PT32x033系列 | 血糖儀專題技術(shù)文章連載_02

澎湃微基于超低功耗MCU—PT32x033系列，推出血糖儀專題技術(shù)文章連載，內(nèi)容包括：LCD驅(qū)動器應(yīng)用，OPA ADC DAC聯(lián)合應(yīng)用，NTC、RTC應(yīng)用，超低功耗應(yīng)用等場景，以幫助客戶快速上手，縮短學(xué)習(xí)開發(fā)周期。

01、 概 述

在MCU的應(yīng)用中，人機(jī)界面占據(jù)相當(dāng)重要的地位。人機(jī)界面主要包括事件輸入（鍵盤輸入、通訊接口等）和結(jié)果顯示（LED/LCD 、通訊接口等），LCD技術(shù)由于其具有界面友好，成本較低等特點(diǎn)在很多應(yīng)用場合得以廣泛應(yīng)用。

澎湃微的PT32x033系列單片機(jī)以低功耗和豐富的外設(shè)模塊著稱。針對液晶顯示這一應(yīng)用，MSP430 系列單片機(jī)可分為兩類，一類內(nèi)置LCD 控制器，另一類不帶LCD 控制器。內(nèi)置LCD 控制器的單片機(jī)價(jià)格較高，使用成本增加。不帶LCD 控制器的單片機(jī)可配合液晶驅(qū)動芯片使用，但需增加額外的芯片，也增加了成本。本文介紹的方案，適用于不帶LCD 控制器的MSP430 系列單片機(jī)，通過使用通用I/O 口直接驅(qū)動LCD 顯示，其顯示效果以及占用的資源和內(nèi)置液晶控制器的單片機(jī)相同。

02、 LCD顯示原理

在講解驅(qū)動之前，我們先就 LCD 的顯示原理作簡單的介紹。

LCD(Liquid Crystal Display)是利用液晶分子的物理結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性進(jìn)行顯示的一種技術(shù)，液晶分子的特性:

液晶分子是介于固體和液體之間的一種棒狀結(jié)構(gòu)的大分子物質(zhì)

在自然形態(tài)，具有光學(xué)各向異性的特點(diǎn)，在電(磁) 場作用下，呈各向同性特點(diǎn)

下面以TN/STN類型的顯示面板基本結(jié)構(gòu)來介紹 LCD 的基本顯示原理，如下圖

圖1 LCD顯示原理示意圖

整個(gè)顯示面板由上下玻璃基板和偏振片（上下偏振片的偏振角度互相垂直）組成。在上下玻璃基板之間，按照螺旋結(jié)構(gòu)將液晶分子有規(guī)律地進(jìn)行涂層，由于液晶分子的排列為螺旋結(jié)構(gòu)，因此對光線具有旋光性。液晶面板的電極是通過一種 IT0 的金屬化合物蝕刻在上下玻璃基板上。

當(dāng)上下基板間的電壓為 0 時(shí)，自然光通過偏振片后，只有與偏振片方向相同的光線得以進(jìn)入液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)的涂層中，由于螺旋結(jié)構(gòu)的的旋光性，將入射光線的方向旋轉(zhuǎn) 90 度后照射到另一端的偏振片上，同時(shí)由于上下偏振片的偏振角度相互垂直，這樣入射光線通過另一端的偏振片完全的射出，光線完全進(jìn)入觀察者的眼中，看到的效果就為白色。

當(dāng)上下基板間的電壓為 一交流電壓 時(shí)，液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)在電(磁) 場的作用下，變成了同向排列結(jié)構(gòu)，對光線的方向沒有做任何旋轉(zhuǎn)，而上下偏振片的偏振角度相互垂直，這樣入射光線就無法通過另一端的偏振片射出，光線無法進(jìn)入觀察者的眼中，看到的效果就為黑色。

通過在上下玻璃基板電極間施加不同的交流電壓，即可實(shí)現(xiàn)液晶顯示的兩種基本狀態(tài)亮On) 和暗 (Off) 。

2.1 驅(qū)動關(guān)鍵參數(shù)

