在P87LPC674單片機I2C總線系統(tǒng)中擴展LCD顯示器

作者：時間：2006-05-07 來源：網(wǎng)絡(luò)

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摘要：介紹一種利用Philips公司生產(chǎn)的P87LPC764單片機作為I2C總線控制器與I2C總線顯示器件PCF8577C構(gòu)成的LCD顯示器電路，并給出了相應(yīng)的程序清單。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/225738.htm

關(guān)鍵詞：P87LPC764單片機 I2C總線 PCF8577C LCD顯示器

1 引言

I2C總線是Philips公司推出的芯片間串行傳輸總線。它僅用串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時鐘線（SCL）兩根連線便實現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，并可很方便地構(gòu)成多機系統(tǒng)和外圍器件擴展系統(tǒng)。

本文介紹在P87LPC764單片機中利用I2C總線系統(tǒng)中典型的LCD驅(qū)動控制器件PCF8577C來擴展256段靜態(tài)LCD的電路設(shè)計方法。

2 硬件電路設(shè)計

2.1 P87LPC764單片機的I2C總線接口

P87LPC764是Philips公司生產(chǎn)的一種小封裝、低成本、高性能的單片機（具體內(nèi)容見參考文獻2）。它采用80C51加速處理器結(jié)構(gòu)，片內(nèi)帶有支持I2C總線的硬件接口。當激活I(lǐng)2C總線時，P87LPC764端口1中的P1.2與P1.3可分別用作SCL和SDA總線功能。其I2C總線由3個特殊功能寄存器控制，即I2C控制寄存器I2CON、I2C配置寄存器I2CFG、I2C數(shù)據(jù)寄存器I2DAT。各寄存器格式及位含義如下。

a.I2CON寄存器

I2CON寄存器各位的含義在進行讀寫操作時完全不同。下面分別介紹其讀、寫操作格式。

●讀操作格式

RDAT

ATN

DRDY

ARL

STR

MASTER

各位功能如下：

RDAT：數(shù)據(jù)接收位。在SCL線的上升沿時由SDA線上獲取。讀RDAT位時不清除DRDY，也不釋放SCL線。

ATN：當DRDY、ARL、STR或STP中任意一個為1時，ATN置1。通過測試ATN位可判斷總線上是否發(fā)生某類事件。

DRDY：數(shù)據(jù)準備好標志位。在SCL上升沿時置位，讀寫I2DAT寄存器或向CDR寫入1時清0。

ARL：總線仲裁失敗標志位。

STR：啟動標志位。當檢測到啟動條件時置1。

STP：停止標志位。當檢測到停止條件時置1。

MASTER：當本器件成為I2C總線主控制器時置1。

●寫操作格式

CXA

IDLE

CDR

CARL

CSTR

CSTP

XSTR

XSTP

其中：

CXA：寫入1，清除數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。

IDLE：寫入1，則被控制要檢測到下一位啟動位時才接收總線信息。

CDR：寫入1，清除DRDY。

CARL：寫入1，清除ARL。

CSTR：寫入1，清除STR。

CSTP：寫入1，清除STP。

XSTR：當裝置為主控制器時，向XSTR和CDR寫入1，使I2C總線發(fā)送重復啟動位。

XSTP：當裝置為主控制器時，向XSTP和CDR寫入1，使I2C總線發(fā)送停止位。

b.I2CFG寄存器

I2CFG寄存器的格式為：

SLA

MASTRQ

CTI

TIRUN

Ct1

Ct0

SLA：寫入1，本裝置成為I2C總線被控器。

MASTRQ：寫入1，本裝置成為I2C總線主控器。

CTI：寫入1，清除定時器1溢出標志。

TIRUN：寫入1，定時器1開始運行；寫入0，停止定時器1運行并將定時器清0。

CT1和CT0用來決定SCL線上高低電平的最小時間。

c.I2DAT寄存器

I2DAT寄存器的讀、寫格式是不同的。

●讀I2DAT格式

RDAT

其中RDAT為數(shù)據(jù)接收位。在SCL線的上升沿時從SDA中獲取。在從I2DAT的RDAT中讀數(shù)據(jù)的同時，可清除DRDY和設(shè)置發(fā)送激活狀態(tài)。

●寫I2DAT格式

XDAT

其中XDAT為數(shù)據(jù)發(fā)送位。下一個要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入此位。寫XDAT時，應(yīng)清除DRD放設(shè)置發(fā)送激活狀態(tài)。

2.2 I2C總線顯示器件PCF8577C

a.引腳功能

PCF8577C是I2C總線系統(tǒng)中典型的LCD驅(qū)動控制器件，在靜態(tài)方式時可驅(qū)動32段LCD；在雙級方式時可驅(qū)動64段LCD。若采用多片級聯(lián)，則最大可構(gòu)成256段LCD顯示系統(tǒng)。另外，PCF8577C還具有顯示數(shù)據(jù)自動增量寫入功能，而且編程十分簡單。PCF8577的引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下：

S32～S1：段輸出端口。

BP1：背極輸出。級聯(lián)時可作為同步輸入端，接第一級的BP1信號作為同步信號。

A2/BP2：在靜態(tài)驅(qū)動方式下，該端作為硬件地址線A2，用于設(shè)定8577C的硬件子地址。在雙級驅(qū)動方式下，該腳用作第二背極輸出BP2。級聯(lián)時則作為同步輸入端，接第一級的BP2信號作為同步信號。在雙極方式下，其硬件子地址僅由A1和A0來決定。

