基于T6963C的LCD与ARM7的接口设计

0 引言
    液晶模块作为普遍采用的显示器件，具有功耗低、显示内容多、控制灵活等特点。在中规模图形液晶显示模块中，内置T6963C控制器的LCD模块是目前较为常用的内置控制器型图形液晶显示模块。该模块可由硬件电路完成初始化设置，故可节省软件开销。软件上，T6963C控制器也提供了丰富的指令集，且控制方式灵活多样。而以ARM为内核的32位微处理器，则具备高性能和低功耗的特点，在工业控制领域应用广泛。因此，对于不带液晶接口的中低端ARM7芯片，可由其通用输入输出(GPIO，general purpose input andoutput)引脚来实现与LCD的连接，并控制LCD实现其显示功能。

1 LCD硬件接口设计
    T6963C控制器可与液晶模块的行、列驱动器及显示缓冲区RAM连接，并可通过这种硬件连接方式设置好液晶屏结构(单、双屏)、显示窗口长度、宽度、字体等。内置T6963C的单屏结构点阵图形液晶显示模块的原理框图如图1所示。

    图1中，数据总线和控制总线都直接与CPU的IO口线相连。液晶可采用SMG240128A点阵图形液晶显示模块；而CPU则可选用基于ARM7TD－MI－S核的32位微处理器芯片LPC2134。该芯片是基于RISC的原理设计，指令和译码简单方便。它采用三级流水线技术，CPU操作频率最大可达60MHz，并具备47个通用I／O口，同时含有丰富的外设资源，十分适合于工业测量及控制领域使用。该液晶模块与LPC2134的接口电路如图2所示。
    图2中的液晶模块采用数据并行传输模式，通过两个驱动芯片74L3245和74HC14与LPC2134相连。其中74LS245是八位双向总线收发器，它可将液晶模块的数据总线与CPU的P0口的8条口线相连，负责控制数据的传输，并具备数据锁存和缓冲功能：74HC14为六输入反相驱动器，可驱动液晶模块的四条控制线。液晶模块的21脚为背光接地端，它由p0．23控制背光的开与关，通过电位器W2可调节背光亮度，用电位器W1则可控制调节液晶显示的对比度。FG引脚为边框地，须接地以防止静电和雷击。FS引脚接地，可将字体控制为8x8点阵。

2 显示功能的实现
    液晶显示功能可通过LPC2134对液晶控制器T6963C的控制来实现，T6963C控制器内置丰富的指令集，可通过指令来设置显示功能。指令可带一个或两个参数，也可无参数。每条指令的执行都是先送入参数，再送入指令代码。每次操作之前，还需要先进行状态字的检测。
2．1 底层子函数设计
    在程序层面，不管是状态字的检测，还是参数和指令代码的传送，都涉及到对液晶控制器的读写操作。根据T6963C说明书中提供的读写时序，并结合本系统的硬件设计方案，可得到如图3所示的读写时序图。

    在设计程序时。可根据LPC2134的GPIO引脚模拟控制读写时序图来实现数据的传输。针对数据和读写类型，可设计四个底层子函数，以完成传输功能，其功能说明如表1所列。

    其中写命令字子函数及读数据子函数的源代码如下：
    事先在头文件中定义如下常量：
    #define WR 1<<25／／p0．25写控制位
    #define CD 1<<17／／p1．17数据指令选择控制位
    #define RD 1<<26／／p0．26读控制位
    #define CE 1<<27 ／／p0．27 LCD片选
    #define DIR 1<<22 ／／p1．22 74LS245数据传送方向控制位
    #define DPT0xOff<<16／／数据口
    ／／写命令字子函数完整源代码
    void LCD_WriteCommand(uint8 command)
    {
    uint32 com=0；／／定义临时存储单元
    com=command；
    IOODIR=IOODIR | DPT；／／设置输出数据
    IOOSET=IOOSET | CD；／／命令属性
    IOOSET=IOOSET | WR：
    IOOSET=IOOSET | RD；
    IO1CLR=I01CLR | DIR；
                        ／／数据传输方向设定
    IOOSET=(IOOSET&(~DPT))|(com<<16)；
                       ／／数据写入口线
    IOOCLR=(IOOCLR&(-DPT)|(((-com)&(0xOff)<<16)；
    IOOCLR=IOOCLR | CE；／／选中LCD
    IOOCLR=IOOCLR | WR；／／写有效
    IOOSET=IOOSET | WR；／／写入完毕，写置低
    IOOSET=IOOSET | CE；
    }
    ／／读数据子函数完整源代码
    uint8 LCD_ReadData 0
    {
    uint8 data；
    IO0DIR=IOODIR＆(～DPT)；／／输入数据
    I01CLR=I01CLR | CD；／／数据属性
    IO0SET=IO0SET | WR；
    IO0SET=IO0SET | RD；
    IO1SET=IO1SET | DIR；
                       ／／数据传输方向设定
    IO0CLR=IO0CLR | CE；
    IO0CLR=IO0CLR | RD；／／读有效
    data=(IO0PIN&DPT)>>16；
                       ／／由引脚状态寄存器读出数据
    IOOSET=IOOSET | RD；／／读无效
    IO0SET=IO0SET | CE；
    return (data)；／／返回值为读取的数据
    }
    至于读状态和写数据子函数的编写，设计时可参照该子函数来完成。

