方，或是两者同时施加负电压， 通过此方式阻止电子进入萤光体产生撞击发光。其断面结构如图1 4 所示。 1 1 1v f d 的驱动方式 图1 4 v f d 的断面结构 真空萤光显示器的栅极与阳极电位若是为正的话，理论上就会获得预期的发 光效果，它的驱动方式可分为静态驱动( s t a t i cd r i v e ) 与动态驱动( d y n a m i cd r i v e ) 两种，因此接着要介绍这两种驱动方式的特征与用途。 静态驱动方式如图1 5 所示，静态驱动是透过构成显示图案的各区段( s e g m e n t ) 的o n o f f ，藉此控制画面显示。由于栅极只有一片，因此各区段都设有导线。静 态驱动方式最大特征是可用任意形状与可在任意时间使各区段发光显示画面。它 主要是应用在要求低电压驱动、高辉度汽车仪表板等领域。 图1 - 5 v f d 的静态驱动方式 动态驱动方式如图1 6 所示，动态驱动基本上是由栅极与阳极构成之矩阵组 成，栅极是以时间分割方式依序驱动，接着再使用阳极配合栅极的选择时间作同 步发光。由于这种方式共享阳极电极，因此电极导线数量比上述静态驱动方式少， 这对复数区段构成的模块应用相当有利。点矩阵与坐标、图表显示器就是典型的 应用，一般认为这类产品未来可望应用在汽车的抬头显示器等高附加价值等领域。 一螭 4 第一章前言 图1 6 v f d 的动态驱动方式 虽然目前商品化的真空显示器以绿色画面占多数，不过真空显示器使用的萤 光体具有高纯度与色彩种类丰富、选择空间很宽广等优点，尤其是透过区段模块 与不同萤光体的搭配，可以产生各式各样高质感、高辉度与立体感画面。 最近几年基于环保等考虑，无铅导线焊接材料与无镉萤光体，已经逐渐取代 传统材料，使得真空萤光显示器除了鲜艳高质感画面之外，更具备其它显示器不 能抗衡的安全性与耐环境特性i i l 。 1 1 2v f d 的一般特点田 ( 1 ) 由于v f d 为白发光素子，因此，与其它显示方式相比，具有更广阔的 视野角以及更鲜明的显示效果； ( 2 ) 显示部分的图案及文字均可自由设计； ( 3 ) 反应速度快； ( 4 ) 从红色到蓝色多种色彩，使用滤色器可获得更多色彩； ( 5 ) 由于v f d 是在真空环境下进行驱动，因此其对应用环境具有较强的适 应性、可靠性也较高、使用寿命长。动作温度范围较广，特别适用于车载显 示；。 ( 6 ) 低压操作，低电耗； 举例来说，一般使用l e d ( l i g h te m i td i o d e ) 的显示器可拥有较高的亮度， 但是，大部分只能用在显示数字，并非显示字元。 对于大部分使用背光源的t f t - l c d ( t h i nf i l mt r a n s i s t o r - l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y ) 来说，它可以显示所有的图案，但是，它的对比度及亮度就相对较低。 针对在数字、字元及图形的显示效果来说，v f d 相对l e d 及l c d ，是比较好的 选择。 1 2 v f d 应用范围 v f d 显示屏的应用范围非常广泛，主要应用在需要显示效果明显的电器、仪 第一章前言 表上。按产品的性质，规类如表1 1 所示。 表1 iv f d 显示屏的应用产品分类 音响v c dd v d 均衡器功放磁带机m d 家用电器微波炉电炉洗碗机空调暖风机热水器 公众信息 广告银行公告汽车火车公告机场公告电梯 通讯产品传真机加密电话公用电话个人电脑 游戏 纸牌扫雷 测量仪加油机电子称工业测量仪分析仪医疗器械 商业终端机读卡器电子现金出纳机p o s a t m 机售票机自动售货机 其他计算机收音机闹钟打印机绘图仪护理设备安全设备 如同其他所有的v f d ，嵌入式芯片工艺带有高电压。因此，一旦显示器接通 电源应用后，必须小心谨慎。应用中应注意以下事项： ( 1 ) v f d 应避免超高电压。 ( 2 ) 如果动态驱动v f d 玻璃，必须先打开虚拟器件驱动器，然后再打开驱动 电源或同时打开。反之，应先关闭驱动电源，然后再关闭虚拟器件驱动器或同时 关闭。 ( 3 ) 由于v f d 是由玻璃构成的，剧烈地碰撞会使显示屏破碎。 ( 4 ) 集成芯片玻璃v f d 含有c m o s 芯片集成电路，因此抗静电干扰是必须防 范的。 ( 5 ) 应避免外界额外的电干扰，因为这可能干扰显示屏信号；同样，保持连 线不长于5 0 e m 也是非常重要的。 ( 6 ) 若显示屏变暗淡，这是提示该更换亮度控制器，而不是更换充足的正极、 栅网和灯丝电源。 d v d 视盘机是继v c d 视盘机后又一个数字化产品。由于它具有高画质、高 音效、多功能等优点，越来越受到广大消费者的欢迎。d v d 视盘机在使用过程中 有许多信息要通过前面板上的v f d 显示出来，以方便用户的使用。与v c d 相比， d v d 具有更多的功能选项，这使得播放d v d 碟片时比播放v c d 碟片时显示的信 息更丰富。而且目前的d v d 视盘机一般都要求能兼容播放v c d 、s v c d 、c d 碟 片，所以播放这些种类碟片时要显示的信息，d v d 视盘机必须同样能显示出来， 这些都对d v d 视盘机的v f d 显示功能提出了更高的要求。本设计是一款v f d 控 制与驱动芯片，它具有集成度高、外围电路简单、功能强等优点，用它可组成d v d 视盘机的v f d 显示电路。 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 第二章v f d 驱动控制芯片x p 0 0 2 设计要求确定 根据市场上同类芯片的应用情况和客户应用要求，同时考虑到兼容性的问题，经过 研究分析，确定了芯片x p 0 0 2 的功能及性能要求。功能上兼容其它同类芯片( 包括脚 位) ，增加遥控待机功能。性能上要强于国内产品，跟国外产品接近或超过。e s d 保护 要求达到3 0 0 0 v 。 2 1 市场上v f d 驱动芯片介绍 市场上大部分v f d 显示驱动电路芯片都是可以互相兼容的，主要功能是为v f d 显示器提供时序信号与显示数据，一种负电源型v f d 显示驱动的c m o s 电路，采用 3 6 位并行输出，使用灵活，通用性强。通常用于v f d 显示系统中c p u 与v f d 之间的 介面电路的监行输出，以驱动各类动态、静态v f d 显示屏以及功放的中文屏幕。驱动 信号的占空比系数从1 8 到1 1 6 ，调整v f d 的显示亮度。市场上主要型号有a 1 6 3 1 1 、 a 1 6 3 1 2 、e t l 6 3 1 2 、n e c l 6 3 1 1 、s 0 7 9 2 、s t f l 6 3 6 0 、v f 2 0 2 、m 3 5 5 0 0 、p t 6 3 1 1 、h t l 6 5 1 1 、 t p 6 3 1 2 、c s l 6 2 1 0 、h l l 6 3 6 0 、s m l 6 3 1 2 等等。其芯片的硬件结构主要由扫描信号发 生器、串行通信接口、控制模块、显示存储器、按键扫描值寄存器、通用输入寄存器、 l e d 驱动器、v f d 段位驱动器等构成。普通v f d 驱动芯片内部功能如图2 1 所示【3 1 1 ”。 图2 1 普通v f d 芯片内部功能框 根据广大客户的应用反馈，市场上的这些芯片或多或少的存在一些性能及应用方 面的问题： ( 1 ) e s i 班触c h u p 保护能力不够； 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 ( 2 ) 端口驱动能力不够，电源不稳时容易引起“乱码”显示； ( 3 ) 流水加工线上生产过程中，损坏率较高； ( 4 ) 跟国内主要v f d 控制芯片应用厂商的应用方案配合不够。 2 2x p 0 0 2 设计规范 2 。2 1 功能指标 为了适应市场的发展，符合厂家专用和成本控制的要求。x p 0 0 2 在功能和管脚位 上兼容市场中大部分的v f d 驱动芯片，并增加了s t a n d b y 遥控待机控制功能，使 v f d 显示屏在闲置时能关闭其电源，增加其使用寿命，解决应用中存在的问题。具体 功能描述如下： x p 0 0 2 是一款带有s 吖蝌d b y 控制功能的v f d 驱动控制芯片。驱动信号的占空比 系数从1 8 到1 1 6 。其包含1 2 个区段输出线路，8 个格输出线路，8 4 区段格输出驱动 线路，一个控制电路，显示存储器及键扫描电路。通过一个三线的串行接口来与m c u 进行通信。