在LCD 驅(qū)動中，驅(qū)動電壓和掃描頻率非常關(guān)鍵。液晶分子是用交流電壓驅(qū)動的，長時(shí)間的直流電壓加在液晶分子兩端，會影響液晶分子的電氣化學(xué)特性，引起顯示模糊，壽命減少，其破壞性為不可恢復(fù)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般LCD 的驅(qū)動電壓選擇為MCU 的供電電壓，LCD 電壓高于MCU 電壓易造成亮度不夠，LCD 電壓低于MCU 電壓易造成“鬼影”（不該點(diǎn)亮的點(diǎn)亮）。驅(qū)動液晶分子的交流電壓的頻率依據(jù)LCD 面板的面積和設(shè)計(jì)而定，一般在 60～100Hz 之間。頻率過高，增加驅(qū)動功耗；頻率過低，會導(dǎo)致顯示閃爍，同時(shí)如果掃描頻率同光源的頻率之間有倍數(shù)關(guān)系，顯示也會有閃爍現(xiàn)象出現(xiàn)。

液晶分子是一種電壓積分型材料，它的扭曲程度(透光性)僅和極板間電壓的有效值有關(guān)，和充電波形無關(guān)。電壓的有效值用COM/SEG 之間的電壓差值的均方根VRMS 表示

LCD 顯示“亮”和“滅(透光和不透光)的電壓有效值的分界電壓稱為開啟電壓Vth，當(dāng)電壓有效值超過Vth，液晶分子的排列方向發(fā)生變化，旋光角度加大，透光率急劇變化，從而引起液晶顯示狀態(tài)的變化。光線的透射率與交流電壓的有效值的關(guān)系如圖2所示：

圖2 光線的透射率與交流電壓有效值的關(guān)系

LCD 段上是否存在RMS電壓將決定此段為導(dǎo)通還是截止。圖3中的示例波形給出了一個(gè)導(dǎo)通段和一個(gè)截止段的波形（COMx 和SPx 引腳信號的組合）。導(dǎo)通段比截止段上施加了更大的RMS 電壓。注意，這兩個(gè)段都具有凈零直流電壓的波形，但導(dǎo)通段上的RMS 電壓較高，這使得該段導(dǎo)通并且看起來是暗的。

圖3 LCD交流波形

033內(nèi)嵌的LCD驅(qū)動器，正是通過系統(tǒng)的控制，按照用戶定義的顯示圖案，在I/O 口產(chǎn)生點(diǎn)亮LCD所需的模擬驅(qū)動波形，接到LCD 面板上點(diǎn)亮對應(yīng)的像素而達(dá)到想要的顯示效果。LCD 面板有兩個(gè)重要的參數(shù)：

占空比 (Duty)

該參數(shù)一般也稱為Duty 數(shù)或COM 數(shù)。LCD 通常采用時(shí)分動態(tài)掃描的驅(qū)動模式，在此模式下，每個(gè)COM的有效選通時(shí)間與整個(gè)掃描周期的比值即占空比 (Duty)是固定的，等于1/COM 數(shù)。

偏置 (Bias)

LCD 的SEG/COM 的驅(qū)動波形為模擬信號，各檔模擬電壓相對于LCD 輸出的最高電壓的比例稱為偏置，偏壓級數(shù)越多LCD 的對比度級別就越多，能顯示的圖案就越復(fù)雜。一般來講，Bias是以輸出最低檔電壓（0 除外）與輸出最高檔電壓的比值來表示。圖3 所示 為1/4 Duty，1/3 Bias液晶屏的COM端時(shí)序 。

圖3 對應(yīng)的是1/4 duty，1/3 bias 的液晶COM口驅(qū)動波形，COM 數(shù)為4，每個(gè)COM的有效選通時(shí)間與整個(gè)掃描周期的比值(Duty)為1/4，驅(qū)動波形的模擬電壓共分3 檔，V3 為輸出最高電壓，V2，V1 為輸出中間電壓，并且V1/V3=1/3。

