超薄顯示屏OLED在陀螺經(jīng)緯儀中的應(yīng)用 - 全文

　　陀螺經(jīng)緯儀通過(guò)敏感地球自轉(zhuǎn)的水平分量來(lái)測(cè)定儀器架設(shè)點(diǎn)真北方位的精密儀器，工作情況類似于電子經(jīng)緯儀，所不同的是電子經(jīng)緯儀只能測(cè)定兩個(gè)目標(biāo)的相對(duì)夾角，而陀螺經(jīng)緯儀不僅可以測(cè)定目標(biāo)之間的相對(duì)夾角，而且可以測(cè)定目標(biāo)與地理北或真北方位之間的夾角。儀器工作通常在野外進(jìn)行，環(huán)境條件較為惡劣。以前顯示部分用液晶實(shí)現(xiàn)，帶來(lái)的問(wèn)題是除重量和體積外，低溫靠加熱實(shí)現(xiàn)，功耗大，野外作業(yè)對(duì)電池要求較高。另一個(gè)問(wèn)題是采取任何措施，都無(wú)法解決太陽(yáng)照射下，液晶顯示不清楚這個(gè)問(wèn)題，這是由于液晶顯示自身特性決定的。

　　OLED 在顯示信息方面有許多吸引人的特點(diǎn)。OLED 無(wú)LCD 的視角問(wèn)題，可提供全視角顯示。由于OLED 具有能自發(fā)光的特點(diǎn)，在亮度上也比LCD 高得多，也不像LCD 需要背光源，所以不僅提高了電源的有效功率，功耗只有LCD 的一半，而且器件厚度也比LCD 薄。OLED 響應(yīng)時(shí)間比典型LCD 快一千倍。所以，它具有高效率、高對(duì)比度、寬視角、工作電壓低等優(yōu)點(diǎn)［1 -2］。***錸寶公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌SSD1303驅(qū)動(dòng)芯片的超薄OLED顯示屏P09703點(diǎn)陣數(shù)128X64，厚度僅2.05毫米，重量?jī)H11.1克，工作溫度-40℃到+85℃。在陀螺經(jīng)緯儀上選用該產(chǎn)品，很好的解決了顯示問(wèn)題。下面重點(diǎn)討論電路設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。

　　1 SSD1303簡(jiǎn)介

　　目前，主要有Solomon 公司和美國(guó)的Clare公司等幾家公司生產(chǎn)OLED 驅(qū)動(dòng)IC。Solomon 投入市場(chǎng)的SSD1303，是一枚把行驅(qū)動(dòng)、列驅(qū)動(dòng)和控制器集成為一體的OLED 驅(qū)動(dòng)器芯片。這個(gè)驅(qū)動(dòng)器為132 × 64點(diǎn)陣OLED 圖形顯示而設(shè)計(jì)的，包括行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、電流參考發(fā)生器、對(duì)比度控制、振蕩器和幾個(gè)MCU 接口模式。工作邏輯電壓2.4V～3.5V，具有豐富的軟件功能，支持4種顏色選擇和每種顏色64級(jí)控制，它的軟件對(duì)比度具有256級(jí)控制，內(nèi)嵌的132 × 64 bit 的圖形動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（ GDDRAM），提供了行remapping、列remapping、垂直滾動(dòng)和部分顯示功能。使該驅(qū)動(dòng)器適合于不同像素尺寸和顏色的多種OLED 顯示。

　　2 P09703與LPC2131的硬件連接

　　LPC2100/lLPC2105/LPC2106 系列微控制器是飛利浦半導(dǎo)體推出的基于16/32 位ARM7TDMI-S CPU，并帶有128/256 k字節(jié)（kB）嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器的微控制器，128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16 位Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過(guò)30%，而性能的損失卻很小。由于LPC2100/lLPC2105/LPC2106系列微控制器采用非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位ADC PWM 輸出以及多達(dá)9個(gè)外部中斷，這使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制和電子收款機(jī)（POS）等應(yīng)用領(lǐng)域。因?yàn)長(zhǎng)PC2100系列微控制器沒(méi)有外部總線控制器，所以它們外接擴(kuò)展芯片不是很方便。不過(guò)，因?yàn)樗鼈兊乃俣群芸?，所以即使使用軟?a href="http://ttokpm.com/analog/" target="_blank">模擬總線外接擴(kuò)展芯片也比普通的80c51快得多，而豐富的片內(nèi)資源也不是普通51能夠比擬的。

