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[组图]ARM微控制器LPC210X的LCD接口技术            【字体:
ARM微控制器LPC210X的LCD接口技术
作者:江西南昌…    文章来源:单片机及嵌入式系统应用    点击数:    更新时间:2005-3-27

    摘要:本文分别以GPI0口直接连接、串行转换连接、CPLD分部连接三种方法阐述了无外部总线的Philips ARM微控制器LPC210X与点阵图形液晶显示器的接口设计并给出硬件电路框图和主要程序。

    关键词:ARM LPC210X LCD接口 串并转换 CPLD

引言

Philips最近推出了其第一款基于ARM内核的控制器LPC210X,但由于LPC210X外部总线不开放,无法扩展内存、驱动液晶显示器等,给它的推广带来了一定的影响。笔者最近在一工控板项目中采用了该系列芯片,项目后斯应客户要求需对几个参量进行显示并扩展键盘,不得已之下,采用了CPLD,并利用了GPIO口模拟总线和液晶时序与点阵图形液日模块HS12864-16建立了连接。下面详细探讨包括该种连接的三种接口方式。

1 LPC210X的GPI0口和HS12864-16A介绍

LPC210X控制器包含LPC2104、LPC2105、LPC2106,除了片内静态RAM不同外,其他完全相同。该系列器件具有32个GPIO口(P0.0~P0.31),没有外部总线,大多GPIO口是复用口,所以它一般不适合连接大屏幕液晶显示器,但驱动小规模液晶模块进行工业控制上的参量显示还是非常合适的。

GPIO包含四个寄存器,如表1所列。

表1 配置GPI0口的四个寄存器

名  称 地  址

描     述

IOPIN 0xE0028000 引脚值寄存器,引脚当前状态都从该寄存器读出
IOSET 0xE0028004 输出置位寄存器,只能写1,对应引脚输出高电平
IOCLR 0xE0028008 输出清零寄存器,只能写1,对应引脚输出低电平
IODIR 0xE002800C 方向控制寄存器。控制每个I/O方向

另外GPIO口还包含两个引脚连接模块寄存器PINSEL0、PINSEL1,用来为32个引脚配置I/O功能或其他特殊功能。

HS12864-16A是内部不带字符发生器的3V液晶模块(LPC210X可直接驱动5V液晶模块俣考虑到功耜耗,不赞成连接),其主要引脚如表2所列)。

表2 HS12864-16A引脚525252

引 脚 号 引 脚 名 称

描     述

1、23、 VSS、VDD、V0 电源(3.3V)、电源地、驱动负太
4 D/I 数据指令选择
5 R/W 读写选择
6 E 使能,R/W=0,下降沿锁存DB7DB0
7~14 DB0~DB7 数据线
15、16 CS1、CS2 左、右半屏选择
17 RET 复位,低电平复位
18 Vout LCD驱动负压,-10V,分压接3脚
19、20 EN、NO 背光电源

显示屏由128×64点阵组成,共有64行,分为8页,每页8行,每行128列。写指令规则如下:当D/I=0、R/W=0,所有指令由传输到数据线的8位二进制数据决定,开显示为0x3f,并显示为0x3e,传输行、列地址由2低6位决定,传输页地址为低3位决定。

2 三种接口设计

2.1 直接连接法

连接框图如图1所示。

该种方式占用GPIO口较多,对于要大量应用GPIO口复用功能的系统并不合适。为便于说明,图1将LPC210X的P0.0~P0.12选为连接的13个口,具体到设计系统中,可根据系统用到功能对应GPIO口复用功能进行选取和配置。HS12864-16A的数据线为8条,所以存在于Flash中的字模也是按8位存的,可由字模软件得出,传输数据进行显示的时候要满足以下时序:首先使D/I为高电平,R/W为低电平,接着将Flash里的某个8位二进制字模传送到8个I/O口上,然后使能E模拟下降沿时序,把数据锁存到液晶显示器内部的显示存储器中即可显示。

程序由ADS1.2编译器编译。

GPIO口配置:

#define LCD_DI 0x00000100 ;指令选择线P0.8

#define LCD_RW 0x00000200 //读写选择线P0.9

#define LCD_E 0x00000400 //使能线P0.10

#define LCD_CS1 0x00000800 //左屏选择线P0.11

#define LCD_CS1 0x00000800 //左屏选择线P0.11

#define IO_USE 0x00001FFF //13个GPIO口传输方向

传输字模数值到液晶显示器数据上的子程序如下:

void SendData(unsigned char date){

IOSET=data;

IOCLR=~data&0x000000FF;

}

备注:以上子程序为并行传输,也可以用串行移位进行传输,具体代码如下:

unsigned char i;

for(i=0;i<8;i++){ //依次发送8位数据

if((data&0x80)!=0) //最高位为1,对应口线置1

IOSET=IO_TURN;

Else

IOCLR=IO_TURN; //否则置0

data<<=1; //移到下一数据线

}

IO_TURN=0x00000080; //8位数据传输完毕后,仍然将P0.7设为起始线

}

下面以左半屏来说明如何在屏幕上任意显示16×16点阵汉字。

传送指令子程序如下:

void wcodel(unsigned char code){ //送指令

IOSET=LCD_CS1; //开左屏

IOCLR=LCD_CS2; //关右屏

IOCLR=LCD_RW; //写选择

IOCLR=LCD_DI; //指令选择

SendData(code); //依次将指令代码传到数据线上

IOSET=LCD_E; //模拟使能E下降沿

IOCLR=LCD_E;