為了達(dá)到理想的顯示效果，一般而言，Bias 和COM 之間有一定關(guān)系，COM 數(shù)越多，每根COM 對應(yīng)的選通時(shí)間變短，而要達(dá)到同樣的顯示亮度，VON 的電壓就要提高，要達(dá)到同樣的顯示對比度，選電平和非選電平的差異需要加大，即Bias 需要加大，COM 和Bias 間有一經(jīng)驗(yàn)公式，即：

圖4 LCD驅(qū)動波形圖

2.2 LCD管腳多路復(fù)用

033總共有32個(gè)可用于LCD的管腳，使用復(fù)用技術(shù)來限制控制引腳的數(shù)量，可支持2路復(fù)用、4路復(fù)用，6路復(fù)用，甚至最高支持8路復(fù)用。N路復(fù)用符號表示每個(gè)段引腳Sx可以驅(qū)動顯示屏上的N個(gè)段，這同樣意味著有N個(gè)公共(COMx) 引腳。顯示屏上的每個(gè)LCD 段都由一個(gè)COMx引腳和一個(gè)Sx引腳組合為該段的液晶提供電勢差進(jìn)行驅(qū)動。利用多路復(fù)用技術(shù)可實(shí)現(xiàn)用有限的引腳控制更大量的段，例如一個(gè)8路復(fù)用LCD顯示屏，有8個(gè)COM引腳并且每個(gè)段(Sx)引腳可以驅(qū)動8個(gè)段。因此，使用支持8路復(fù)用并有24個(gè)Sx引腳(S0-S23) 的033時(shí)，這8個(gè)(COMx) + 24個(gè)(Sx) =32個(gè)引腳可控制192個(gè)段。

圖5 4路復(fù)用的連接和波形

圖6 給出了基本的2路復(fù)用示例。在這種情況下，每個(gè)段由2個(gè)引腳（一個(gè)COMx引腳和一個(gè)Sx段引腳）的信號進(jìn)行控制。如下顯示的信號是施加到相應(yīng)段的電極上的波形，Sx和COMx信號之間的電勢差即是施加到此區(qū)域液晶上的電壓。該電勢差是圖6（COM0-S0和COM1-S1）中所示的合成波形的電壓。在本示例中，COM0-S0的波形具有高RMS 電壓，盡管該波形具有凈零直流電壓，該段仍然導(dǎo)通。COM1-S1 波形的RMS 電壓較低，因此該段截止。雖然這些波形看起來有些復(fù)雜，但請記住，它們將由033的LCD驅(qū)動器自動生成，用戶只需要指定LCD 的基本設(shè)置，然后指定哪些段應(yīng)該導(dǎo)通或者截止。

圖6 2路復(fù)用示例

2.3 驅(qū)動器的電源

液晶驅(qū)動波形為由若干檔直流電平組合而成的模擬波形, 各檔直流電平的比例關(guān)系

反映驅(qū)動波形的Bias比例關(guān)系，各檔電平的具體幅值取決于 LCD Panel 的液晶特性和Duty 數(shù)的多少。圖7為LCD 驅(qū)動電源部分的示意圖:

圖7 LCD驅(qū)動電源部分的示意圖

電源調(diào)整器部分(Power Regulator)，產(chǎn)生LCD驅(qū)動所需的最高直流電平，一般分為三種：

LCD驅(qū)動所需的最高直流電平等于外部輸入電源VDD的，此部分就直接將VDD輸入至后續(xù)電路；

LCD驅(qū)動所需的最高直流電平大于外部輸入電源VDD，且不需要穩(wěn)壓輸出的，如固定等于VDD或1.5VDD，此部分通常做法是將外部輸入電源VDD通過升壓電路(pump)升至所需的電壓，輸入至后續(xù)電路；

LCD驅(qū)動所需的最高直流電平大于外部輸入電源VDD，且需要穩(wěn)壓輸出的，即驅(qū)動所需的最高直流電平不隨VDD的變化而變化的，如要求VDD =2.4～5.5V全電壓范圍里，VLCD的輸出電壓都保持不變，此部分通常做法是首先產(chǎn)生一個(gè)誤差范圍符合要求的電壓基準(zhǔn)源，然后將此電壓基準(zhǔn)源比例放大至所需的電壓，同時(shí)外部輸入電源VDD通過升壓電路(pump)升至一定的電壓，如2VDD，作為比例放大部分的電源。