在整个系统电时，用户通过s p i 初始化开机默认值寄存器控制电源开启的按 键( 包括遥控按键和面板按键) 值，根据用户的按键输入，来控制d v d 的电源开关状 态，实现s t a n d b y 功能。内置看门狗计数器，可实现系统死机复位功能。( 注：本文 涉及到芯片具体应用时，都以其在d v d 中的使用为例进行描述。) v f d 控制驱动芯片x p 0 0 2 设计规范是： ( 1 ) 3 5 v 供电。 ( 2 ) 高电压输出值：v d d - 3 5 v ( m a x ) 。 ， ( 3 ) 多种显示模式( 从1 2 区段1 6 位模式到2 0 区段8 位模式) ( 4 ) 1 2 x 4 键盘扫描矩阵。 ( 5 ) 8 阶调光电路。 ( 6 ) 6 位g p i o 输入输出端口( 最大输出电流2 0 m a ) 。 ( 7 ) 对于驱动输出，无需外部电阻( 由漏极开路的p m o s 与下拉电阻组成) ( 8 ) 内部存储器( 1 9 字节寄存器) 。 ( 9 ) 串行接口( c l k ，s t b ，d i n o u t ) 。数据输入和输出使用同一个瑞口( d i n o u t ) 。 ( 1 0 ) 遥控信号输入端口( r e m 0 r r e ) ，支持n e c 、p h i l i p s 的r c 5 与r c 6 以 及t h o m s o n 四种遥控信号格式。 ( 1 1 ) 电源开关控制输出端口( p s w ) 。 ( 1 2 ) 低电压复位输入输出端口( r e s e n ，r e s e ，i o ) ( 1 3 ) 看门狗电路。 7 8 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 ( 1 4 ) 兼容普通v f d 驱动控制芯片。 2 2 2 管脚定义 x p 0 0 2 芯片的q f p 一5 2 管脚排列如图2 2 所示。在不封装标记为红色的管脚情况下， 可以封装成q r p - 4 4 的形式。 图2 2 芯片封装脚位 表2 1x p 0 0 2 管脚定义说明 管脚名称 i ，o 说明管脚号 0 s c li 4 5 5 k 陶振的输入脚位 1 0 s c 2o 4 5 5 k 陶振的输出脚位 5 2 r e s e t li低电平复位的输入脚位2 l t e s e l do 低电平复位的输出脚位 3 r e m o t ei 遥控信号的接收脚位 4 d i n o u ti o 串行数据输入输出脚位 5 组成6 位多用途的输入输出复用脚位 g p l 0 5i ，o6 最小输出电流2 0 m a 组成6 位多用途的输入输出复用脚位 g p l 0 6i ，o7 ，最小输出电流2 0 m a 时钟信号，在上升沿读入数据 c l ki 8 在下降沿输出数据 在上升沿或下降沿时初始化串行接口 s t bi 9 使芯片等待接收命令。 k l k 4 i键数据输入脚位( 内置4 0 k q 电阻)l o 1 3 s e g l k s l - 0区段输出信号与键扫描信号复合输出脚位1 5 2 6 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 s e g l 2 k s l 2 s e g l 3 g r i d l 6 , - - 0 段格驱动输出脚位 2 7 3 2 s e g l 8 g r i d l l 这些脚位用来选择驱动输出段或驱动输出格 s e 9 1 9 g r i d l 0 , o 段格驱动输出脚位 3 5 ，3 6 s e 9 2 0 g r i d 9坟此脚位用来选择驱动输出段或驱动输出格 g r i d 8 g r i d lo段驱动输出脚位 3 7 4 4 p s wo外部设备电源控制脚位4 6 组成6 位多用途的输入输出复用脚位 g p l 0 4 g p l o li ，o4 7 5 0 最小输出电流2 0 m a v d d逻辑正电源( 5 v 士l o )1 4 ，3 3 ，4 5 v e ev f d 电源输入端( v o d 3 5 v ，m ) )3 4 v s s逻辑地 5 l 2 2 3 电气规格 表2 2 电性规格要求( u n l e s so t h e r w i s es t a t e d , v d d ；5 o v , v s s = 0 v , v e e = v d d 3 5 v , t a = 2 5 q c ) 单 参数符号最小值典型值最大值测试条件 位 高电平输g p l o l g p l 0 6 ，p s w ， 出电压 v o h l 0 8 v d d v r e s e t oi o l i = - 2 0 m a 低电平输g p l o l g p l 0 6 ，p s w ， 出电压 v o l i lv r e s e t oi o l i = + 2 0 m a 低电平输 出电压 v o l 2 o 3v d i n o u t ，i o l 2 = 4 m a 高电平输 、寸嗣d d - 2 v s e 9 1 k s l 出电流 i o m l 3m a s e g l 6 k s l 6 高电平输v o = v v o - 2 v ，g r i d l g r i d 4 ， 出电流 l o r e 2 - 1 5m a g r i d l 2 s e 9 1 7 g r i d 5 s e 9 2 4 驱动端漏 电流 i o l e a k 一1 0 心v o _ v 叩- 3 5 v ，驱动关闭 输出下拉 电阻 r e 4 06 51 2 0k q 驱动输出 输入下拉 电阻 r p i i n 3 04 05 0k qk l ，k 2 ，i 。，k 4 9 1 0 第二章v f i ) 驱动芯片的设计要求确定 输出下拉 电阻 i b l 咐 8 01 0 01 2 0 k qg p l o l g p l 0 6 输入电流i i 士l 衅v i = v d d 或v s s 高电平输c l k ，d i n o u t ，s t b ， 入电压 v m 0 6 v v ov g p l o l g p l 0 6 ，r e s e t i 低电平输 c l k ，d i n o u t ，s t b ， 入电压 v l l0 2 v d d v g p l 0 1 - - 4 3 p 1 0 6 ，r e s e t i c l k ，d i n o u t ，s t b 。 滞后电压 v n o 2 5v g p l o l g p l 0 6 ，i u ；s e t i 动态电流 消耗 i d 咖 5m a 不带负载，显示关闭 表2 3 开关特性要求( u n l e s so t h e r w i s es t a r e d v d d = 5 0 v ，v s s = 0 v , v e e = v d d - 3 5 v , t a = 2 5 。c ) 参符最小典型最大 亟 测试条件 数号值值值位 i c 振荡f l o s c4 5 0 4 5 5 4 6 0k h z 外接4 5 5 k 陶瓷振荡器 频率 t t z m 2 i x s s e g l k s it os e g l 2 k s l 2 上升 c l = c n i d l - c _ n i d 8 ，g r i d 9 时间 t t z m o 5 p s3 0 0 p f s e 9 2 0 - c , r i d l 6 s e g l 3 下降 t r a z 1 6 0 i t sc l = 3 0 0 p f ，s e g n ，g r i d n 时间 输入 容抗 c i 1 5 p f 表2 4 可靠性要求 参数 最小值 e s d 3 0 0 0 v l a t c h u p 1 5 0 m a 表2 。1 2 3 定义了芯片x p 0 0 2 的电气性能要求，在相同测试条件下，其指标参数 兼容大部分同类芯片。表2 4 的参数数值保证了避免芯片应用中出现的e s d 击穿问题。 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 2 2 4 控制命令定义 与通用v f d 驱动控制芯片相比，x p 0 0 2 的v f d 控制部分功能结构大部分相同， 其特点是增加了p o w e rc o n t r o l 功能来实现待机。 为适合客户的习惯，将x p 0 0 2 外部控制命令部分更改如下： ( 1 ) 显示模式设置命令 图2 3 为显示模式设置命令的格式。 