基于ARM7微處理器的中文液晶顯示技術(shù)

        液晶顯示屏LCD作為一種功耗低、體積小、無(wú)輻射的顯示器件，近幾年被廣泛應(yīng)用于各式各樣的嵌入式電子產(chǎn)品中，LCD可分為段位式、字符式和點(diǎn)陣式三種，其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡(jiǎn)單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求，而點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)動(dòng)畫(huà)功能，分區(qū)開(kāi)窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛，為了簡(jiǎn)化液晶 顯示電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，生產(chǎn)廠家通常將液晶顯示單元、顯示控制器，顯示內(nèi)存和顯示驅(qū)動(dòng)電路等裝配在一起，做成液晶顯示模塊LCD Module（LCM）[1]。LCM對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和控制接口以及控制指令，本文以ATM12864C為例，介紹帶控制驅(qū)動(dòng)器ST7920的液晶顯示模塊與Philips公司的ARM7微控制器LPC2214的接口設(shè)計(jì)及編程方法，并在此基礎(chǔ)詳細(xì)介紹在液晶顯示屏上顯示可連續(xù)滾動(dòng)的中文菜單及菜單項(xiàng)反白選擇顯示的設(shè)計(jì)方法，并討論如何解決漢字顯示過(guò)程中出現(xiàn)的亂碼問(wèn)題。

        2 硬件實(shí)現(xiàn)

        ATM12864C是廣東金鵬電子有限公司生產(chǎn)的中文液晶顯示模塊，該款液晶顯示模塊采用中文字型點(diǎn)陣的控制驅(qū)動(dòng)器ST7920，他內(nèi)含8192個(gè)16×16點(diǎn)陣的國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)體漢字和126個(gè)16×8點(diǎn)陣的英文符號(hào)字庫(kù)。用戶輸入國(guó)標(biāo)碼或ASCII碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。滿屏顯示為8個(gè)漢字×4行，另外，還提供64×256點(diǎn)的繪圖RAM（GDRAM），可以與文字混合顯示，而且內(nèi)含字型產(chǎn)生RAM（CGRAM），提供可編程造字功能，ATM12864C提供的外部接口信號(hào)有：8位數(shù)據(jù)總線D0-D8；寄存器選擇信號(hào)R/S，當(dāng)R/S為高電平時(shí)，控制數(shù)據(jù)寄存器，R/S為低電平時(shí)，控制指令寄存器，讀寫信號(hào)R/W，R/W為該電平時(shí)讀，低電平時(shí)寫，使能信號(hào)E，下降沿有效，ATM12864C的寫操作時(shí)序如圖1（b）所示，讀操作時(shí)序除R/W信號(hào)為高電平外，其余與寫操作時(shí)序相同[2]。

        LPC2214是Philips公司推出的一款基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，頻率高達(dá)60MHz，帶有256KB嵌入的高速片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器和4個(gè)32位寬度的外部存儲(chǔ)器接口，是一款低功耗、高性能、小封裝的微控制器，LPC2214的外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序如圖1（a）所示[1]。

        為了節(jié)省微控制器的普通I/O口資源和簡(jiǎn)化程序的編寫，LPC2214可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線與控制信號(hào)直接采用外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)形式控制液晶顯示模塊，這種方式對(duì)于一些I/O口資源緊張的復(fù)雜系統(tǒng)有著更加重要的意義，由于STA7920的數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)序與LTC2214的存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序有很大區(qū)別，如圖1所示。LPC2214和液晶顯示模塊的接口電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使得LPC2214的存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序和ST7920的訪問(wèn)時(shí)序正確的配合。

        LPC2214與液晶顯示模塊的接口電路如圖2所示。LPC2214通過(guò)低位地址A1控制LCM的R/S信號(hào)，以選擇當(dāng)前控制的寄存器，通過(guò)對(duì)LPC2214寫信號(hào)WE做適當(dāng)?shù)难舆t后作為L(zhǎng)CM的R/W信號(hào)控制數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)流方法。而LCM的使能信號(hào)E由LPC22414的讀信號(hào)OE、寫信號(hào)WE和存儲(chǔ)器控制器的片選信號(hào)CS1來(lái)合成產(chǎn)生，在產(chǎn)生讀寫信號(hào)R/W信號(hào)的電路中，電阻R和電容C的選擇是關(guān)鍵，根據(jù)LPC2214和ST7920的電氣特性（具體見(jiàn)文獻(xiàn)[1，2]）和調(diào)試的結(jié)果，理想的選值：R取1KΩ，C取12PF，為了實(shí)現(xiàn)低功耗，LCM的背光通過(guò)一個(gè)普通I/O口來(lái)控制，當(dāng)有外部按鍵響應(yīng)時(shí)，背光點(diǎn)亮，否則背光熄滅。