注：033的LCD驅(qū)動電源調(diào)整器部分產(chǎn)生LCD驅(qū)動所需的最高直流電平，只支持前面兩種，也就是VLCD會跟隨著VDD的變化而變化，為了保障在低電壓下仍然有比較高的對比度和顯示效果，可以通過升壓電路升壓至VLCD=1.5VDD。

偏置電壓產(chǎn)生部分(Bias Voltage Generator)，LCD 驅(qū)動器輸出的最高電壓通過偏置電壓產(chǎn)生電路，根據(jù)選擇的偏置設(shè)置產(chǎn)生LCD交流驅(qū)動波形所需要的其它幾檔偏置電壓(VLCD,Vn,Vn-1,?V1,V0)，提供給后續(xù)的COM/SEG波形產(chǎn)生電路，此部分的實(shí)現(xiàn)方式一般分為兩種：

電阻分壓結(jié)構(gòu)

即依據(jù)Bias的設(shè)置，選擇合適的分壓電阻，產(chǎn)生需要的直流分壓電平，如圖8；

圖8 電阻分壓結(jié)構(gòu)的偏壓電路示意圖

電容結(jié)構(gòu)

這是一種較為特殊的LCD 驅(qū)動的電源結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，電壓調(diào)整部分和電壓偏置部分是整合在一起的，電源升壓部分是直接按照Bias的設(shè)置產(chǎn)生LCD驅(qū)動需要的直流分壓電平，如圖中，VLCD可以是1倍的VDD也可以是1.5倍的VDD。

圖9 電容分壓結(jié)構(gòu)的偏壓電路示意圖

在此結(jié)構(gòu)下，如圖9所示的外接電容一般情況是必須要的，否則僅僅依靠芯片內(nèi)的電容，其驅(qū)動能力較差。

COM/SEG驅(qū)動波形產(chǎn)生部分(COM/SEG driver)，COM/SEG driver可以看作一組多路選擇開關(guān)，COM driver依據(jù)掃描計(jì)數(shù)器的值，SEG driver依據(jù)顯示數(shù)據(jù)RAM對應(yīng)的值，從輸入的直流分壓電平中進(jìn)行選擇并從相應(yīng)的COM/SEG引腳加以輸出。這樣從整個(gè)LCD掃描周期來講，從COM/SEG引腳上就輸出了驅(qū)動LCD Panel所需要的模擬電壓波形。

圖10 COM/SEG驅(qū)動波形產(chǎn)生原理示意圖
表1 直流分壓電平的選擇關(guān)系表
圖11 COM/SEG 1/4和1/5 Bias下選通有效電平示意圖
圖12 1/4Bias下SEG/COM的波形圖

2.4 LCD顯示RAM

用戶對033的LCD 驅(qū)動器的操作一方面是通過操作LCD 驅(qū)動器的控制寄存器來設(shè)置LCD 驅(qū)動的工作模式(包括Duty/對比度/掃描頻率/LCD開關(guān)等的設(shè)置)，另一方面LCD 面板上顯示所需的內(nèi)容是通過讀寫LCD顯示RAM來實(shí)現(xiàn)。LCD RAM的結(jié)構(gòu)不同于其它Data RAM，它是一個(gè)雙口RAM(Dual Port)的結(jié)構(gòu)，一邊為CPU的讀寫接口，另外一邊是與LCD driver的讀接口。LCD RAM的字節(jié)排列順序是與LCD 輸出的COM/SEG陣列相對應(yīng)的，具體對應(yīng)關(guān)系如圖13所示。比如要將COM2與SEG3交叉點(diǎn)處的點(diǎn)點(diǎn)亮，只需將0x40015404地址的Bit26置1即可，其余的工作由LCD驅(qū)動器的硬件自動完成。