}

同理,只要把IOCLR=LCD_DI改为IOSET=LCD_DI便成传送数据了。为便于区分,可将函数名改为wdata1(data)。

显示左屏汉字子程序如下:

void hzleft(unsigned char page,unsigned charrow,unsigned char number){ //形参分别为页、列、汉字序号

unsigned char i,j;

wcode1(0xc0); //设置12864从第1行显示

wcode1(0x3f); //开显示器

for(j=page;j<page+2;j++){

wcode1(row); //设置显示列

wcode1(0xb8+j); //设置显示页

for(i=16*(j-page);i<16*(j+1-page);i++)//依次取字模传输

wdata1(hangzi[32*a+i]);

}

}

每个汉字字模由32个字节组成,前16个字节显示汉字上半部分,后16个字节显示汉字下半部分,构成完整的16×16点阵。其中number代表存在Flash中的汉字排名序列号,只要把页、列、汉字序号实参值传到汉字显示子程序中进行调用即可显示汉字了。参考上面程序便能很方便地写出字母、数字的显示子程序。

程序中使用寄存器名称时要先在头文件中将其映射到对应地址,如对IOSET做如下定义:

#define IOSET(*((volatile unsigned long *)0xE0028004))

其它类似。

另外,要定义设置引脚连接GPIO,以及GPIO方向设置。

PINSEL0=0xX0000000;//设置用到的13个引脚连接到GPIO,为X的根据应用系统配置

PINSEL1=0xXXXXXXXX;

IODIR=IO_USE; //设置用到的13线方向为输出

当然,完整的应用还必须包括ARM时钟代码、启动代码等。

2.2 串行转换法

从上面可以看出,尽管用8个GPIO口模块总线非常容易与液晶显示器建立连接,但是占用口线太多。为节省口线,可以考虑加入串入并出的移位寄存器74HC595,用LPC210X的GPIO口复用SPI功能或直接用GPIO口模拟SPI功能进行驱动,后者更加方便。下面用这种方式进行说明,同样为方便,选用了连续的GPIO口P0.0~P0.7,具体设计系统要按实现情况进行配置,框图如图2所示。

该种方法通过3个GPIO口模拟SPI对74HC595进行控制,驱动液晶数据显示。

模拟SPI的GPIO口配置如下:

#define SPI_CLK 0x00000001 //时钟线为P0.0

#define SPI_DATA 0x00000002 //传输数据线为P0.1

#define SPI_CS 0x00000004 //74HC595选通线为P0.2

传输字模数值到数据线上的子程序:

void SendData(unsigned char date){

unsigned char i;

IOCLR=SPI_CS; //SPI_CS=0

for(i=0;i<8;i++){ //依次发送8位数据

IOCLR=SPI_CLK; //SPI_CLK=0

if((date&0x80)!=0) //传输最高位

IOSET=SPI_DATA;

Else

IOCLR=SPI_DATA;

date<<=1;

IOSET=SPI_CLK; //SPI_CLK=1

}

IOSET=SPI_CS; //SPI_CS=1

}

其它程序与方法1类似。有了以上子程序,就可以很方便地加以调用,进行液晶驱动显示。

2.3 CPLD分部连接法

CPLD是大规模逻辑器件,对于LPC210X的复杂应用显得非常重要,笔者的项目是用它来扩展外部接口的,LCD应用只是其中一部分,连接图如图3所示。

共占用9线,为说明方便,也选用了连续的GPIO口。该方法把一个字节字模分成高4位和低4位,分别通过P0.0~P0.3传送。在CPLD里设计一个4位锁存器,当高4位传送完毕后,锁存器进行锁存,然后发送低4位,接着由P0.4选通锁存器,将8位数据同时送出,这样节省了4个GPIO口;另外由P0.5通过CPLD直接控制CS1和CS2,也节省了1个GPIO口。LPC210X程序参照方法1很容易写出,只是注意这里是分两次、每次4位传送,以及每次传送要改变P0.4的状态。CPLD采用了Xilinx XC9500系列的XC9572,程序用Verilog-HDL语言编写,其中数据分部传送程序设计如下:

module latch(out_high,out_low,data,enable);//定义模块latch

output[3:0]out_high; //定义输出口高4位

output[3:0]out_low; //定义输出口低4位

input enable; 定义锁存选通信号

reg[3:0] out_high;

reg[3:0]out_low;

reg[3:0]lock; //定义锁存寄存器

always@(enable or data)

begin

if(!enable) //低电平锁存

lock<=data;

else //高电平开通锁存 ,输出8位

begin

out_high=lock;

out_low=data;

end

end

endmodule

至于P0.5选通CS1、CS2,在另一always块中用ifelse语句进行判断就可以了。

程序设计完成后,在WEBPACK中对用到的引脚进行分配与锁定,然后编译。如果需要仿真的 埃鸵杓贫ゲ阄件,可使用Xilinx公司推出的免费仿真软件MODELSIM。

对于上面的第二种方法,也可以考虑用CPLD设计称位存储器及时序控制。在复杂应用中,加上CPLD不但可以令设计简化,还可以使系统性能大大增加。

结语

对于无外部总线的Philips LPC210X,只能通过GPIO口模拟部连接液晶显示器。但在设计过程中,可以考虑通过串行转换或CPLD分部连接的方法减少GPIO口的使用,以便充分利用LPC210X的资源。不过没有总线毕竟有所束缚,好在Philips即将推出的LPC22X4系列控制器开放了外部总线,相信当这款芯片推出后,必将得到更多的关注。

 

文章录入:江在流    责任编辑:江在流 
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