基于ARM7微處理器的中文液晶顯示技術

液晶顯示屏lcd作為一種功耗低、體積小、無輻射的顯示器件,近幾年被廣泛應用于各式各樣的嵌入式電子產(chǎn)品中,lcd可分為段位式、字符式和點陣式三種,其中,段位式lcd和字符式lcd只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示,不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求,而點陣式lcd不僅可以顯示字符、數(shù)字,還可以顯示各種圖形、曲線及漢字,并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動動畫功能,分區(qū)開窗口、反轉、閃爍等功能,用途十分廣泛,為了簡化液晶 顯示電路的設計和應用,生產(chǎn)廠家通常將液晶顯示單元、顯示控制器,顯示內存和顯示驅動電路等裝配在一起,做成液晶顯示模塊lcd module（lcm）[1]。lcm對外提供標準數(shù)據(jù)和控制接口以及控制指令,本文以tm12864c為例,介紹帶控制驅動器st7920的液晶顯示模塊與philips公司的arm7微控制器lpc2214的接口設計及編程方法,并在此基礎詳細介紹在液晶顯示屏上顯示可連續(xù)滾動的中文菜單及菜單項反白選擇顯示的設計方法,并討論如何解決漢字顯示過程中出現(xiàn)的亂碼問題。

2 硬件實現(xiàn)

atm12864c是廣東金鵬電子有限公司生產(chǎn)的中文液晶顯示模塊,該款液晶顯示模塊采用中文字型點陣的控制驅動器st7920,他內含8192個16×16點陣的國標簡體漢字和126個16×8點陣的英文符號字庫。用戶輸入國標碼或ascii碼即可實現(xiàn)文本顯示。滿屏顯示為8個漢字×4行,另外,還提供64×256點的繪圖ram（gdram）,可以與文字混合顯示,而且內含字型產(chǎn)生ram（cgram）,提供可編程造字功能,atm12864c提供的外部接口信號有：8位數(shù)據(jù)總線d0-d8;寄存器選擇信號r/s,當r/s為高電平時,控制數(shù)據(jù)寄存器,r/s為低電平時,控制指令寄存器,讀寫信號r/w,r/w為該電平時讀,低電平時寫,使能信號e,下降沿有效,atm12864c的寫操作時序如圖1（b）所示,讀操作時序除r/w信號為高電平外,其余與寫操作時序相同[2]。
lpc2214是philips公司推出的一款基于一個支持實時仿真和跟蹤的32位arm7tdmi-s cpu的微控制器,頻率高達60mhz,帶有256kb嵌入的高速片內flash存儲器和4個32位寬度的外部存儲器接口,是一款低功耗、高性能、小封裝的微控制器,lpc2214的外部存儲器訪問時序如圖1（a）所示[1]。
為了節(jié)省微控制器的普通i/o口資源和簡化程序的編寫,lpc2214可以通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用外部存儲器訪問形式控制液晶顯示模塊,這種方式對于一些i/o口資源緊張的復雜系統(tǒng)有著更加重要的意義,由于sta7920的數(shù)據(jù)訪問時序與ltc2214的存儲器訪問時序有很大區(qū)別,如圖1所示。lpc2214和液晶顯示模塊的接口電路設計的關鍵是如何通過合理的設計,使得lpc2214的存儲器訪問時序和st7920的訪問時序正確的配合。

lpc2214與液晶顯示模塊的接口電路如圖2所示。lpc2214通過低位地址a1控制lcm的r/s信號,以選擇當前控制的寄存器,通過對lpc2214寫信號we做適當?shù)难舆t后作為lcm的r/w信號控制數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)流方法。而lcm的使能信號e由lpc22414的讀信號oe、寫信號we和存儲器控制器的片選信號cs1來合成產(chǎn)生,在產(chǎn)生讀寫信號r/w信號的電路中,電阻r和電容c的選擇是關鍵,根據(jù)lpc2214和st7920的電氣特性（具體見文獻[1,2]）和調試的結果,理想的選值：r取1kω,c取12pf,為了實現(xiàn)低功耗,lcm的背光通過一個普通i/o口來控制,當有外部按鍵響應時,背光點亮,否則背光熄滅。


由于lcm的片選信號由cs1控制,即使用lpc2214外部存儲器接口的bank1地址空間,而r/s信號由a1控制,所以lcm的操作如下：

命令輸入地址：0x81000000

數(shù)據(jù)操作地址：0x81000002

3 軟件設計

在帶漢字庫的液晶屏顯示程序設計過程中,中文菜單的滾動顯示和菜單項的反白選擇是關鍵,本文所選的液晶顯示模塊可顯示4行,每行可顯示8個中文字符。當要顯示的菜單項大于4個時,需要進行滾屏顯示。本文設計了一種人機交互友好的菜單操作程序,該程序的基本思想：在內存中開辟一個可顯示4×16得二維字符型數(shù)組的顯示緩沖區(qū),把要顯示菜單項列表存儲在另一個二維數(shù)組中,通過改變顯示函數(shù)lcm_show（）的參數(shù),方便、靈活地顯示菜單列表中指定的菜單項,假設要顯示如圖3（a）中的5項菜單,默認的顯示焦點在第一行,即把第一行的菜單項進行反白顯示,當按"下移"鍵,顯示焦點下移一行。當焦點下移至液晶顯示屏最后一行時,如圖3（b）所示,此時再按"下移"鍵,顯示屏向上滾動,如圖3（c）所示,當繼續(xù)按"下移"鍵時,顯示屏繼續(xù)向上滾動,循環(huán)顯示菜單列表中的5項菜單,如圖3（d）所示,按"上移"鍵,操作相同。


本文通過顯示函數(shù)lcm_show（）和反白顯示函數(shù)lcm_showinvert（）來實現(xiàn)如上所述的菜單連續(xù)滾動顯示功能及焦點反白顯示功能。具體代碼如下：




在顯示漢字的過程中,顯示內容經(jīng)常是漢字和ascii碼混合,由于漢字是由2個字節(jié)組成,ascii碼是一個字節(jié),如果顯示內容中的ascii號碼中的個數(shù)是單數(shù),ascii碼后面漢字的顯示就會出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。

針對這一現(xiàn)象,本文提出了在顯示前對顯示內容進行格式化的方法,其基本思想是：把連續(xù)的單數(shù)個ascii碼字符后面加一個空格,使顯示內容中的連續(xù)ascii碼字符保持雙數(shù),這種方法很好地解決了漢字顯示時的亂碼現(xiàn)象。程序流程如圖4所示。

4 結語

本文在對arm7微控制器lpc2214和帶控制驅動器st7920的液晶顯示模塊的訪問時序進行研究的基礎上,設計了他們之間的接口電路,該接口電路無需增加普通i/o,直接使用lpc2214的外部存儲器訪問形式簡單方便地對液晶顯示模塊進行控制,既節(jié)省了普通i/o口,也使得程序的編寫更加方便,同時也給出了中文菜單滾屏顯示和菜單項反白選擇的程序,并且針對在顯示過程中出現(xiàn)的亂碼現(xiàn)象進行討論,給出解決方案和程序流程。對于基于arm微控制器的嵌入式系統(tǒng)的具有漢字顯示功能的顯示系統(tǒng)的設計提出了一個行之有效的解決方案。