注意：

（1）由于所有的LCD管腳都可以復(fù)用成COM或者SEG，為了更方便驅(qū)動軟件的編程，建議COM從LCD0管腳依次往后配；

（2）圖13是按1/4Duty來分配，033還可以支持1/8Duty，那么只需要往高位延伸即可（圖中無定義的位）

圖13 1/4Duty下SEG/COM的波形圖

033的LCD驅(qū)動器最多可提供16頁獨(dú)立的顯示RAM，支持有四種顯示模式，分別為固定頁面顯示，單次輪顯，單次輪顯關(guān)閉模式和連續(xù)輪顯模式，16頁獨(dú)立顯示RAM的地址分配如表2所示。具體顯示的頁號由頁數(shù)寄存器LCD_PGCNT和輪顯最大頁數(shù)寄存器LCD_PGMAX共同控制，詳見033用戶手冊。

表2 16頁顯示RAM地址對應(yīng)的地址范圍

固定頁面顯示：軟件寫LCD_PGCNT寄存器后，LCD模塊會在當(dāng)前幀結(jié)束后去顯示新的第LCD_PGCNT頁的內(nèi)容

單次輪顯顯示：從第LCD_PGCNT頁起輪顯至第LCD_PGMAX頁后自動變?yōu)楣潭@示第LCD_PGMAX頁

單次輪顯關(guān)閉：從第LCD_PGCNT頁起輪顯至第LCD_PGMAX頁后自動關(guān)閉LCD模塊

連續(xù)輪顯顯示：從第LCD_PGCNT頁起輪顯至第LCD_PGMAX頁后，在第0頁至第LCD_PGMAX頁循環(huán)顯示

LCD模塊提供最多16頁顯示內(nèi)容緩存，軟件通過配置顯示數(shù)據(jù)寄存器來配置每頁的顯示內(nèi)容。

LCD顯示RAM決定每頁顯示的內(nèi)容，但是如果軟件是對當(dāng)前顯示頁的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行更新，在配置完相應(yīng)的顯示RAM后，還需向LCD_CTRL寄存器的更新位DU寫1，LCD驅(qū)動器會在當(dāng)前幀結(jié)束后更新當(dāng)前顯示頁的顯示內(nèi)容，同時(shí)硬件會清零LCD_CTRL寄存器的DU位。

2.5 LCD閃爍顯示

033的LCD驅(qū)動器支持全屏閃爍方式，軟件配置LCD_CTRL寄存器的顯示模式使能BLINK位置1即可實(shí)現(xiàn)以特定頻率自動閃爍，閃爍頻率可通過LCD_BTIME和LCD_BON兩個(gè)寄存器共同配置。

03、LCD驅(qū)動器應(yīng)用實(shí)例

3.1 建立映射表發(fā)

編寫LCD驅(qū)動程序常令人大傷腦筋，因?yàn)檐浖枰紤]許多的硬件因素。LCD屏幕引腳與MCU的引腳連接方式，MCU將引腳映射到LCD顯示RAM的方式，LCD引腳的復(fù)用選擇方式等因素交織在一起會使代碼更加晦澀難懂。本節(jié)將給出一些提示技巧，以幫助用戶做到使LCD 驅(qū)動軟件更加易用和易懂，以及編寫高效的LCD代碼。

本章節(jié)實(shí)例以如下LCD屏幕詳解驅(qū)動軟件的編程思路，采用的LCD屏幕的管腳規(guī)格為4（COM）x 19（SEG），該顯示屏涵蓋了數(shù)碼值和單位顯示要素。

圖14 LCD屏幕的COM和SEG貫穿關(guān)系

從上文LCD顯示原理可知，LCD屏幕COMx和SEGx交叉的液晶段對應(yīng)的驅(qū)動波形（COMx-SEGx）如果是選通電平，那么點(diǎn)亮，如果是非選通電平，那么點(diǎn)滅。該LCD屏幕共有11個(gè)數(shù)碼管（8個(gè)完整的數(shù)碼管和3個(gè)非完整數(shù)碼管），每個(gè)數(shù)碼管由A、B、C、D、E、F、G七段選擇性組成。除了數(shù)碼管之外，還有符號段，比如電池、單位、時(shí)間分格符等。LCD的屏幕每個(gè)顯示點(diǎn)均有穿插對應(yīng)的COM口和SEG口，其對應(yīng)關(guān)系如圖中的表格映射。表中的映射編碼數(shù)字部分表示位置，字母部分表示對應(yīng)的段，比如9F表示第九個(gè)數(shù)碼管位置的F段。

