基于ST7920控制器的12864液晶屏圖形點陣顯示分析

引言

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，顯示輸出控制是一項重要的研究內(nèi)容。常用的顯示輸出器件有發(fā)光二極管（LED）、數(shù)碼管及液晶顯示器等。 LED及數(shù)碼管的顯示輸出控制相對比較簡單，相關(guān)文獻(xiàn)介紹的也比較詳細(xì)。在液晶顯示器中，圖形點陣形液晶顯示器的硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，顯示輸出控制也不太容易掌握，雖然部分文獻(xiàn)進(jìn)行了一定介紹，但面向的對象往往是已有一定開發(fā)經(jīng)驗的使用人員，而針對初學(xué)者進(jìn)行專題論述的文獻(xiàn)卻不多。鑒于此，文章以基于ST7920控制器的128×64中文字庫點陣屏為例，進(jìn)行了開發(fā)應(yīng)用研究分析，以便初學(xué)者進(jìn)行參考學(xué)習(xí)。

1 圖形點陣顯示控制原理

圖1為12864液晶屏圖形點陣顯示原理的示意圖。由圖可見，液晶屏在x方向有128列，在y方向有64行，因此整個液晶屏有128×64個像素。每個像素有亮與滅兩種狀態(tài)，以黃綠屏黑字為例，若某個像素亮則該像素被黑色填充，這樣不同像素的亮與滅的組合就可顯示不同的點陣型字符或圖案。如圖1中的黑色像素組合就可顯示一個漢字"十"字。

圖1 12864液晶屏圖形點陣顯示原理

對于字符顯示來說，可以分為16×8像素半寬字符和16×16像素中文字符兩種點陣顯示。在液晶顯示屏上一個半寬字符占據(jù)的像素點數(shù)為16×8個，中文字符的像素點數(shù)為16×16個。12864點陣液晶屏能顯示32×8個半寬字符或16×4個中文字符。在顯示緩存中有一種叫繪圖RAM的緩存來對點陣型字符進(jìn)行控制，該RAM簡寫為GDRAM.GDRAM維護(hù)了一個和液晶屏像素相對應(yīng)的二維繪圖緩沖空間，該表的水平地址為0至16,垂直地址為0至64.GDRAM的每一個水平地址對應(yīng)了圖1中的16個列，每一個垂直地址對應(yīng)圖1中的一行。

在更改繪圖RAM時，由擴(kuò)充指令設(shè)置GDRAM地址，先垂直地址后水平地址（連續(xù)2個字節(jié)的數(shù)據(jù)來定義垂直和水平地址），再2個字節(jié)的數(shù)據(jù)給繪圖RAM（先高8位后低8位）。圖1中的漢字"十"字在GDRAM中的編碼如表1所示。

2 液晶顯示控制指令

編程人員在向液晶顯示緩存寫入要顯示的編碼數(shù)據(jù)時，須在一系列液晶顯示控制指令的控制下才能完成。表2是基于ST7920控制器的128×64中文字庫點陣屏液晶顯示控制的主要指令表。由該表可以看出，顯示控制指令要受到控制信號RS、R/W的控制。D0至D7為外部CPU與液晶內(nèi)部處理器之間交互數(shù)據(jù)的總線，交互的數(shù)據(jù)包括上述指令及顯示數(shù)據(jù)。對于各指令的詳細(xì)描述在相關(guān)數(shù)據(jù)手冊中都有具體介紹，在進(jìn)行液晶驅(qū)動開發(fā)之前要進(jìn)行認(rèn)真學(xué)習(xí)研究，只有熟悉了各指令的意義及取值后才能進(jìn)行程序的編寫。

3 液晶顯示控制時序

進(jìn)行液晶驅(qū)動開發(fā)就象利用英語與外賓交流。要想與外賓交流就必須先熟悉英語的詞組，不同的詞組代表了不同的意思。而只熟悉相關(guān)詞組，但不能將其按著英語的詞組先后搭配順序進(jìn)行表達(dá)，則外賓也不能理解我們要表達(dá)的意思。這里詞組就類似于上述的顯示控制指令，外賓就類似于液晶顯示屏，而詞組的先后搭配順序則指的是液晶顯示控制的時序。簡單來說，控制時序就是為了使液晶單元能夠正常工作，相應(yīng)的控制信號取值高低的先后搭配順序。

圖2是ST7920控制的128×64液晶的8位并口寫操作時序圖。由圖2可見，如果想通過8位并口DB0~DB7進(jìn)行寫操作，需要RS、R/W、E三種控制信號的聯(lián)合控制，首先RS根據(jù)并口上的數(shù)據(jù)是指令還是顯示數(shù)據(jù)置0或置1,其次，由于是寫數(shù)據(jù)R/W要置0,之后使能信號E要置1,當(dāng)上述三種控制信號置位穩(wěn)定后，8位并口DB0~DB7總線上的信息就可寫入液晶屏，寫入完畢后要將使能信號E置0.需要說明的是在處理相關(guān)時序時要注意各控制信號高低電平變換期間的不穩(wěn)定期，寫操作要盡量避開這段時間。

圖2 8位并口寫操作時序圖

4 液晶使用舉例

4.1 MCU接口

下面以89C52單片機(jī)控制液晶顯示屏為例，介紹一下MCU與液晶的連接方法及主要的程序代碼。該程序運(yùn)行后會在液晶屏上顯示"ST7920顯示控制"等字符。

圖3為8位并口MCU控制接口圖。由圖3可見，MCU的P1口與液晶的DB0至DB7相連，作為指令與顯示數(shù)據(jù)的總線通道；P3.0、P3.1、P3.2分別與液晶的RS、R/W、E相連，構(gòu)成液晶顯示控制信號的通道。

圖3 8位并口MCU控制接口圖

4.2 程序主要代碼

（1）定義

（2）忙檢測函數(shù)

（3）寫操作函數(shù)

（4）初始化

（5）DDRAM地址設(shè)定函數(shù)

（6）字符串顯示函數(shù)

（7）主函數(shù)

5 結(jié)束語

文章主要從圖形點陣顯示控制原理、基于ST7920控制器的12864液晶屏圖形點陣顯示分析控制指令、液晶顯示控制時序幾個方面進(jìn)行了分析，主要圍繞基于ST7920控制器的128× 64中文字庫點陣屏的開發(fā)使用方法而展開研究，并以該型液晶為例給出了嵌入式液晶顯示應(yīng)用的開發(fā)使用步驟：第一步，理解圖形點陣顯示控制原理；第二步，熟悉液晶顯示控制指令；第三步，分析液晶顯示控制時序；第四步，應(yīng)用程序編寫。