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(多图) 用你自己的IIC接口连接并口字符型LCD

EDNChina编译?? 2013年06月25日 ?? 收藏0
我们经常在笔记本电脑、手机和平板电脑等设备上见到薄膜晶体管(TFT)显示屏和触摸屏。虽然这些屏幕看起来非常有吸引力,但并不是每种应用都能承受彩色和图形显示器的成本或复杂性。其实很多时候对应用来说一个简单的字符型显示器就足够了,比如实验室设备、专用机器、现场设备、机架设备和低功耗遥控设备等应用。

有些时候你根本无法使用太好的显示器。绝大多数TFT显示器在阳光下仍然不能清晰显示。虽然有超高亮度的背光照明,但它们会消耗很大的功率并产生很多热量,即使是使用了LED和CCFL也是如此。

因此,大多数基于扭曲向列和超级扭曲向列技术的字符显示器具有独特的优势,因为它们可以在阳光直射或完全黑暗的环境下正常工作。这些字符显示器能以反射方式工作(只需环境或外部光线),或半透反射方式工作(可以用背光灯,或使用环境或外部光线)。

为了最大限度地降低对微控制器的I/O需求,一些制造商提供价格较高的基于串行UART、SPI和IIC的字符型显示器。但目前为止,最流行和最低成本的接口是使用并行总线和控制信号来访问显示器的数据和发送命令。由于并行模块的制造商有很多,所以你可以找到价格很合理的显示器,然后将它们转变成串口显示器。

本文讨论了如何利用微控制器提供的简单IIC串行机制连接并行总线字符型显示器,同时还介绍了如何构造你的固件和驱动程序,并创建非常高效的封装消息和显示模式的数据存储。

并行接口

由于一些早期接口芯片的存在,出现了一个使用公共电子接口的伪标准,它允许用逻辑电平来控制命令模式、数据模式、清除、移位以及读取写入等功能。

一般有两种连接器类型,即14至16脚、100mil间距的SIP,或14至16脚100mil间距的DIN(见图1A和图1B)。需要注意,显示器制造商经常会交换不同地方的引脚或引脚方向,或稍作一些修改,以便使他们的显示器显得与众不同。这通常意味着这种显示器将成为单独来源的部件。在PCB上聪明地设计引脚输出可以适应不同的制造商。


图1:虽然数据和控制信号是相同的,但针对字符显示器有两个伪标准的并行接口类型,分别是DIN类型(左)或SIP类型(右)。

并行接口使用一个组合式的Enable(使能)和Clock(时钟)功能引脚(E),在E信号下降沿选通数据进出显示器。控制位(RS)用于确定是否在向显示器写入命令(L),或是否有数据发送给显示器(H)。R/W信号用于确定是否在读取(H)或写入(L)显示器(见下图2)。还有一条8位的数据总线。注意,可以使用外部调节器或电阻分压器设定或调整显示器的对比度。


图2:到达大多数字符型显示器中嵌入的控制器芯片的电气信号包括数据总线、读/写、时钟、背光灯控制、对比度控制以及将显示器置为命令模式的信号。

因为ASCII字符能够很好地映射到8位宽的空间,因此8位并行总线已经成为连接字符显示器的最普及接口。但使用8个数据位、3个控制位和用于背光灯控制的另一位意味着需要微控制器提供2个端口,而一般微控制器的I/O通常是受限的。

不过并行时序非常简单,很容易理解和实现。操作开始时是使用RS信号确定是发送命令还是传送显示数据。R/W信号确定是读还是写。E信号的下降沿选通数据总线上的数据实现输入或输出(见图3)。


图3:电气信号时序建立工作模式,并将数据用时钟送入或送出显示器。

虽然通常使用8位并行总线,但另外一种模式也很有用。大多数显示器的数据手册中都隐含有关于4位模式的信息。

这种模式可以让单个8位端口完全控制和驱动包含背光灯控制功能的字符显示器(见图4)。显示器上的D4-D7数据位与DO-D3位是复用的。传送整个8位数据需要进行两次数据传输,但显示器可以接收到完整数据并正常工作。


图4:使用4位模式可以将并行接口的整个控制映射进单个8位端口,包括使用NPN晶体管的背光灯控制。

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第1页:并行接口

第2页:串化处理


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