基于ARM7微處理器的中文液晶顯示技術

        液晶顯示屏LCD作為一種功耗低、體積小、無輻射的顯示器件，近幾年被廣泛應用于各式各樣的嵌入式電子產(chǎn)品中，LCD可分為段位式、字符式和點陣式三種，其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求，而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動動畫功能，分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛，為了簡化液晶 顯示電路的設計和應用，生產(chǎn)廠家通常將液晶顯示單元、顯示控制器，顯示內(nèi)存和顯示驅(qū)動電路等裝配在一起，做成液晶顯示模塊LCD Module（LCM）[1]。LCM對外提供標準數(shù)據(jù)和控制接口以及控制指令，本文以ATM12864C為例，介紹帶控制驅(qū)動器ST7920的液晶顯示模塊與Philips公司的ARM7微控制器LPC2214的接口設計及編程方法，并在此基礎詳細介紹在液晶顯示屏上顯示可連續(xù)滾動的中文菜單及菜單項反白選擇顯示的設計方法，并討論如何解決漢字顯示過程中出現(xiàn)的亂碼問題。

        2 硬件實現(xiàn)

        ATM12864C是廣東金鵬電子有限公司生產(chǎn)的中文液晶顯示模塊，該款液晶顯示模塊采用中文字型點陣的控制驅(qū)動器ST7920，他內(nèi)含8192個16×16點陣的國標簡體漢字和126個16×8點陣的英文符號字庫。用戶輸入國標碼或ASCII碼即可實現(xiàn)文本顯示。滿屏顯示為8個漢字×4行，另外，還提供64×256點的繪圖RAM（GDRAM），可以與文字混合顯示，而且內(nèi)含字型產(chǎn)生RAM（CGRAM），提供可編程造字功能，ATM12864C提供的外部接口信號有：8位數(shù)據(jù)總線D0-D8；寄存器選擇信號R/S，當R/S為高電平時，控制數(shù)據(jù)寄存器，R/S為低電平時，控制指令寄存器，讀寫信號R/W，R/W為該電平時讀，低電平時寫，使能信號E，下降沿有效，ATM12864C的寫操作時序如圖1（b）所示，讀操作時序除R/W信號為高電平外，其余與寫操作時序相同[2]。

        LPC2214是Philips公司推出的一款基于一個支持實時仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，頻率高達60MHz，帶有256KB嵌入的高速片內(nèi)Flash存儲器和4個32位寬度的外部存儲器接口，是一款低功耗、高性能、小封裝的微控制器，LPC2214的外部存儲器訪問時序如圖1（a）所示[1]。

        為了節(jié)省微控制器的普通I/O口資源和簡化程序的編寫，LPC2214可以通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用外部存儲器訪問形式控制液晶顯示模塊，這種方式對于一些I/O口資源緊張的復雜系統(tǒng)有著更加重要的意義，由于STA7920的數(shù)據(jù)訪問時序與LTC2214的存儲器訪問時序有很大區(qū)別，如圖1所示。LPC2214和液晶顯示模塊的接口電路設計的關鍵是如何通過合理的設計，使得LPC2214的存儲器訪問時序和ST7920的訪問時序正確的配合。

        LPC2214與液晶顯示模塊的接口電路如圖2所示。LPC2214通過低位地址A1控制LCM的R/S信號，以選擇當前控制的寄存器，通過對LPC2214寫信號WE做適當?shù)难舆t后作為LCM的R/W信號控制數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)流方法。而LCM的使能信號E由LPC22414的讀信號OE、寫信號WE和存儲器控制器的片選信號CS1來合成產(chǎn)生，在產(chǎn)生讀寫信號R/W信號的電路中，電阻R和電容C的選擇是關鍵，根據(jù)LPC2214和ST7920的電氣特性（具體見文獻[1，2]）和調(diào)試的結(jié)果，理想的選值：R取1KΩ，C取12PF，為了實現(xiàn)低功耗，LCM的背光通過一個普通I/O口來控制，當有外部按鍵響應時，背光點亮，否則背光熄滅。

        由于LCM的片選信號由CS1控制，即使用LPC2214外部存儲器接口的Bank1地址空間，而R/S信號由A1控制，所以LCM的操作如下：

        命令輸入地址：0x81000000

        數(shù)據(jù)操作地址：0x81000002

       3 軟件設計

        在帶漢字庫的液晶屏顯示程序設計過程中，中文菜單的滾動顯示和菜單項的反白選擇是關鍵，本文所選的液晶顯示模塊可顯示4行，每行可顯示8個中文字符。當要顯示的菜單項大于4個時，需要進行滾屏顯示。本文設計了一種人機交互友好的菜單操作程序，該程序的基本思想：在內(nèi)存中開辟一個可顯示4×16得二維字符型數(shù)組的顯示緩沖區(qū)，把要顯示菜單項列表存儲在另一個二維數(shù)組中，通過改變顯示函數(shù)LCM_Show（）的參數(shù)，方便、靈活地顯示菜單列表中指定的菜單項，假設要顯示如圖3（a）中的5項菜單，默認的顯示焦點在第一行，即把第一行的菜單項進行反白顯示，當按"下移"鍵，顯示焦點下移一行。當焦點下移至液晶顯示屏最后一行時，如圖3（b）所示，此時再按"下移"鍵，顯示屏向上滾動,如圖3（c）所示，當繼續(xù)按"下移"鍵時，顯示屏繼續(xù)向上滾動，循環(huán)顯示菜單列表中的5項菜單，如圖3（d）所示，按"上移"鍵，操作相同。

        本文通過顯示函數(shù)LCM_Show（）和反白顯示函數(shù)LCM_ShowInvert（）來實現(xiàn)如上所述的菜單連續(xù)滾動顯示功能及焦點反白顯示功能。具體代碼如下：

        在顯示漢字的過程中，顯示內(nèi)容經(jīng)常是漢字和ASCII碼混合，由于漢字是由2個字節(jié)組成，ASCII碼是一個字節(jié)，如果顯示內(nèi)容中的ASCII號碼中的個數(shù)是單數(shù)，ASCII碼后面漢字的顯示就會出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。

        針對這一現(xiàn)象，本文提出了在顯示前對顯示內(nèi)容進行格式化的方法，其基本思想是：把連續(xù)的單數(shù)個ASCII碼字符后面加一個空格，使顯示內(nèi)容中的連續(xù)ASCII碼字符保持雙數(shù)，這種方法很好地解決了漢字顯示時的亂碼現(xiàn)象。程序流程如圖4所示。

      4 結(jié)語

        本文在對ARM7微控制器LPC2214和帶控制驅(qū)動器ST7920的液晶顯示模塊的訪問時序進行研究的基礎上，設計了他們之間的接口電路，該接口電路無需增加普通I/O，直接使用LPC2214的外部存儲器訪問形式簡單方便地對液晶顯示模塊進行控制，既節(jié)省了普通I/O口，也使得程序的編寫更加方便，同時也給出了中文菜單滾屏顯示和菜單項反白選擇的程序，并且針對在顯示過程中出現(xiàn)的亂碼現(xiàn)象進行討論，給出解決方案和程序流程。對于基于ARM微控制器的嵌入式系統(tǒng)的具有漢字顯示功能的顯示系統(tǒng)的設計提出了一個行之有效的解決方案。