msbis b 0 x g g 10 00 0 0 1 10 10 10 1 1 10 0 1 10 1 1 1 10 1 1 1 1 幽2 3 显不模式设置命令 此命令用于初始化芯片，并且设定区段的数目和格的数目( 占空比为1 8 1 1 6 ， 从1 2 区段到2 0 区段) 。当这些命令执行时，显示被强制关闭，键扫描继续。要恢复显 示，必须执行显示命令“o n “但是，如果选择了相同的模式，就不会有任何变化。 ( 2 ) 开机默认值设置命令 图2 4 所示的为开机默认值设置命令的格式。 ，m s bl s b 回卫丑皿亚圈 图2 4 开机默认值设置命令 这个命令用来写入用户设定的开机键默认值 m 厂 m 口口丑丑三田曰卫三圈回 a 工 n 八九n 九九八卜九九九九二一 图2 5 开机默认值设置命令对应的时序 内部存储的地址空间分配如下： jj虬“钆“钆“虬 $ s n n n i n i n n n qg口g口g a 旧峙：；扪“引们小们 3 4 5 8 1 2 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 p h i l i p $ 。t h o m s o r ln e cd e f a u l t lo c a t i o n v a r i a b bn o 怕v a r i a b l e v a l u e i rk e y 5 - 10 x 5 cf 7 ：0 j j rk e y 5 - _ 20 x 2 c f 1 5 ：8 i rs y s t e m d e 50 x 0 4 【2 3 ：16 1 p o o r - o n p a r 叫k e y w er m 目r q 田州l 吲姊b 7 【7 1 ：2 4 l i r k e y 0 0 d e l ( 0 0 d e l ) 暇k e y c o d e l o c 3 f 7 9 ；7 2 l r l 斜d e 捌d 回 l rk e yc o d e 20 x 3 f 【8 7 ：8 0 】 i r k b y c o d e 3 ( c o d e 3 ) i rk e y c o d e 3伽( 3 f 9 5 ：8 8 l i r k e y 0 0 d e 4 c o d e 4 )恨k e yc o d e 4 0 x 3 f 【1 0 3 ：9 6 l c o d e 4t oc o d e li rk e yc o d e 50 x e 4 f 1 1 1 ：1 0 4 o 竹币嚏旺r i v 曲 i rk e yc o d e 60 x 0 c 【 9 ：1 1 2 1 i rs y s t e mc o d e lc o d e h d e x 0 0i rk e yc o d e 7 0 x 0 0 【1 2 7 ：1 2 0 l 眼s y s t e mc o d e 2 c o d e n d e o c o ti rk e yc o d e 8 0 x 0 4 【1 3 5 ：1 2 8 l i rs y s t e mc o d e 3c o d e d e 虻1 0 r 邓电m d e ( b 8 b b ) 0 x 1 1 【1 4 3 ：1 3 6 i rs y s t e mo o a e 4c o d e i n d e x l l r 斜由m d 氐r 蛐8 b 斟 0 x 1 5 【1 5 1 ：1 4 4 1 图2 6 内部存储地址空间分配 地址 7 l ：2 4 】存储4 8 位的开机按键设置，每一位对应一个面板按键，位值为l 表示该 位对应的面板按键可开机，为0 则表示对应按键不可以开机。 在上述地址中，如果有些单元不需要使用，则需在这些地址中写入不存在的遥控 键值。对于p h l i p s 与t h o m s o n 遥控格式，其中代码1 代码4 的值可以是代码编 号中的任意一个。“系统码值l 系统码值5 ”都可以是相同或者部分相同的值。“代 码l 代码4 ”也都可以是相同或部分相同的值。需说明的是：地址 t 5 1 ：1 2 0 中，若高 字节地址存储的系统码与低字节地址存储的系统码相同时，则高字节所存储系统码的 相应代码必须写入低字节所存储系统码的代码。例如，系统码值4 ( 地址：【1 5 1 ：1 4 4 】) 与系统码值l ( 地址：【 2 7 ：1 2 0 ) 相同，则代码4 就应写入“o o ”，而不是“1 l ”。