基于ARM7的LCD设计与实现
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关键词：S3C4510B 液晶 串行模式
1 引言
随着科技的发展，ARM在社会各个方面的应用越来越广。ARM芯片广泛应用于无线产品、PDA、GPS、网络、消费电子产品、STB及智能卡。S3C4510B是SAMSUNG公司生产的基于ARM7TDMI的RISC微处理器，主频可达50MHZ。液晶显示是嵌入式系统中反映系统输入/输出的人机交互界面，液晶显示以其微功耗、体积小、显示内容丰富、模块化，接口电路简单等诸多优点得到广泛应用。由于S3C4510B主要是针对以太网应用系统设计的，所以其内部没有LCD控制模块，这样在一些需要人机可视话交互过程中会产生诸多不便。我们在看重高性价比的情况下，利用S3C4510B的通用I/O口来控制液晶显示屏的软硬件方法，实现了与LCD控制模块一样的功能。
2 S3C4510B介绍
S3C4510B是三星公司的一款基于以太网应用系统的高性价比16/32位（精简指令集）RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的ARM7TDMI RISC处理器核，ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32核。支持大、小端模式，内部架构为大端模式，外部存储器可为大、小端模式；基于JTAG的调试方案；边界扫描接口。支持ROM/SRAM、FLASH、DRAM和外部I/O以8/16/32位的方式操作。最适合用于对价格及功耗敏感的应用场合。
除了ARM7TDMI核以外，S3C4510B比较重要的片内外围功能模块包括：
u 2个带缓冲描述符（Buffer Descriptior）的HDLC通道；
u 2个UART通道；
u 2个GDMA通道；
u 2个32位定时器；
u 18个可编程的I/O口。
S3C4510B提供了18个可编程的通用I/O端口，用户可将每个端口配置为输入模式、输出模式或特殊功能模式，由片内的特殊功能寄存器IOPMOD和IOPCON控制。所传输的数据存放在寄存器IOPDATA中。
端口0～端口7的工作模式仅由IOPMOD寄存器控制。另外通过设置IOPCON寄存器，端口8～端口11可用作外部中断请求INTREQ0～INTREQ3的输入。端口12、端口13可用作外部DMA请求XDREQ0、XDREQ1的输入。端口14、端口15可作为外部DMA请求的应答信号XDACK0、XDACK1，端口16可作为定时器0的溢出TOUT0，端口17可作为定时器1的溢出TOUT1。
I/O口模式寄存器IOPMOD中的低１８位用于配置I/O口P17～P0的工作方式。0为输入、1为输出。
3 OCMJ4X8C液晶模块
该款液晶采用台湾矽创电子公司生产的ST7920中文图形控制芯片。液晶屏幕为128X64点。其可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。内置2M中文字型ROM（CGROM）总共提供8192个中文字型（16X16点阵），16K半宽字型ROM（HCGROM）总共提供126个符号字型（16X8点阵），64X16位字型产生RAM（CGRAM），另外绘图显示画面提供个个64X256点的绘图区域（GDRAM），可以和文字画面混合显示。提供多功能指令：画面清除（Display clear）、光标归位（Return home）、显示打开/关闭（Display on/off）、光标显示/隐藏（Cursor on/off）、显示字符闪烁（Display character blink）、光标移位（Cursor shift）、显示移位（Display shift）、垂直画面旋转（Vertical line scroll）、反白显示（By_line_reverse display）、待命模式（Standby mode）。
OCMJ4X8C(128X64)引脚说明（表1）
|
管脚号 |
管脚符号 |
说明 |
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1 |
VSS |
逻辑电源地 |
|
2 |
VDD |
逻辑电源+5V |
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3 |
NC |
无连接 |
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4 |
RS（CS） |
高：数据/低：指令（串行输入的片选） |
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5 |
R/W（SID） |
高：读/低：写（串行数据） |
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6 |
E（SCLK） |
使能端（串行时钟） |
|
7-14 |
DB0-DB7 |
并行数据端 |
|
15 |
PSB |
高：并行/低：串行 |
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16 |
NC |
无连接 |
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17 |
/RST |
系统复位 低电平有效 |
|
18 |
NC |
无连接 |
