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使用MM32L0130 SLCD驱动LCD显示

2023-04-07
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[导读]
本帖最后由 MM灵灵灵于 2022-10-26 09:20 编辑使用MM32L0130 SLCD驱动LCD显示灵动股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上SLCD液晶显示控制器，SLCD 驱动器是用于单色无源液晶显示器（SLCD）的数字驱动器，具

本帖最后由 MM灵灵灵于 2022-10-26 09:20 编辑

使用MM32L0130 SLCD驱动LCD显示

灵动股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上SLCD液晶显示控制器，SLCD 驱动器是用于单色无源液晶显示器（SLCD）的数字驱动器，具有多达 8 个公共端和多达 63 个分段端， SLCD 引脚最多为 64 个，因此最多可驱动 240（60x4）或 448（56x8）个段码。驱动段码的最终数量由产品规格书中设备引脚的数目决定。

一. SLCD介绍

1.1 SLCD功能框图
SLCD 驱动模块包括以下几个基本的子模块，如下图所示。

显示数据寄存器
SLCD 输出驱动引脚
时钟产生单元，包括时钟预分频器、帧时钟分频器、电荷泵时钟分频器和闪烁时钟分频器
闪烁控制器
内置升压电荷泵和偏置电压生成单元
时序控制和波形发生器

1.2 SLCD主要特征

示帧率灵活控制
兼容 APB 接口
支持静态、 1/2、 1/3、 1/4、 1/6 和 1/8 占空比
支持 1/2、 1/3 和 1/4 偏置电压设置
为了存储显示数据，内置了 16*32bit 显示数据寄存器
通过软件来调整 SLCD 输出电压，来调节对比度
外围电路简单，不需要模拟器件支持

1）内嵌电容升压器来得到比电源电压更高而且不受其影响的 SLCD 驱动电压。升压器产生的 SLCD驱动电压范围可调，可以匹配支持 3V 或者 5V 的 LCD 屏幕

2）SLCD 驱动电源可以通过软件来选择内部电源或外部电源。

3）可以选择使用内嵌电容分压器对 SLCD 驱动电压进行分压，得到驱动电压的中间值(VLCDrail1，VLCDrail2， VLCDrail3， VLCDrail4)

两种调整显示对比度的方法

1）当采用内部升压器来提供 VLCD 电源时，可以通过软件调节 VLCD 输出电压

2）其它情况下可以在每帧显示之间插入死区时间

支持以下低功耗模式：低功耗运行模式，睡眠模式，低功耗睡眠模式，停止模式，深度停止模式，待机模式；在不需要显示的时候，可以完全关闭 SLCD 驱动以达到降低功耗的目的
支持相位反转模式，降低功耗和 EMI
每一帧显示开始的时候，通过中断信号与软件同步，更新显示数据
闪烁功能

   1）可以从所有段码中任意选择 1 到 8 个段码闪烁显示，也可以闪烁显示全部段码
   2）在静态、 1/2、 1/3、 1/4 占空比模式下可以闪烁显示任意段码
   3）软件选择闪烁频率，支持闪烁频率 0.5Hz, 1Hz, 2Hz 或 4Hz

灵活的引脚复用功能，可以配置任意 LCD 驱动引脚成为 COM 或者 SEG 功能；SLCD 的驱动引脚在没有被配置成 SLCD 功能的时候，可以作为 GPIO 引脚来使用
SLCD 驱动电平（VLCDrail1， VLCDrail2， VLCDrail3， VLCDrail4）的去耦合功能
支持低功耗驱动波形
支持 DMA 传输
支持中断

二. 功能概述

2.1 显示数据寄存器

为了存储显示数据， SLCD 驱动模块内置了 16 个 32 比特显示数据寄存器。显示数据寄存器中的比特位与 LCD 显示屏上的段码一一对应，如果要点亮 LCD 显示屏上的某个段码，则需要把显示数据寄存器中的相对应的比特写为‘1’；反之如果要熄灭某个段码，则需要把对应的比特写为‘0’，如下图所示。

在 static， 1/2， 1/3 和1/4 duty模式下，显示数据寄存器被划分为主显示数据寄存器片区（SLCD_DR[7:0]）和辅助显示数据寄存器片区（ SLCD_DR[15:8]）；在 1/6 和 1/8 duty 模式下，显示数据寄存器（SLCD_DR[15:0]）全部作为主显示数据寄存器片区使用，没有辅助显示数据寄存器片区的分划。显示数据寄存器的具体结构和详细的片区划分情况见下图：