全 功能遥控按键支持系统码值l 系统码值4 。其它按键采用以下方式与系统码匹配： c o d e i c o d c i n d e x 一伸m o 吣y s t c m c o d e x 毒r c e n 0 1 ck c y l 兰舯w e r 梆k c y l c 。d e 2 一c f 埘ci n d e x 一r c m o | ：c # y 甜舶lc o d e x 十m ，州c k c y 2 = # p o v c e 、h lk = y 2 c e 3 一c 坩ei n d c x t o - m o t e8 y 对c mc o d e x + r c l l t o t e k e y 3 t tp ( _ w c ro nl c y 3 口o d 0 4 一c o d ci i i i p x _ 一l c l l l o t c 叫龇o n 州c x + 姗m m ck c y 4 # p o w e rj ) nk e y 4 r e m o l es y ；i c mc o d t 5 r c l n u , t ck e y 5 # p o w e ro nk e y 5 r e m o r s y r # z z | c o d e 51 - m n 口k y f - p o w c ro nk c y o 图2 7 其它按键系统码配置方式 ( 3 ) 遥控器类型设置命令 图2 8 为遥控器类型设置命令的格式。 m s b l s b 回卫丑皿正圈 图2 8 遥控器类型设置命令 这个命令用来写入用户设定的遥控器类型和校验方法。 b 2 ：d o u b l e _ 1 0 n o r m a l ； 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 l t w i c e ； b l 、b 0 ：r e m t y p e1 0 0 p l l i l i p s ； o l1 b m o s n ； 1 1 n e c 此寄存器默认值为；0 0 0 ( 4 ) 对看门狗存储器的读写命令 图2 9 为读写设置命令的格式。 m s bl s b 瞿鬻篇船 图2 9 读写设置命令 这个命令用来读写t i m e r 中的时间数据。( t i m e r 是指w a t c h d o g t i m e r r e g i s t e r ) ( 5 ) 数据操作控制的设置命令 图2 1 0 为数据设置命令的格式。 ms bl se t wr i t ea i l dr a dmo d es e n i n 口： ：wr i t ed a l at od i 8 p b ymo d e ：wr i t ed a t at ogp i or 口i i r ：re a dk evda i a r e a dg p l ore a i t e r e s i ncr e me 1 1 tmo d es e t tj n 口( d pr a ymo d e ) ： l n c r e n le i l l d dr e a t t erd a t ah a h e 1 1w r j t t e n f l x e 0 d dr es i t i n a ： nor m a l0o r 8 t i e l lm o d t e tmo o 图2 1 0 数据设置命令 静态显示内存存储外部设备通过串行接口传递到芯片的显示数据 5 1 。其地址按8 位单元排列，如下所示： 1 3 1 4 第二章v f i ) 驱动芯片的设计要求确定 s b 夏o 匝= b3 丁= b4 窭 回b 7 l o wer4b i t sh i 口h r4 b i t s 图2 1 i 静态显示内存地址 区段s e g l 7 到s e 9 2 0 的地址只有低4 位有效。 按键矩阵是一个1 2x4 的结构，如图2 1 2 所示： 图2 1 2 按键组成矩阵 犊键键值存储单兀r a m 用来存储从按键矩阵中诿入的数值，每一个授键的键僵 ( 如下表) 的形式存储；读取时，用读命令从键值的最低位开始读取。 