SEP3203与伪彩LCD驱动SSDl770的接口设计

    SSDl770是晶门科技公司于2005年推出的一款用于点阵显示系统的单片CMOS彩色STN LCD驱动控制器。目前，SSDl770已经应用于传统的工控机领域8080系列微控制器的连接，而在32位嵌入式系统领域内的应用还很少。本文主要研究LCD控制器SSDl770与ARM7TDMI内核的嵌入式微处理器SEP3203之间的系统连接及底层、上层软件开发，并最终在产品中得到应用。

1 系统介绍
1．1 系统构成
    系统主要由SEP3203处理器和伪彩点阵型图形LCD控制器SSDl770组成。系统接口示意图如图1所示。

1.2 SEP3203概述
    SEP3203是由东南大学国家专用集成电路(ASIC)与系统工程技术研究中心设计的一款基于ARM7TDMI内核的16／32位RISC微控制器，面向低成本手持设备和其他通用嵌入式设备。它集成了支持黑白、灰度、彩色的LCD控制器。SEP3203中的彩色LCD控制器主要用于TFT真彩显示，不能直接控制CSTN(伪彩)显示，须通过外接伪彩控制器来实现伪彩显示。
    SEP3203处理器内嵌20 KB零等待的静态存储器SRAM，提供SDRAM控制器；可扩展支持各种SRAM接口的设备；提供可自由控制的GPIO口，同时具有多种控制器接口。

1．3 SSDl770概述
    SSDl770是一个单片高度集成的伪彩点阵型LCD控制驱动器件。它内含312×8l×4位的图形数据显存GDDRAM和477kHz的振荡电路，集成偏压电路和DC-DC电路；具有8位PPI接口(可直接连接80／68xx MCU)、3／4线SPI串行接口和36条控制／传输指令。外加几个电容器件，SSDl770就可控制驱动104RGB×8l点彩色STN型LCD，4096种颜色。

1．4 电压匹配
    SSDl770 CMOS电源提供电压为1．8～3．6V，而SEP3203输入／输出电压最小为2．7V，最大为3．6V，前者的输出可以直接作为后者的输入，无须进行电平转换。

2 硬件设计
    SEP3203的接口协议如图2所示。

    SSDl770同时有4种信号接口协议：①8位8080系列MPU接口协议；②8位6800系列MPU接口协议；③三线串行外设接口协议；④四线串行外设接口协议。不同的接口协议可通过FS0、PSI引脚的设置来实现，如表l所列。
    由于本设计中传输距离不需要过长，且考虑到速度问题，所以选择并行接口协议。SSDl770支持2种并口模式：一种是6800系列MPU接口协议，如图3所示；另一种是8080系列MPU接口协议，如图4所示。

    将SEP3203接口协议与这两种MPU接口协议相比，可知SEP3203的接口协议属于8080系列MPU接口协议。因此，采用8080接口实现SSDl770与SEP3203的连接。
    SEP3203所用的接口引脚是外部存储接口模块(Ex—ternal Metmory Interface，简称EMI)中的8位数据总线、输出使能、写使能、地址总线、NAND Flash准备就绪／忙和控制时钟中低电平有效的Reset。EMI的功能即提供对外部存储器的读／写接口。
    SEP3203的主要引脚定义如下。
    ◆nOE：读使能信号，表示当前周期执行读操作。
    ◆nWE：写使能信号，表示当前周期执行写操作。
    ◆LCD_nCSF：片选信号。
    ◆DATA：外部数据总线。
    ◆ADDR：外部地址总线。
    SSDl770的主要引脚定义如下。
    ◆D0~D7：并行接口方式，双向数据总线。
    ◆RES：复位信号输入，低电平有效。
    ◆D／C：数据或命令选择引脚。若为1，则数据总线上的信息当作显示数据；若为0，则数据总线上的信息发送到命令寄存器。
    ◆CS：片选信号输入，低电平有效。
    ◆RD：与8080 CPU接口时，为写信号输入，低电平有效。
    ◆WR：与8080 CPU接，用于写信号(低电平有效)。
    与8080系列CPU并行接口，由8位双向数据脚DO～D7、RD、WR、D／C、CS组成。根据8080 CPU接口协议，SSDl770的DO～D7、RD、WR、RES、D／C、CS引脚分别与SEP3203的PORTB、nOE、nWE、LCD_RESET、ADDR2、LCD_nCSF引脚相连，如图5所示。

    CS信号直接由SEP3203的LCD_nCSF控制。如果CS是低电平且RD为低，则RD输入作为读数据锁存信号；无论是从GDRRAM读显示数据还是从状态寄存器读状态都需要D／C脚的控制。如果CS是低电平且WR为低，则WR输入作为写数据锁存信号；无论是写显示数据到GDDRAM还是将命令写入命令寄存器都需要D／C脚的控制。第一有效数据读之前，需要一次虚拟读。为了不产生错误操作，在SSDl770与SEP3203控制信号之间使用CMOS芯片。由图5可知，控制信号D／C、CS、WR、RD都是单向的，所以使用l片单向的CMOS八位锁存74LS373控制；而D0～D7是双向的，因此采用1片双向的74LS245缓冲，具体电路连接如图5所示。

3 软件设计
3．1 软件系统
    LCD的软件驱动程序是在嵌入式操作系统Asix OS上运行的。Asix OS系统是由国家ASIC系统工程技术研究中心开发的一种嵌入式操作系统，具有设计简洁、模块化、易移植、功耗低等特点。它是基于uITRON3．O的T-Kernel，由设备驱动、内核、文件系统、图形用户接口以及系统级服务5个模块组成。结合LCD的具体运用，设计的Asix OS框架如图6所示。

3．2 LCD初始化
    在Asix OS系统之上，LCD的驱动程序通过SSDl770的初始化流程、命令参数列表以及其他资料来编写。SSDl770的访问有2种：一种是根据写入不同的命令来实现对SSD1770的控制而使用控制寄存器；另一种则是通过调用GDDRAM内的地址来读／写显示内容。
    首先计算SSDl770的各端口地址。SEP3203的片选信号LCD_nCSF所对应的基址为0x34000000，所以设定SSDl770的访问地址为0x34000010，RAM的访问地址为0x34000018。软件设计的流程图如图7所示。

    初始化程序如下：

4 结论
    本设计不仅是对晶门科技公司新推出的单片CMOS彩色STN-LCD驱动控制器在嵌入式系统中应用的扩展，而且满足了东南大学ASIC中心设计的嵌入式处理器SEP3203外接伪彩显示的需求。既实现了在具有友好界面的工控系统中的应用，又可以在更多想要具有友好界面的系统中得到推广。