        由于LCM的片選信號(hào)由CS1控制，即使用LPC2214外部存儲(chǔ)器接口的Bank1地址空間，而R/S信號(hào)由A1控制，所以LCM的操作如下：

        命令輸入地址：0x81000000

        數(shù)據(jù)操作地址：0x81000002

       3 軟件設(shè)計(jì)

        在帶漢字庫(kù)的液晶屏顯示程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，中文菜單的滾動(dòng)顯示和菜單項(xiàng)的反白選擇是關(guān)鍵，本文所選的液晶顯示模塊可顯示4行，每行可顯示8個(gè)中文字符。當(dāng)要顯示的菜單項(xiàng)大于4個(gè)時(shí)，需要進(jìn)行滾屏顯示。本文設(shè)計(jì)了一種人機(jī)交互友好的菜單操作程序，該程序的基本思想：在內(nèi)存中開(kāi)辟一個(gè)可顯示4×16得二維字符型數(shù)組的顯示緩沖區(qū)，把要顯示菜單項(xiàng)列表存儲(chǔ)在另一個(gè)二維數(shù)組中，通過(guò)改變顯示函數(shù)LCM_Show（）的參數(shù)，方便、靈活地顯示菜單列表中指定的菜單項(xiàng)，假設(shè)要顯示如圖3（a）中的5項(xiàng)菜單，默認(rèn)的顯示焦點(diǎn)在第一行，即把第一行的菜單項(xiàng)進(jìn)行反白顯示，當(dāng)按"下移"鍵，顯示焦點(diǎn)下移一行。當(dāng)焦點(diǎn)下移至液晶顯示屏最后一行時(shí)，如圖3（b）所示，此時(shí)再按"下移"鍵，顯示屏向上滾動(dòng),如圖3（c）所示，當(dāng)繼續(xù)按"下移"鍵時(shí)，顯示屏繼續(xù)向上滾動(dòng)，循環(huán)顯示菜單列表中的5項(xiàng)菜單，如圖3（d）所示，按"上移"鍵，操作相同。

        本文通過(guò)顯示函數(shù)LCM_Show（）和反白顯示函數(shù)LCM_ShowInvert（）來(lái)實(shí)現(xiàn)如上所述的菜單連續(xù)滾動(dòng)顯示功能及焦點(diǎn)反白顯示功能。具體代碼如下：

        在顯示漢字的過(guò)程中，顯示內(nèi)容經(jīng)常是漢字和ASCII碼混合，由于漢字是由2個(gè)字節(jié)組成，ASCII碼是一個(gè)字節(jié)，如果顯示內(nèi)容中的ASCII號(hào)碼中的個(gè)數(shù)是單數(shù)，ASCII碼后面漢字的顯示就會(huì)出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。

        針對(duì)這一現(xiàn)象，本文提出了在顯示前對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行格式化的方法，其基本思想是：把連續(xù)的單數(shù)個(gè)ASCII碼字符后面加一個(gè)空格，使顯示內(nèi)容中的連續(xù)ASCII碼字符保持雙數(shù)，這種方法很好地解決了漢字顯示時(shí)的亂碼現(xiàn)象。程序流程如圖4所示。

      4 結(jié)語(yǔ)

        本文在對(duì)ARM7微控制器LPC2214和帶控制驅(qū)動(dòng)器ST7920的液晶顯示模塊的訪問(wèn)時(shí)序進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了他們之間的接口電路，該接口電路無(wú)需增加普通I/O，直接使用LPC2214的外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)形式簡(jiǎn)單方便地對(duì)液晶顯示模塊進(jìn)行控制，既節(jié)省了普通I/O口，也使得程序的編寫更加方便，同時(shí)也給出了中文菜單滾屏顯示和菜單項(xiàng)反白選擇的程序，并且針對(duì)在顯示過(guò)程中出現(xiàn)的亂碼現(xiàn)象進(jìn)行討論，給出解決方案和程序流程。對(duì)于基于ARM微控制器的嵌入式系統(tǒng)的具有漢字顯示功能的顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了一個(gè)行之有效的解決方案。