2．2 驱动层实现
    接下来需要利用T6963C的指令来完成驱动层显示功能的设置。其中部分基本指令的定义如表2所列。事实上，驱动层子函数的编写都可通过调用写命令、写数据、读状态子函数来实现。

    其液晶的初始化设置函数源代码如下：
void LCD_Initialize(void)
{
    LCD_WriteTCommand3(LCD_TXT_STP，0x00，0x00)；／／文本模式RAM起始地址
    LCD_WriteTCommand3(LCD_TXT_WID， 30，0x00)；／／设置文本模式的宽度，宽度为N／6或N／8，N为宽度点数，如240
    LCD＿WriteTCommand3(LCD_GRH_STP，0x00，0x00)；／／图形方式RAM起始地址
    LCD_WriteTCommand3(LCD_GRH_WID，30，0x00)；／／设置图形模式的宽度，宽度为N／6或N／8，N为宽度点数，如240
    LCD＿WriteTCommand 1(LCD_MOD_OR)；／／设置显示方式为”或”
    LCD_WriteTCommandl(LCD_DIS_SW |0x08)；／／设置纯图形显示模式
}
2．3 汉字读写程序设计
    初始化液晶后，就可设置显示区域、显示方式和显示状态。接下来应将待显示字符的字模数据写入显示缓冲区，以便实现显示功能。对于文本方式，可先将字模数据写入显示缓冲区并建立CGRAM，再由数据存储位置确定字符代码，然后通过写人对应代码即可显示字符；对于图形显示方式，则需将字模数据逐个字节的写入图形显示缓冲区来实现显示功能。二者相比各有特点，其中文本模式显示速度快。且内置CGROM中含128个ASCII字符，可直接调用，但需先建立CGRAM，而且容量有限，只能管理2K字节的数据，比较适合于显示字符不多的场合；而图形模式显示速度相对较慢，但无需建立CGRAM，用户只需将字模数据以字节为单位写入图形显示区即可，适用于所需显示内容较多的场合。在一般的工程应用中，汉字的显示是比较重要的内容，因此，本文主要介绍汉字显示的程序设计。
    由液晶初始化程序，本系统采用图形模式作为显示方式。汉字的字体一般为16x16点阵，占32个字节，也可采用32x32点阵的字体，西文字符为16x8。由此编写的子函数程序如下：

    本液晶屏上的横坐标x范围为0~29，纵坐标y范围为0~127。字模数据由造字模软件提供，写入字模数据的顺序应与其所代表的字符的结构位置相对应。读写显示数据时，要注意地址指针每读写一次会自动增一。修改其值时，必须先结束当前读写操作，然后再修改地址，这样才有效。其它子函数的编写与汉字显示子函数相同，不同字体的字符只是字模数据量不同，连续写可多次调用单独写函数实现，也可每行写入所有字符的对应字节数据。至于反白功能的实现，可先读出对应字符的数据字节，取反后再重新写入。

3 结束语
    本文通过ARM7微处理器芯片LPC2134的GPIO实现了与内藏T6963C的液晶显示模块的接口设计，并在软件上实现了其基本显示功能，从而在满足了工程设计的要求。本文比较系统的阐述了液晶显示程序的设计过程，并对设计中的难点给出了源程序代码，以供参考。该程序的可移植性好，可适用LPC213x系列芯片、其它ARM7芯片以及内置T6963C的不同型号液晶显示模块。