2.2 主/辅助显示数据寄存器

在 static，1/2，1/3和1/4 duty 模式下，可以通过 SLCD 帧控制寄存器（SLCD_FCR）中的DRSEL比特选择控制将主显示数据寄存器片区（SLCD_DR[7:0]）或者辅助显示数据寄存器片区（SLCD_DR[15:8]）的数据显示到 LCD 屏幕上，如果DRSEL为‘0’，显示主显示数据寄存器片区的数据；如果 DRSEL 为‘1’，显示辅助显示数据寄存器片区的数据。SLCD 状态寄存器（SLCD_SR）中的 DRSS 比特可以指示出显示数据当前使用的显示数据寄存器片区，如果当前使用的是主显示数据寄存器片区的数据，则 DRSS 比特为‘0’；如果当前使用的是辅助显示数据寄存器片区的数据，则 DRSS 比特为‘1’。将 SLCD 帧控制寄存器（SLCD_FCR）中的 DRLC 比特置‘1’可以清除主显示数据寄存器片区的数据；将 DRHC 比特置‘1’可以清除辅助显示数据寄存器片区的数据。

2.3 COM 和 SEG 引脚配置

SLCD 模块提供公共端（COM）引脚和段（SEG）引脚的驱动。

2.4 SLCD 引脚配置

SLCD 的 SEG 和 COM 引脚是同通用功能 I/O 复用的。在不作为 SLCD 引脚使用时，这些引脚可以配置成通用功能 I/O 引脚。具体配置请参考通用功能 I/O 章节。

2.5 COM 和 SEG 引脚重映射

当作为 SLCD 引脚使用时，每一个 SLCD 引脚都可以被重映射为 COM 或者 SEG 引脚，以简化电路板上的布局布线。SLCD 模块支持从 L0 到 L63 最多 64 个 SLCD 引脚（SLCD 引脚的最终数量由产品规格书中设备引脚的数目决定），每一个引脚可以通过相应的 SLCD_CFGR0 和 SLCD_CFGR1 寄存器来配置，重映射其作为 COM 或者 SEG 功能。

2.6 时钟产生
时钟产生模块为波形发生模块和电荷泵模块提供各自所需的时钟，其结构如下：

三. 实验

3.1 硬件设计
本次实验使用MM32L0130片上SLCD驱动LCD液晶屏显示。硬件使用灵动股份设计的EVB-L0136开发板，板载LCD接口可以适配GDC0689液晶屏，GDC0689具有半透和反射两种模式，6位8字、6点视角、宽温，适用于工业设备等产品。GDC0689液晶屏全显效果图如下：

EVB-L0136开发板LCD模块原理图如下：

3.2 程序设计
例程主要用到GDC0689液晶屏的数码管部分进行计数显示，以最右边的数码管作为小数部分，其余数码管作为整数部分，从最低位开始累加计数，满十就向前一位进1。

灵动股份设计了MM32F0130 SLCD相关的库函数以及API函数，容易理解和使用，代码较多，这里不再进行赘述，仅对部分主要程序进行分析。

3.21 SLCD测试函数
void slcd_test(void)
{
slcd_init();
while(1) {
      LCD_DisplayDataUpdate();
      DELAY_Ms(100);
}
}

3.22 SLCD初始化函数
void slcd_init()函数主要代码：

使能PWR、BKP时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);

使能SLCD时钟，软件复位SLCD
RCC_SLCD_ClockCmd(SLCD, ENABLE);
SLCD_DeInit();

SLCD的时钟源选择LSI，配置LSI时钟频率为40KHZ。
RCC_LSICLKConfig(RCC_LSICLKSource_40KHz);
RCC_LSICmd(ENABLE);
RCC_SLCDCLKConfig(RCC_SLCDCLKSource_LSI);

LSI作为SLCD时钟源，对应时钟预分频系数为4，分频系数为16
else if(slcd_clk_source_freq <= LSI_VALUE) {
      pre_value = SLCD_Prescaler_4;
      div_value = SLCD_Divider_16;
}

初始化SLCD结构体，配置1/4偏置、1/3占空比，VDD作为SLCD电源使能
slcd_struct.SLCD_Divider = div_value;
slcd_struct.SLCD_Duty = SLCD_Duty_1_4;
slcd_struct.SLCD_Bias = SLCD_Bias_1_3;
slcd_struct.SLCD_VoltageSource = SLCD_VoltSrcCapCharggDownVdd;
SLCD_Init(&slcd_struct);

SLCD pin对应的GPIO配置为SEG或COM，并使能
SLCD_IO_Config(&(SEGorCOM[0]));
//must call after SLCD_init

配合SLCD COM索引寄存器
SLCD_COM_IndexInit(&(SCLD_COM_Index[0]));

