基于总线方式的液晶驱动系统设计

李少波

（上海海事大学，上海200135）

李少波（硕士研究生），研究方向为检测技术与自动化装置。

引 言

相比于采用MCU的Ⅰ／O口对液晶进行数据传输，采用总线方式驱动液晶有一系列好处：第一，软件编程中不需要手动设置DDR寄存器值，降低了编程难度；第二，可以提供给人们一种新的思考问题方式。本文介绍了总线方式驱动液晶的硬件电路和软件设计。软件设计中，主要介绍了一些基本的总线定义方式，以及基本的驱动函数编写方法。

1 硬件电路设计

主控MCU采用AT90CAN128控制芯片，可以工作在16MHz频率下。要驱动的液晶型号为OCMJ15X20D。OCMJ15X20D支持双层显示，带内置中文字库的RA8803控制器；内部有256个8位缓存器，控制液晶各种显示模式和其他功能（具体功能请参照D系列中文液晶显示模块说明书），使得液晶可以显示丰富的内容。

AT90CAN128的RAM空间中，前4352个字节分配给芯片内部的通用寄存器、Ⅰ／O寄存器和4KB的内部SRAM。起始的32个地址为通用寄存器文件，然后是64个Ⅰ／O寄存器和160个扩展的Ⅰ／O寄存器，最后是4096字节的内部数据SRAM。所以，外部并行扩展总线的有效地址是从0x1100至0xFFFF。当MCU对0x0000～0x10FF范围的SRAM地址空间操作时，实际上是对芯片内部的SRAM或寄存器操作，尽管会影响地址总线、数据总线和ALE，但此时／WR和／RD信号不受影响。因此，处在相应这段地址范围内的外部扩展的存储器、设备不会响应AT90CAN128的指令。

74LS138译码器电路如图1所示。采用并行接口扩展的方式，AT90CAN128的A端接口作为液晶的8位数据总线接口，C端口的部分引脚PC4～PC7（图1中的A12～A15）作为控制液晶的使能位，添加了74LS138的输出引脚／CS＿LCD。引脚／RAM用来控制扩展外部RAM的高4位地址，这样外扩RAM的总线地址可以为0x1100～0x8FFF；／Backup 1～／Backup 6可以当作备用，或者驱动其他设备（例如另外一块液晶）。

图1 74LS138译码器电路

液晶接口电路如图2所示。AT90CAN128的C端口PC3引脚（图2中A11）作为控制液晶数据的输入／输出位。其中，74LS245是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据；J1是液晶的引脚接口。这样，LCD占用的MCU总线地址为0x9000～0x97FF和0x9800～0x9FFF。

图2 液晶接口电路

液晶OCMJ15X20D各个引脚功能定义如表1所列。

2 驱动软件设计

如果MCU对液晶模块缓存器进行读取操作，则必须通过总线以数据方式先送出缓存器的地址，然后才能在总线上读液晶取缓存器的资料；如果是进行写入操作，则必须通过总线以数据方式先送出缓存器的地址，然后再以同样方式送出要写入的资料。当MCU对液晶模块的显示RAM区域进行资料的读取时，MCU能直接在数据总线上读取显示RAM的资料；当MCU对显示RAM区域进行资料的写入时，MCU可以直接在数据总线上送出要写入的资料。

表1 OCMJ15X20D引脚功能定义

根据硬件电路的设计，虽然液晶占用MCU的16位总线地址的区间0x9000～0x97FF和0x9800～9FFF，但是对于液晶来说有效的地址只是16位地址的高5位。这样，总线送到液晶的数据与总线地址的低8位发生冲突，但是液晶是以在信号的上升沿接收到的数据为准。也就是说，最后液晶接收到的数据（或者液晶缓存器地址）是MCU通过总线方式送过来的数据，而不是MCU总线的低8位地址。

定义地址0x9000（0x9001～0x97FF将不能用作其他用途）为写液晶缓存器和读液晶缓存器的总线地址；定义地址0x9800为写液晶显示RAM和读液晶显示RAM的总线地址。代码如下：

进行上述定义之后，就可以采用总线的方式方便地对液晶进行读、写数据和命令。对缓存器进行读写操作时，首先使用“CmdWritePort＝Buffer Address”命令写入缓存器在液晶内部的地址，然后使用“CmdWritePort＝Buffer Command”命令将数据写入缓存器。也就是说，液晶第一次接收到的是内部缓存器地址；第二次接收到的是写入缓存器的命令。

往液晶缓存器写数据的函数如下：

读取液晶缓存器数据的函数定义如下：

往液晶寄存器写数据的函数定义如下：

读取液晶寄存器数据的函数定义如下：

定义了4个基本的读、写液晶缓存器和显示RAM的函数后，就可以方便地对液晶进行各种操作。液晶缓存器地址00H的bit3为“1”时，液晶为文字模式；bit3为“0”时，液晶为位图模式。液晶内部X、Y坐标对应的内部缓存器地址分别为60H、70H，对显示RAM区域进行读写操作时，首先需要设置光标缓存器的值，然后写入数据。例如，让液晶坐标为（3，4）显示位图字符“A”，可以使用下面语句实现：

结 语

本文介绍了通过总线方式驱动液晶的方法，较直接采用Ⅰ／O驱动的方式有很大改进。由于占用了大量总线空间，此液晶驱动的设计适用于不需要太多外扩RAM的电路；也可在液晶接口和MCU之间添加锁存器和一些门电路来优化总线设计，但会增加一定的成本。

［1］吕勇.基于CAN总线的多电机同步控制系统设计之硬件设计［J］.伺服控制，2008（10）：51－56.

［2］江杰，范宇.基于AT90CAN128单片机的某车型CAN总线系统设计［J］.机电之家，2009（3）：24－26.

［3］金鹏电子有限公司.D系列中文液晶显示模块，2006：11－20.

［4］Texas Ⅰnstrument Ⅰnc.TMS320LF／LC240xA DSP Controllers Reference Guide，2002：10－42.