　　鑒于P09703與P09702具有相同的圖形顯示控制器SSD1303，而P09702硬件接口適合試驗(yàn)連接，下面以P09702與LPC2131為例進(jìn)行說(shuō)明，由于OLED顯示屏P09702的邏輯電平為2.4V - 3.5V，我們選用PHILIPS公司生產(chǎn)的基于ARM7TDMI-S、單電源供電的微控制器LPC2131作為控制器，圖一給出了包括電源、時(shí)鐘、復(fù)位等一個(gè)嵌入式處理系統(tǒng)正常工作的最小電路外，電源電路提供模擬3.3V和數(shù)字3.3V，以提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。同時(shí)繪制了P09702與LPC2131的硬件連接方式。

　　超薄顯示屏OLED在陀螺經(jīng)緯儀中的應(yīng)用

　　圖 一

　　3 軟件編程

　　在與計(jì)算機(jī)連接方面，SSD1303的接口，包括數(shù)據(jù)輸入緩存器、數(shù)據(jù)輸出鎖存器，指令寄存器及譯碼器，忙狀態(tài)觸發(fā)器以及時(shí)序控制電路等，具有高性能的接口控制電路。計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)訪問(wèn)SSD1303而不需要判斷其當(dāng)前狀態(tài)，與以前用的以T6963C控制器不同，SSD1303判斷忙狀態(tài)在操作上不是那么重要，因?yàn)镾SD1303的接口部能夠適時(shí)地接收計(jì)算機(jī)的訪問(wèn)。只是在計(jì)算機(jī)對(duì)顯示存儲(chǔ)器大量的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)與控制部向驅(qū)動(dòng)部傳輸顯示數(shù)據(jù)相沖突，會(huì)在顯示屏上出現(xiàn)“雪花”。但是由于這個(gè)間隙時(shí)間很短，加上人眼在視覺(jué)上的惰性而看不出“雪花”現(xiàn)象，有時(shí)判斷忙標(biāo)志再進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，忙標(biāo)志已經(jīng)消失了。正是由于這些，計(jì)算機(jī)訪問(wèn)SSD1303的操作流程非常簡(jiǎn)單。但要注意的是SSD1303的接口控制電路內(nèi)有幾套時(shí)序電路以適配不同計(jì)算機(jī)操作時(shí)序的要求。時(shí)序適配電路的設(shè)置端為BS0，BS1，BS2。在P09703中選擇BS1和BS2不同的連接，以確定選擇Intel8080時(shí)序還是M6800時(shí)序。在P09702中由于沒(méi)有BS1和BS2的選擇，出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置為Intel8080時(shí)序，所以下面的程序?yàn)镮ntel8080時(shí)序。

　　#define AD0_PIN_NUM 8 //8位數(shù)據(jù)總線

　　#define DC_PIN_NUM 5 //P0.5 數(shù)據(jù)/指令控制位，低電平—指令操作，高電平—數(shù)據(jù)操作

　　#define WR_PIN_NUM 6 //P0.6 寫(xiě)數(shù)據(jù)/指令控制位，高電平變低電平時(shí)寫(xiě)入

　　#define RD_PIN_NUM 7 //P0.7 讀數(shù)據(jù)/指令控制位，低電平有效

　　#define CS_PIN_NUM 16 //P0.16 使能位，低電平有效

　　void ExBusInit（void） //初始化P09702OLED顯示屏總線

　　{ uint32 temp;