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19 |
LEDA |
背光电源+5V |
|
20 |
LEDK |
背光电源0V |
硬件电路:
对于该款液晶模块，当PSB端接高电平时，模块将进入并行模式，并行模式又分为8-位和4-位传输模式。当PSB段接低电平时，模块将进入串行模式。该设计采用4线串行输入方式，所以将PSB端接地。并将背光电源端LEDA接电源+5V，LEDK接地。
然后，将S3C4510B的IO口分别与液晶模块相接如下：IO3—SCLK、IO5—CS、IO7—SID、IO9—/RST。这里要注意的是需要通过软件设置S3C4510B相应的特殊功能寄存器，将IO3，IO5，IO7，IO9设置为输出模式。硬件连接图如图1所示：
图1：硬件连接图
4 软件实现
软件开发环境为ARM SDT V2.5。程序分为两部分：首先为ARM初始化，使用汇编语言书写。然后才是用C语言书写的显示主程序。
下面分别将两部分结合原代码略加说明。
汇编语言部分：
IOPMOD EQU 0x3FF5000 ；定义IO口模式寄存器
IOPDATA EQU 0x3FF5008 ；定义IO口数据寄存器
IMPORT Main
AREA Init,CODE,READONLY
ENTRY
LDR R0, =0x3FF0000
LDR R1, =0xE7FFFF80 ；配置SYSCFG，片内4Kcache,4KSRAM
STR R1, [R0]
LDR SP, =0x3FE1000 ；SP指向4KSRAM的尾地址，堆栈向下生成
LDR R0, =0X3FF5000
LDR R1, =0X000002A8 ；设置IO3，IO5，IO7，IO9为输出模式
STR R1,[R0]
BL Main
B .
END
C语言部分：因篇幅有限，这里就不完整的给出源程序了，只列出几个子函数。
#include "typDef.h"
#define IOPMOD (*(volatile unsigned *)0x03FF5000)
#define IOPDATA (*(volatile unsigned *)0x03FF5008)
/*定义子函数如下*/
void clr_lcd_rst(void){ IOPDATA &=0XFDFF;} 清零复位引脚
void set_lcd_rst(void){ IOPDATA |=0X0200;} 置位复位引脚
void clr_lcd_sclk(void){IOPDATA &=0XFFF7;} 时钟端置低
void set_lcd_sclk(void){IOPDATA |=0X0008;} 时钟端置高
void clr_lcd_sid(void){IOPDATA &=0XFF7F;} 串行输出数据0
void set_lcd_sid(void){IOPDATA |=0X0080;} 串行输出数据1
void clr_lcd_cs(void){IOPDATA &=0XFFDF;} 清零使能端
void set_lcd_cs(void){IOPDATA |=0X0020;} 置位使能端
void print_led_p0(void){IOPDATA |=0X0001;} 使led0亮
void print_led_p1(void){IOPDATA |=0X0002;} 使led1亮
void off_led_p0(void){IOPDATA &=0XFFFE;} 使led0灭
/*液晶初始化部分*/
void Init_lcd(void)
{set_lcd_rst();
delay(4);
write_lcd(0,0x01); 清除显示
delay(4);
write_lcd(0,0x0c); 显示状态设置
delay(4);
write_lcd(0,0x30); 设置为8位控制接口
delay(4);
}
图2：串行写操作时序图
程序严格按照串行的写操作时序（如图2所示）。此外应该注意当模块在接受指令前，微处理器必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取BF标志时BF需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查BF标志，那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成，指令执行的时间请参考指令表中的个别指令说明。
5结束语：
本文介绍的方法可以实现汉字字符，英文字母，图形显示。除了上述的静态显示方式外，还可以通过编程来实现字符的动态显示及一些特效（如字符的移动，渐变，闪烁）显示。达到了与内置ＬＣＤ控制器相同的功能。
6创新点
本文的创新之处在于通过使用ARM微处理器的4个通用I/O口就达到了控制液晶模块显示的功能，节省了硬件资源，仅仅增加了少量软件代码，为人机交互界面中的LCD控制驱动与接口提供了一种实用方案。
参考文献：
[1]黄信兵，阎勤劳，孙晶，田泽。基于Linux的嵌入式LCD设计[J]。微计算机信息，2006，8-2：157-159。
[2]张亚华，王建玲。C51在液晶显示模块编程控制中的应用[J]。河南机电高等专科学校学报，2006，1-1：17-19。
[3]李驹光，聂雪，江泽明，王兆卫。ARM应用系统开发详解[M]。北京：清华大学出版社，2003年12月。
[4]李维是，郭磊。液晶显示技术[M]。北京：电子工业出版社，2000。
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