基于總線方式的液晶驅動系統設計

李少波

（上海海事大學，上海200135）

李少波（碩士研究生），研究方向為檢測技術與自動化裝置。

引 言

相比于采用MCU的Ⅰ／O口對液晶進行數據傳輸，采用總線方式驅動液晶有一系列好處：第一，軟件編程中不需要手動設置DDR寄存器值，降低了編程難度；第二，可以提供給人們一種新的思考問題方式。本文介紹了總線方式驅動液晶的硬件電路和軟件設計。軟件設計中，主要介紹了一些基本的總線定義方式，以及基本的驅動函數編寫方法。

1 硬件電路設計

主控MCU采用AT90CAN128控制芯片，可以工作在16MHz頻率下。要驅動的液晶型號為OCMJ15X20D。OCMJ15X20D支持雙層顯示，帶內置中文字庫的RA8803控制器；內部有256個8位緩存器，控制液晶各種顯示模式和其他功能（具體功能請參照D系列中文液晶顯示模塊說明書），使得液晶可以顯示豐富的內容。

AT90CAN128的RAM空間中，前4352個字節分配給芯片內部的通用寄存器、Ⅰ／O寄存器和4KB的內部SRAM。起始的32個地址為通用寄存器文件，然后是64個Ⅰ／O寄存器和160個擴展的Ⅰ／O寄存器，最后是4096字節的內部數據SRAM。所以，外部并行擴展總線的有效地址是從0x1100至0xFFFF。當MCU對0x0000～0x10FF范圍的SRAM地址空間操作時，實際上是對芯片內部的SRAM或寄存器操作，盡管會影響地址總線、數據總線和ALE，但此時／WR和／RD信號不受影響。因此，處在相應這段地址范圍內的外部擴展的存儲器、設備不會響應AT90CAN128的指令。

74LS138譯碼器電路如圖1所示。采用并行接口擴展的方式，AT90CAN128的A端接口作為液晶的8位數據總線接口，C端口的部分引腳PC4～PC7（圖1中的A12～A15）作為控制液晶的使能位，添加了74LS138的輸出引腳／CS＿LCD。引腳／RAM用來控制擴展外部RAM的高4位地址，這樣外擴RAM的總線地址可以為0x1100～0x8FFF；／Backup 1～／Backup 6可以當作備用，或者驅動其他設備（例如另外一塊液晶）。

圖1 74LS138譯碼器電路

液晶接口電路如圖2所示。AT90CAN128的C端口PC3引腳（圖2中A11）作為控制液晶數據的輸入／輸出位。其中，74LS245是8路同相三態雙向總線收發器，可雙向傳輸數據；J1是液晶的引腳接口。這樣，LCD占用的MCU總線地址為0x9000～0x97FF和0x9800～0x9FFF。

圖2 液晶接口電路

液晶OCMJ15X20D各個引腳功能定義如表1所列。

2 驅動軟件設計

如果MCU對液晶模塊緩存器進行讀取操作，則必須通過總線以數據方式先送出緩存器的地址，然后才能在總線上讀液晶取緩存器的資料；如果是進行寫入操作，則必須通過總線以數據方式先送出緩存器的地址，然后再以同樣方式送出要寫入的資料。當MCU對液晶模塊的顯示RAM區域進行資料的讀取時，MCU能直接在數據總線上讀取顯示RAM的資料；當MCU對顯示RAM區域進行資料的寫入時，MCU可以直接在數據總線上送出要寫入的資料。

表1 OCMJ15X20D引腳功能定義

根據硬件電路的設計，雖然液晶占用MCU的16位總線地址的區間0x9000～0x97FF和0x9800～9FFF，但是對于液晶來說有效的地址只是16位地址的高5位。這樣，總線送到液晶的數據與總線地址的低8位發生沖突，但是液晶是以在信號的上升沿接收到的數據為準。也就是說，最后液晶接收到的數據（或者液晶緩存器地址）是MCU通過總線方式送過來的數據，而不是MCU總線的低8位地址。

定義地址0x9000（0x9001～0x97FF將不能用作其他用途）為寫液晶緩存器和讀液晶緩存器的總線地址；定義地址0x9800為寫液晶顯示RAM和讀液晶顯示RAM的總線地址。代碼如下：

進行上述定義之后，就可以采用總線的方式方便地對液晶進行讀、寫數據和命令。對緩存器進行讀寫操作時，首先使用“CmdWritePort＝Buffer Address”命令寫入緩存器在液晶內部的地址，然后使用“CmdWritePort＝Buffer Command”命令將數據寫入緩存器。也就是說，液晶第一次接收到的是內部緩存器地址；第二次接收到的是寫入緩存器的命令。

往液晶緩存器寫數據的函數如下：

讀取液晶緩存器數據的函數定義如下：

往液晶寄存器寫數據的函數定義如下：

讀取液晶寄存器數據的函數定義如下：

定義了4個基本的讀、寫液晶緩存器和顯示RAM的函數后，就可以方便地對液晶進行各種操作。液晶緩存器地址00H的bit3為“1”時，液晶為文字模式；bit3為“0”時，液晶為位圖模式。液晶內部X、Y坐標對應的內部緩存器地址分別為60H、70H，對顯示RAM區域進行讀寫操作時，首先需要設置光標緩存器的值，然后寫入數據。例如，讓液晶坐標為（3，4）顯示位圖字符“A”，可以使用下面語句實現：

結 語

本文介紹了通過總線方式驅動液晶的方法，較直接采用Ⅰ／O驅動的方式有很大改進。由于占用了大量總線空間，此液晶驅動的設計適用于不需要太多外擴RAM的電路；也可在液晶接口和MCU之間添加鎖存器和一些門電路來優化總線設計，但會增加一定的成本。

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