舉個(gè)例子，需要再LCD屏幕的第二個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)值“3”那么對應(yīng)MAP表中的2A、2B、2C、2G必須選通點(diǎn)亮。

圖15 LCD屏幕COM和SEG的映射關(guān)系表

基于上文的LCD屏幕，使用033與LCD屏幕的互連關(guān)系如圖所示，MCU的LCD管腳復(fù)用關(guān)系為：LCD0~LCD3復(fù)用為COM口，LCD9~LCD27復(fù)用為SEG口。

圖16 LCD屏幕和MCU的硬件互連關(guān)系

結(jié)合上文中關(guān)于LCD顯示RAM以及LCD屏幕的段映射表，在屏幕和MCU的硬件互連關(guān)系確認(rèn)的情況下即可得出下圖中的LCD屏幕和RAM的映射陣列表，由該映射表就能夠很清晰的知道要點(diǎn)亮屏幕上的點(diǎn)需要對應(yīng)到RAM的地址和位域。

依舊以上文中需要點(diǎn)亮屏幕第二個(gè)數(shù)碼管使其顯示“3”為例，需要將地址0x40015408的第26位置1，同時(shí)將地址0x4001540C的第0位，第1位和第2位置1。

圖16 LCD屏幕和RAM地址的映射關(guān)系

3.2 數(shù)碼管取模編碼

為了更好地對數(shù)碼管進(jìn)行取模編碼，我們把圖16的映射關(guān)系做一個(gè)轉(zhuǎn)換，把每個(gè)數(shù)碼管的所有字段，比如1D，1C，1B，1A，1E，1G，1F組合成一個(gè)字節(jié)（圖中的8位編碼），這里的1代表數(shù)碼管的位置，字母代表數(shù)碼管的組成段，數(shù)值編碼轉(zhuǎn)換后的映射關(guān)系如圖17所示。

從圖17可知，由于LCD屏幕自身的特性，5#、6#、7#數(shù)碼管編碼后高4位和低4位必須做一次轉(zhuǎn)置，才可與其他數(shù)碼管的編碼結(jié)果一致，有利于驅(qū)動軟件編程的一致性。

圖17 數(shù)碼管數(shù)值編碼與RAM地址映射關(guān)系

經(jīng)過編碼后，我們可以采用如下宏定義來設(shè)定數(shù)碼管每一段的編碼數(shù)值：

數(shù)碼管每一段的編碼值確定后，就可以對0-F以及其他字符形狀取模

為了更好的管理上述的取模結(jié)果，定義了如下的數(shù)組，基于數(shù)組的索引，軟件可以更方便針對需要顯示的字符信息進(jìn)行編程。比如顯示“2”對應(yīng)的數(shù)組索引為0x02，顯示“A的數(shù)組索引為0x0A，顯示“U”對應(yīng)的數(shù)組索引為0x17。

從圖16可以看到基本上每兩段SEG能完全配置一個(gè)數(shù)碼管，那么可以通過一個(gè)共用體（union）來管理所有的數(shù)碼管，使得代碼可以更加簡潔。

將一些特殊的字段單獨(dú)賦值，比如“電池電量低”、“單位”、“AM”等，因?yàn)檫@些不是數(shù)碼，需要根據(jù)特殊情況來置位，依然使用宏定義來定義并且跟上面定義的共用體對應(yīng)的位域關(guān)聯(lián)起來方便軟件在對數(shù)碼管賦值的時(shí)候能夠聯(lián)動操作這些特殊字符。

