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[分享] 人机界面中的LCD控制驱动与接口设计

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发表于 2015-8-19 21:51:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
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       引 言
  液晶显示,稳定可靠、成本低、功耗小、方便、接口简单易用、模块化结构紧凑,在嵌入式系统中作为人机界面获得了广泛的应用。近年来,国内许多厂商,如紫晶、冀雅、晶华、信利、蓬远等已经能够满足各种定制液晶显示的需求;很多著名半导体厂商,如Hitachi、Seiko Epson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相继推出了许多控制驱动器件。本文以现有的控制驱动器件和液晶显示器如何构成各种结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的嵌入式人机界面的设计进行综合阐述。
       1 液晶显示及其控制驱动与接口概述
  液晶显示(Liquid Crystal Display),是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化而遮蔽/通透光线的性能制作成的一种重要平板显示器件。通常使用的LCD器件有TN型 (Twist Nematic,扭曲向列型液晶)、STN型(Super TN,超扭曲向列型液晶)和TFT型(Thin Fi
lm Transistor,薄膜晶体管型液晶)。TN、STN、TFT型液晶,性能依次增强,制作成本也随之增加。TN和STN型常用作单色LCD。STN型可以设计成单色多级灰度LCD和伪彩色LCD,TFT型常用作真彩色LCD。TN和STN型LCD,不能做成大面积LCD,其颜色数在218种以下。 218种颜色以下的称为伪色彩,218种及其以上颜色的称为真彩色。TFT型可以实现大面积LCD真彩显示,其像素点可以做成0.3mm左右。TFT- LCD技术日趋成熟,长期困扰的难题己获解决:视角达170°,亮度达500cd/m2(500尼特),显示器尺寸达101.6cm(40in),变化速度达60帧/s。[1~3]   进行LCD设计主要是LCD的控制/驱动和与外界的接口设计。控制主要是通过接口与外界通信、管理内/外显示RAM,控制驱动器,分配显示数据;驱动主要是根据控制器要求,驱动LCD进行显示。控制器还常含有内部ASCII字符库,或可外扩的大容量汉字库。小规模LCD设计,常选用一体化控制/驱动器;中大规模的LCD设计,常选用若干个控制器、驱动器,并外扩适当的显示RAM、自制字符RAM或ROM字库。控制与驱动器大多采用低压微功耗器件。与外界的接口主要用于LCD控制,通常是可连接单片机MCU的8/16位PPI并口或若干控制线的SPI串口。显示RAM除部分 Samsung器件需用自刷新动态SDRAM外,大多公司器件都用静态SRAM。嵌入式人机界面中常用的LCD类型及其典型控制/驱动器件与接口如下:
  段式LCD,如HT1621(控/驱)、128点显示、4线SPI接口;
  字符型LCD,如HD44780U(控/驱)、2行×8字符显示、4/8位PPI接口;
  单色点阵LCD,如SED1520(控/驱)、61段×16行点阵显示、8位PPI接口,又如T6963C(控)+T6A39(列驱)+T6A40(行驱)、640×64点双屏显示、8位PPI接口;
  灰度点阵LCD,如HD66421(控/驱)、160×100点单色4级灰度显示、8位PPI接口;
  伪彩点阵LCD,如SSD1780(控/驱)、104RGB×80点显示、8位PPI或3/4线SPI接口;
  真彩点阵LCD,如HD66772(控/源驱)+HD66774(栅驱)、176RGB×240点显示、8/9/16/18位 PPI接口、6/16/18动画接口、同步串行接口;
  视频变换LCD,如HD66840(CRT-RGB→CD-RGB)、 720×512点显示、单色/8级灰度/8级彩色、4位PPI接口。
  控制驱动器件的供电电路、驱动的偏压电路、背光电路、振荡电路等构成LCD控制驱动的基本电路。它是LCD显示的基础。
  LCD与其控制驱动、接口、基本电路一起构成LCM(Liquid Crystal Module,LCD模块)。常规嵌入式系统设计,多使用现成的LCM做人机界面;现代嵌入式系统设计,常把LCD及其控制驱动器件、基本电路直接做入系统。整体考虑,既结构紧凑,又降低成本,并且有利于减少功耗、实现产品小型化。
控制LCD显示,常采用单片机MCU,通过LCD部分的PPI或SPI接口,按照LCD控制器的若干条的协议指令执行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和数据传输程序。大多数LCD控制驱动器厂商都随器件提供有汇编或C语言的例程资料,十分方便程序编制。
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