配置电荷泵时钟分频为1024
SLCD_ChargePumpClockDivConfig(SLCD_ChargePumpClock_Div1024);

正常驱动波形
SLCD_LowPowerDriveCmd(DISABLE);

配置无死区插入，当在两帧之间插入死区时，SEG和COM信号电压为零
SLCD_DeadTimeConfig(SLCD_DeadTime_0);

清除显示数据寄存器
LCD_Clear();

关闭SLCD闪烁模式，闪烁时钟分频系数为512
SLCD_BlinkConfig(SLCD_BlinkMode_Off, SLCD_BlinkFrequency_Div512);

配置SLCD闪烁索引
SLCD_BLINK_IndexInit(SCLD_BLINK_Index);

3.23 LCD更新显示数据函数
LCD_DisplayDataUpdate()函数主要代码：

Number1 = (Number1 + 1) % 1000000;

if(Number1 < 10) {
      LCD_DisplayNumber1(0, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(1, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(2, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(3, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(4, '0', 1);
      LCD_DisplayNumber1(5, '0' + Number1, 0);
}
else if(Number1 < 100) {
      LCD_DisplayNumber1(0, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(1, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(2, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(3, ' ', 0);
      LCD_DisplayNumber1(4, '0' + ((Number1 / 10) % 10), 1);
      LCD_DisplayNumber1(5, '0' + ((Number1 / 1 ) % 10), 0);
}
......(省略余下代码)

其中LCD显示函数 void LCD_DisplayNumber1(u8 Index, char ch, u8 Point)用于配置数码管显示，函数的3个形参含义如下：

Index表示选中的数码管索引，对应6个数码管，可选值为0,1,2,3,4,5
ch表示要显示的数字，为char类型
Point表示该数码管是否显示Dp字段，显示则为1，否则为0

举例：代码中LCD_DisplayNumber1(5, '0' + Number1, 0)表示选中第5个数码管（最右），显示内容是Number的值，不显示Dp字段。

3.24 LCD显示函数
LCD_DisplayNumber1()函数主要代码：

void LCD_DisplayNumber1(u8 Index, char ch, u8 Point)
{
u8 i;
char TAB[6][8][4] =  { // (1)
      {"5A ", "5B ", "5C ", "5D ", "5E ", "5F ", "5G ", "DP5"},
      {"6A ", "6B ", "6C ", "6D ", "6E ", "6F ", "6G ", "DP6"},
      {"7A ", "7B ", "7C ", "7D ", "7E ", "7F ", "7G ", "DP7"},
      {"8A ", "8B ", "8C ", "8D ", "8E ", "8F ", "8G ", "DP8"},
      {"9A ", "9B ", "9C ", "9D ", "9E ", "9F ", "9G ", "DP9"},
      {"10A", "10B", "10C", "10D", "10E", "10F", "10G", " "},
};

u8 COMn = 0xFF, SEGn = 0xFF;

u8 Code = LCD_SearchCode(ch); // (2)

if(Code != 0xFF) {
      for(i = 0; i < 7; i++) {
         LCD_SearchName(TAB[Index], &COMn, &SEGn); // (3)

         if((COMn != 0xFF) && (SEGn != 0xFF)) {
            LCD_WriteBit(COMn, LCD_SEG_Table[SEGn][0], LCD_SEG_Table[SEGn][1], (Code >> i) & 0x01); // (4)
         }
      }

      LCD_SearchName(TAB[Index][7], &COMn, &SEGn); // (5)

      if((COMn != 0xFF) && (SEGn != 0xFF)) {
         LCD_WriteBit(COMn, LCD_SEG_Table[SEGn][0], LCD_SEG_Table[SEGn][1], Point); // (6)
      }
}
}

定义三维字符数组TAB[6][8][4]，其中[6]对应6位“8”字，[8]对应“8”字的8段（含DP段），[4]表示元素的长度，对应各段的名称。
形参ch表示要显示的数字，为char类型，LCD_SearchCode(char ch)函数用来遍历LCD_CODE_Table[38]，如果传入的参数ch和LCD_CODE_Table.ch相等，则返回LCD_CODE_Table.Data，即该数字对应的段选信号。
LCD_SearchName(TAB[Index], &COMn, &SEGn)函数遍历所有COM口(4)和SEG口(22)，如果TAB[Index]和LCD_NAME_Table[j]相等，则获取COMn和SEGn的值，然后返回。
获取COMn对应的显示数据寄存器索引，根据段选信号，给显示数据寄存器赋值。
获取Dp段对应的COMn和SEGn的值，然后返回。
获取COMn对应的显示数据寄存器索引，根据Dp段选信号，给显示数据寄存器赋值。

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