　　// 設(shè)置引腳連接模塊：DC_PIN_NUM、WR_PIN_NUM、RD_PIN_NUM、CS_PIN_NUM、 AD0_PIN_NUM為GPIO

　　PINSEL0 &= ~（3 << （2 * DC_PIN_NUM））;

　　PINSEL0 &= ~（3 << （2 * WR_PIN_NUM））;

　　PINSEL0 &= ~（3 << （2 * RD_PIN_NUM））;

　　PINSEL0 &= ~（3 << （2 * （CS_PIN_NUM-16）））;

　　for （temp= AD0_PIN_NUM; temp < 16; temp++）{

　　PINSEL0 &= ~（3 << （2 *temp））;

　　}

　　// 設(shè)置引腳方向，所有相關(guān)引腳為輸出

　　temp = 0xff << AD0_PIN_NUM;

　　IODIR = IODIR | temp;

　　IODIR = IODIR | （1 << WR_PIN_NUM） | （1 << RD_PIN_NUM） | （1 << DC_PIN_NUM） | （1 << CS_PIN_NUM）;

　　// 設(shè)置引腳輸出值，除CS_PIN_NUM輸出為低電平外，其余均為高電平

　　IOCLR = （1 << CS_PIN_NUM）;

　　IOSET = （1 << DC_PIN_NUM） | （1 << WR_PIN_NUM） | （1 << RD_PIN_NUM）;

　　temp = 0xff << AD0_PIN_NUM;

　　IOSET = IOSET | temp;

　　}

　　uint8 ReadData（void） //從P09702OLED顯示屏讀取數(shù)據(jù)

　　{ uint32 temp，temp1;

　　temp1 = IODIR;

　　IODIR = temp1 & （~（0xff << AD0_PIN_NUM））; // 設(shè)置AD0_PIN_NUM為輸入

　　IOCLR = 1 << RD_PIN_NUM;

　　temp = IOPIN;

　　IOSET = 1 << RD_PIN_NUM;

　　IODIR = temp1 | （0xff << AD0_PIN_NUM）;

　　temp = temp >> AD0_PIN_NUM;

　　return （uint8） temp;

　　}

　　void WriteCommand（uint8 Data） //寫(xiě)指令代碼到P09702OLED顯示屏

　　{ IOCLR = 1 << DC_PIN_NUM;

　　IOSET = Data << AD0_PIN_NUM;

　　Data = ~Data;

　　IOCLR = Data << AD0_PIN_NUM;

　　IOCLR = 1 << WR_PIN_NUM;

　　IOSET = 1 << WR_PIN_NUM;

　　IOSET = 1 << DC_PIN_NUM;

　　}

　　void WriteData（uint8 Data） //寫(xiě)參數(shù)及數(shù)據(jù)到P09702OLED顯示屏

　　{ IOSET = Data << AD0_PIN_NUM;

　　Data = ~Data;

　　IOCLR = Data << AD0_PIN_NUM;

　　IOCLR = 1 << WR_PIN_NUM;

　　IOSET = 1 << WR_PIN_NUM;

　　}

　　main（）{ int j， i;

　　ExBusInit（）; //初始化P09702OLED顯示屏總線

　　InitOled（）; //初始化P09702OLED顯示屏，由于SSD1303軟件控制指令非常豐富，該函數(shù)內(nèi)容較長(zhǎng)，在這里不做描述，詳情見(jiàn)P09702應(yīng)用筆記，這里要說(shuō)明的是：InitOled（）中的comm_out2（）函數(shù)用WriteCommand（）函數(shù)替代

　　for（i=0;i<8;i++）

　　WriteCommand （0xB0+i）; //設(shè)置顯示位置—行

　　WriteCommand （0x02）; //設(shè)置顯示位置—列低地址

　　WriteCommand （0x10）; //設(shè)置顯示位置—列高地址

　　for（j=0;j<128;j++）

　　WriteData（（0xFF）; //屏幕顯示，全亮

　　}

　　}