使用宏定義點(diǎn)亮對應(yīng)的特殊字符

使用宏定義關(guān)閉對應(yīng)的特殊字符的顯示

基于上述這些編碼，液晶屏的取模已經(jīng)全部完成，不管是需要顯示數(shù)碼還是顯示特殊字符，只要對取模數(shù)組GAuB_char_tbl直接對LCD_LgcBuf（軟件已經(jīng)提前開辟共用體空間）賦值即可。比如第6個(gè)數(shù)碼管需要顯示“E”，那么軟件是需要將GAuB_char_tbl[0xE]賦值給LCD_LgcBuf[7]。如果要顯示特定字符“PM”，那么軟件只需要執(zhí)行Dis_Timer_PM_on。

分析到這邊，對LCD顯示字符的軟件操作其實(shí)最終轉(zhuǎn)換成了對共用體LCD_LgcBuf的操作。

首先軟件先開辟一片顯示共用體空間

根據(jù)圖17的映射關(guān)系以及數(shù)碼管取模結(jié)果，針對需要顯示的數(shù)碼管編號以及需要顯示的數(shù)值的驅(qū)動如下：

這里面有個(gè)特別需要注意的地方，從圖16也可以看出來，5#、6#和7#數(shù)碼管相對于其他數(shù)碼管編碼的高4位和低4位是轉(zhuǎn)置的，因此這三個(gè)比較特殊的數(shù)碼管在對顯示共用體賦值之前必須先做一個(gè)轉(zhuǎn)置處理（上述軟件中的第17、21、25行），轉(zhuǎn)置軟件實(shí)現(xiàn)方式如下：

3.3 LCD顯示RAM賦值

上文2.4章節(jié)關(guān)于LCD顯示RAM的闡述可知，LCD驅(qū)動器驅(qū)動波形最終是根據(jù)RAM的賦值情況輸出的。3.2章節(jié)我們知道了LCD顯示字符和共用體的關(guān)系，通過一系列的軟件定義，已經(jīng)把LCD比較復(fù)雜的字符顯示關(guān)系已經(jīng)通過軟件解耦，直接通過一個(gè)共用體結(jié)構(gòu)LCD_LgcBuf就可以實(shí)現(xiàn)。那么這里面還差最后一個(gè)步驟，就是LCD_LgcBuf和RAM地址的映射和轉(zhuǎn)換。

圖18 LCD共用體結(jié)構(gòu)與RAM地址映射關(guān)系

這里面一個(gè)關(guān)鍵的注意點(diǎn)是每個(gè)RAM的地址是32位并且分配給四個(gè)SEG（參考圖13），同時(shí)LCD是1/duty（4個(gè)COM口）結(jié)構(gòu)，因此把顯示結(jié)構(gòu)體每個(gè)字節(jié)的每組位元組分為高低4位，賦值給每個(gè)SEG對應(yīng)的RAM地址的低4位。圖18非常清晰的把COM/SEG、RAM位段、LCD顯示共用體三者的關(guān)系都體現(xiàn)映射出來，軟件基于這個(gè)圖表進(jìn)行編程。

首先定義LCD顯示RAM的地址，033的LCD驅(qū)動器總共支持16頁，每一頁的地址請參考表2

對LCD顯示共用體的每一個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)對應(yīng)一個(gè)數(shù)碼或者字符）的低4位和高4位進(jìn)行截取，并且按圖18（圖中只是以第0頁來舉例）對應(yīng)的關(guān)系賦值到LCD顯示RAM對應(yīng)地址，由于LCD的顯示RAM總共有16頁，對應(yīng)的軟件賦值方式如下：

上述針對LCD的RAM地址進(jìn)行賦值全部都是針對COM和SEG交叉除的RAM位域操作，但是想讓LCD驅(qū)動器能正常起來，還需要對所有COM口對應(yīng)的LCD的RAM地址對應(yīng)的位置1，如下圖19紅色方框部分所示

圖19 COM口對應(yīng)的RAM地址位賦值1

本文針對4個(gè)COM口規(guī)格的LCD為例，用如下軟件實(shí)現(xiàn)對COM口對應(yīng)的RAM地址位置1的操作

把32個(gè)LCD管腳分成8組，每一組LCD管腳對應(yīng)一個(gè)RAM地址，從圖13的映射表格也能清楚看出分組的依據(jù)，每相鄰組之間對應(yīng)的RAM地址偏移4，軟件定義如下掩碼：

每一組的4個(gè)LCD管腳供占用一個(gè)32位的RAM地址，對應(yīng)的每個(gè)LCD管腳依次占據(jù)8位，針對分組的每個(gè)LCD管腳起始位軟件定義如下掩碼：

033最高規(guī)格可支持1/8Duty，也就是LCD管腳最多可復(fù)用成8個(gè)COM口，軟件枚舉出所有的COM

基于如上的掩碼和枚舉定義，軟件通過如下方法將需要配置的COM口的RAM地址對應(yīng)位置1.