A1：硬件地址線。片內(nèi)無下拉電路，不可懸空。

A0/OSC：該腳需外接電阻電容來構(gòu)成振蕩器，此時A0被規(guī)定為邏輯0，用作硬件地址線。級聯(lián)時，除第一級之外，其它各級均不外接電阻電容構(gòu)成的振蕩器，而應(yīng)接VDD或Vss來設(shè)置器件子地址。

VDD和VSS：分別為電源正、負極。

SCL和SDA：分別為I2C總線的時鐘和數(shù)據(jù)線。

b.數(shù)據(jù)操作格式

8577C有九個寄存器，其操作格式如圖2所示。下面就控制寄存器和段字節(jié)寄存器加以說明。

●控制寄存器

控制寄存器用于在微處理機對8577C的一次數(shù)據(jù)傳送過程中裝入第二字節(jié)（控制字節(jié)）?？刂谱指魑缓x如下：

MODE：驅(qū)動方式選擇位，“0”為選擇靜態(tài)驅(qū)動方式；“1”為選擇雙極驅(qū)動方式。

BANK：數(shù)據(jù)選擇位，“0”為選擇顯示A體數(shù)據(jù)，“1”為選擇顯示B體數(shù)據(jù)。

V5V4V3：這三位與硬件子地址相對應(yīng)。若器件的從地址與I2C總線上的從地址相符，且V5V4V3=A2A1A0，則該器件被選中，此時即可接收總線上送來的數(shù)據(jù)，并將其裝入段字節(jié)寄存器，否則不予理睬。在雙極驅(qū)動方式下，由于A2作BP2，故V5無效。

V2V1V0：段字節(jié)寄存器SBR的地址位，用來決定將段數(shù)據(jù)字入哪一個SBR。

用V5～V0可組成段字節(jié)向量SBV，它具有自動增量功能。若需一次傳送多個段字節(jié)數(shù)據(jù)，可在每裝入一個段字節(jié)數(shù)據(jù)后便SBV自動加2(靜態(tài)方式)或加1（雙級方式），以便裝入下一個數(shù)據(jù)；級聯(lián)時，當一片8577C裝滿后，SBV自動增量，并指向硬件子地址與之相鄰的下一個8577C的SBR。SBV的值可以在111111～000000之間循環(huán)滾動。

●段字節(jié)寄存器SBR

八個SBR可分成兩組，地址為偶數(shù)的一組稱為A體，奇數(shù)組稱為B體。在靜態(tài)方式下，要么顯示A體數(shù)據(jù)，要么顯示B體數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^改變BANK位的值來切換顯示內(nèi)容。在雙極方式下，八個SBR將同時使用，這時BANK為不關(guān)心碼，A體對應(yīng)于BP1，B體對應(yīng)于BP2。

c.總線操作

PCF8577C的總線操作包括從地址和硬件子地址，其中從地址固定為0111010，共七位，是I2C總線委員會分配的。此外，還有三位硬件子地址（A2A1A0）待設(shè)定。若應(yīng)用系統(tǒng)中有多片8577C，則需分別設(shè)定不同的硬件子地址來加以區(qū)別。選中8577C指的是它的從地址和硬件子地址都被選中。

PCF8577C的總線操作協(xié)議格式如下：

01110100

控制字節(jié)

段數(shù)據(jù)

其中：起始信號S之后的第一個字節(jié)中的最低位是方向位，因8577C只能接收數(shù)據(jù)，所以該位必須為0；其余七位是從地址。若系統(tǒng)含多片8577C，則每片都會對第一和第二字節(jié)作出應(yīng)答；而段數(shù)據(jù)字節(jié)后的應(yīng)答信號僅由被選中的芯片產(chǎn)生。數(shù)據(jù)字節(jié)可連續(xù)多個。如果僅改變BANK值，而不改變SBR中的內(nèi)容，則應(yīng)在控制字節(jié)的應(yīng)答位之后發(fā)送停止信號P，這時被選中的芯片將更新BANK。

2.3 顯示電路設(shè)計

利用P87LPC764擴展LCD的接口電路如圖3所示。該電路采用靜態(tài)驅(qū)動方式，由P87LPC764單片機訪問8片8577C以組成最大級聯(lián)系統(tǒng)。每片8577C可驅(qū)動32段LCD，因此，共可擴展256段LCD。而在級聯(lián)應(yīng)用時，只由第一級構(gòu)成振蕩器，以輸出背極信號，并對后級進行同步。

3 軟件設(shè)計

該應(yīng)用電路是一個單主I2C總線系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳送操作只有主發(fā)送方式，因而在編程過程中沒有檢測總線錯誤。數(shù)據(jù)發(fā)送時，每發(fā)送1個字節(jié)，都應(yīng)檢測應(yīng)答信號，如無應(yīng)答信號，建立標志位F0以重發(fā)數(shù)據(jù)。該電路采用靜態(tài)方式，顯示為A體數(shù)據(jù)。

如果程序中的顯示緩沖區(qū)30H到7FH單元用來存放字形碼，則該I2C總線顯示電路的程序清單如下：

DISP1：MOV R0，#30H ；字形碼區(qū)首地址