匪3 茎k s3 冒s 4s49 i k5 seg k i l i se g j e 口 k li 墨 l s e5 s i 6s 6 li 羞 匿g 瓣k s9 强g 0 k 0kse2 k2 i i i se9 l se1s 1 il 雹 l se 口1 11 is9 1 s 1 ll 星 圈2 1 3 按键健值存储形式 注：若数据的最高位s e g l 2 b 7 读完后要进行下一个数据读取时，应从最低位s e g l b 0 开始读取。 缸lira 图2 1 4g p i o 寄存器说明 默认上电时各位均为0 。 g p l o l g p l 0 6 为数据输入输出复用端口，由数据读写命令控制。 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 1 5 g p l 0 7 g p l 0 8 供数据暂存之用，无特别含义。 注：若g p i o i g p l 0 4 某个或全部脚位不使用，则该脚位需接上拉或下拉电阻( 推 荐) ，或通过特殊寄存器将对应的端口设置成输出状态。 ( 6 ) 读写特别存储器的命令 图2 1 5 为特殊寄存器读写命令的格式。 m s b l s b 田丑亚王卫圈 l w d 怔a r 枷t i l o 融 生2 黜 图2 1 5 特殊寄存器读写命令 特殊寄存器： a 帕 乩d 1 0 1 a 刚t b 埔 a 磁且a 1 0 2 n 叫e 日埘 e p l 。3 印g p l 0 3 删日柏m g p l 0 4 a l t o p l o i a 舢 e r d a o m a 嘶e s r g i h 0 5 d j 叫日喇e 叭 a 哪且a 糊州曲b h b _ r e e o o 呻d 墉 t 户窖眦陌删嚏 图2 1 6 特殊寄存器说明 特殊寄存器默认上电时各位均为0 。 位b 0 b 5 分别是g p l 0 1 g p l 0 6 的输出使能位。当某一位为“1 ”时，对应的g p i o 端口使能为输出端口；为“0 ”，则为输入端口位b 6 用于清除键值寄存器。当该位 从1 变为0 时，键值寄存器被清0 。位b 7 用于控制p s w 的状态。当该位从l 变为0 时， p s w 输出电平变低而起到关断d v d 电源的作用。 p s w 端c i 用于控制d v d 的电源开关。当关机命令使特殊寄存器的b 7 由l 置为0 后，p s w 的电平变化为低电平。当用户输入按键与定义的按键相同或时间计数器的值 递减到零时，p s w 变为高电平。上电时，p s w 管脚初始化为低电平。p s w 端i = 1 和 位b 7 的关系示意图如下： 时旦! 竺望受竺| 啪! 驾。o8 譬皇!皇军。o li ! 刚lni 厂 + 融嘎期畸i m 阳q 娜畸叫 图2 1 7p s w 与b 7 的对应时序 ( 7 ) 显示控制命令 1 6 第二章v f d 驱动芯片的设计要求确定 图2 1 8 为显示控制设置命令的格式。 8 b l s b d i f r l f f l l n 口ou i l t i t ys i r l 口： 0 0 0 ：pu i ew i d m l l ，1b 0 0 1 ：pu 1 4 w i d t h ，2 l d o opu l b ew l d l h 4 ，1b 0 1 1 ：pu i s ew i d t h - 0 ，6 10 0 ：pu h ow d t h 。 1 ，1o o f ：pu h w j d i h 。12 ， e 1 1 0 ：pu i j ew i d t h 。t 3 ，i e 1 ：pu i ew i d t h 14 1 1b d j p 1 8 ys u i n 口： 0 ：0j b p l a y0 f f k ，sc-nco n t i n u d t 1 ：0 1 0 p i i i von 图2 1 8 显示控制设置命令 系统上电时，默认脉冲宽度为1 6 并且显示关闭( 有键扫描) ( 8 ) 测试模式命令 图2 1 9 为测试模式设置命令的格式。 m o bl s b 匝回卫卫丑卿 图2 ，1 9 测试模式设置命令 芯片接收并成功解码后进入测试状态。 ( 9 ) 读取客户键码值命令 图2 2 0 为读取客户码设置命令的格式。 m s bl 5 b 匝匝田囤回习卫卫 图2 2 0 读取客户码设置命令 此命令用来读取用户2 4 位键值寄存器韵数据，一次读出2 4 位数据。命令格式如 下： 1f s 1 3 m 一匹田丑丑互皿