舉個(gè)例子，比如要設(shè)置LCD13為COM5，那么只需執(zhí)行如下語句：

1.LCD_SET_DataBuff_COM(LCD_GroupMask_12_15,LCD_COMMASK1,LCD_COM5);

因此要實(shí)現(xiàn)對圖19所示的4個(gè)COM口所在RAM區(qū)域進(jìn)行配置需要執(zhí)行如下四條語句：

3.4 LCD管腳配置編程技巧

033總共有32個(gè)LCD管腳LCD[31:0]，每個(gè)LCD管腳均可復(fù)用成COM管腳或者SEG管腳，可由SEG/COM選擇寄存器LCD_SCSEL來配置，寄存器定義如圖20

圖20 COM/SEG選擇寄存器定義

上文中使用的硬件實(shí)例配置的復(fù)用方法為LCD[3:0]作為COM[3:0]，LCD[27:9]作為SEG[19:1]，基于該復(fù)用配置建立硬件互連關(guān)系以及圖16的映射表，軟件實(shí)現(xiàn)如下：

LCD的管腳能正常使用，除了配置上述的COM/SEG復(fù)用功能之外，LCD管腳還需要把模擬功能打開（對應(yīng)于GPIO模擬功能使能）以及配置LCD管腳功能使能寄存器如圖21把相應(yīng)的LCD管腳使能。

圖20 LCD管腳功能使能寄存器

本文實(shí)例只用到了LCD[3:0]以及LCD[27:9]，因此軟件只需要置位對應(yīng)的管腳位

注意：為了更好的降低功耗，其他沒有用到的LCD管腳對應(yīng)的位必須置0

LCD管腳開啟模擬功能的軟件配置如下，LCD管腳和GPIO的對應(yīng)關(guān)系請參考圖16

3.5 LCD驅(qū)動器參數(shù)配置

在了解了LCD顯示RAM和管腳復(fù)用的配置以及編程技巧后，還有一個(gè)管腳的配置就是關(guān)于LCD驅(qū)動器一些關(guān)鍵參數(shù)的配置，包括如下內(nèi)容：

驅(qū)動器時(shí)鐘源

幀頻率

占空比

閃爍模式

輪顯模式

驅(qū)動器電源類型

驅(qū)動波形類型

上述這些關(guān)鍵參數(shù)除了幀頻率之外，全部都在LCD控制寄存器中配置，控制寄存器如圖所示，具體也可參考用戶手冊。

基于本文選擇的液晶顯示屏，對LCD控制器的配置（包括使能LCD）如下：

LCD的幀刷新頻率可通過LCD_FSET寄存器的FS位來控制。通過設(shè)置FS值，使得幀刷新頻率在25-120Hz之間

幀刷新頻率=LCD時(shí)鐘頻率/(COM數(shù)*2*(FS*8+1))--------COM=2; COM=4

幀刷新頻率=LCD時(shí)鐘頻率/(COM數(shù)*2*(FS*4+1))--------COM=6; COM=8

配置FS值為4，那么幀刷新頻率=32KHz/(4*2*(4*8+1))≈120Hz

3.6 顯示示例

經(jīng)過前面章節(jié)的闡述，我們已經(jīng)知道了LCD的驅(qū)動原理、使用033內(nèi)置LCD驅(qū)動器的軟件編程技巧等，基于上面的配置，這邊以如下圖顯示綠色部分字符進(jìn)一步說明最終要實(shí)現(xiàn)LCD顯示更新的軟件配置流程。

實(shí)際顯示效果如下圖所示

來源：澎湃微電子
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審核編輯 黃宇