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液晶显示控制器SED1335 的应用


液晶显示控制器 SED1335 的应用   王鑫,傅丰林,陈健   (西安电子科技大学 104 实验室,陕西西安 710071)     1 引言       近年来,现代科学技术的发展日新月异,方便实用性已成为现代人生活和工作更为关注的话题。与此 同时,电子产品越来越向智能化、小型化、人性化、低功耗等方面发展。而液晶显示屏的兴起,为上述要 求的实现提供了可能。液晶显示模块正以其

显示直观、便于操作、价格低的特点逐渐被许多厂商用作其设 备的显示模块,例如数控机床、医疗仪器设备、销售终端、个人数字助理、掌上电脑、游戏机等产品。液 晶显示屏大致可分为字符式、点阵式,或者单色、彩色等。大多数液晶显示模块都实现了标准化和模块化, 一般采用的通用控制电路有 SED1330/1335、 SED1520、 HD61202 等。 本文介绍的 SED1335 控制器是日本 EPSON 公司生产的一款液晶显示屏控制器,与同类产品相比功能最强。其特点主要是:有较强功能的 I/O 缓冲器; 指令功能丰富;4 位数据并行发送;图形和文本方式混合显示。   2 硬件构成       SED1335 控制器的硬件结构分为接口、控制、显示 3 大部分,如图 1 所示。  

  图 1    SED1335 内部的硬件原理图   2 1 1 接口部分       SED1335 接口部分具有较强功能的 I/O 缓冲器,主要表现在以下 2 个方面:   (1)MPU 访问 SED1335 不需要判断其是否“忙”,SED1335 随时准备接受 MPU 访问并在内部时序下及时地 把 MPU 发来的数据、指令就位。  

(2)SED1335 在接口处设置了适配 8080 系列和 M6800 系列 MPU 的两种操作时序电路,通过引脚的电平设 置,可选择二者之一。       SED1335 的接口部分由指令缓冲器、数据输入缓冲器、数据输出缓冲器和标志寄存器组成。这些缓冲 器通道的选择是由引脚 A0 和读写信号联合控制的。忙标志寄存器是 1 个只读寄存器,它仅有 1 位“忙”标 识位 BF。BF=1 表示控制器正在向显示模块传送有效数据,在传送完 1 行有效显示数据到下 1 行传送开始之 间的间歇内 BF=0。   2 1 2 控制部分       作为 SED1335 控制器的核心,控制部分由振荡器、功能逻辑电路、显示 RAM 管理电路、字符库管理电 路以及产生驱动时序的时序发生器组成。振荡器可以工作在 1MHz~10MHz 之间,能够在很高的工作频率下 迅速地解译 MPU 发来的指令代码,将其参数写到指定的寄存器中,触发相应的逻辑功能电路运行。控制部 分可以管理 64K 显示 RAM,管理内存的字符发生器及外扩的字符发生器 CGRAM 或 EXCGROM。   2 1 3 显示部分       SED1335 将 64K 显示 RAM 分为以下几种显示特性区:       (1)文本显示特性,此 RAM 区专用于文本方式显示,在访问 RAM 区中每个字节的数据都认为是字符代 码。控制器将使用该字符代码确定字符库中字符的所在位置,然后将相应的字模数据传送至液晶显示屏模 块上。在液晶屏上出现该字符的 8×8 点阵块,即文本显示 RAM 的 1 个字节对应显示屏上的 8×8 点阵。       (2)图形显示模块,此 RAM 区专用于图形方式显示。在该显示 RAM 区中每个字节的数据直接被送到液 晶模块上显示。每个位的电平状态决定显示屏上 1 个点显示状态,“1”为显示,“0”为不显示,所以图形 显示 RAM 的 1 个字节对应显示屏上的 8×1 点阵。SED1335 中还有专门的寄存器来控制 2 种显示特性的显示 区。可以用 1 种特性单独显示,也可以通过某种逻辑关系将两种显示特性合成显示,这些都是通过软件指令 设置实现的。       (3)SED1335 内嵌字符发生器 CGRAM,在此字符发生器中固化了 160 种 5×7 点阵字符的字模,此外还 可以外扩字符发生器,可通过不同地址选通内外字符发生器。该控制器主要的引脚及其功能说明见表 1。                                  表 1    SED1335 的部分引脚功能  

引脚名称 

电平  

引脚功能   电源电压   电源地   背光控制电压  

VDD   3.3V~5V  VSS   0V  

EL_ON   0V~5V   A0   RESET   RD   WR   CS  

H/L   D/I=‘H’,表示 DB0~DB7 为显示数据 D/I=‘L’,表示 DB0~DB7 为指令数据  H/L   H/L   H/L   H/L   复位信号,低有效   读操作信号   写操作信号   片选信号  

DB0~DB7 

H/L  

数据线  

3 指令集       SED1335 控制器的指令集如表 2 所示。SED1335 控制器具有 13 条指令,多数指令带有参数,参数值可 由用户根据所控制的液晶显示模块的特征和显示的需要来设置。                    表 2   SED1335 控制器指令  

功能   系统控制 

指令   SYSTEMSET  SLEEPIN  

代码  

说明  

参数值  8   /   1   10   2   2   /   1   1   2   2   /   /  

40H   初始化,显示窗口设置  53H   空闲状态设置   设置开关显示方式   设置显示区域   设置光标形状   设置 CGRAM 起始地址   设置光标移动方向  

DISPON/OFF  59H/58H  SCROLL   CSRFORM   显示操作  CGRAMADR   44H   5DH   5CH  

CSRDIR   4CH-4FH  HDOTSCR   OVLAY   绘制操作  CSRW   CSRR   存储操作  MWRITE   MREAD  

5AH   设置点单元水平移动量  5BH   46H   47H   设置合成显示方式   设置光标地址   读出光标地址  

42H   将数据写入显示缓冲区  43H   从显示缓冲区读出数据 

         SED1335 控制器是应用于 MPU 系统与液晶模块之间的控制电路,它接收来自 MPU 系统的指令与数据, 并产生相应的时序及数据控制模块的显示。A0 为 LCD 控制寄存器的选择输入,分别选通指令输入缓冲器和 数据输入缓冲器,类似于一般字符点阵 LCD 模块的 RS 或 D/I。MPU 把指令代码写入指令输入缓冲器内(即 A0=1),指令的参数数据则随后通过数据输入缓冲器(A0=0)写入。带有参数指令代码的作用之一就是选通 相应的参数寄存器,任一条指令的执行(除 SLEEPIN,CSRDIR,CSRR 和 MREAD 外)都产生在附属参数的输入 完成之后。MPU 也可用写入的新参数与余下的旧参数有效地组合成新的参数组。需要注意的是,在实际使 用指令时,如果该指令具有多个参数,则必须按顺序依次写入各个参数,不能随意省略。尤其在 MPU 操作 SED1335 及其控制的液晶显示模块时,必须首先写入 SYSTEMSET(40H)指令,如果该指令设置出现错误,则 显示必定不正常。      这里,我们着重介绍 CPSDIR、CSRW 和 SCROLL 指令,三者配合使用,具有强大的作图功能。CPSDIR 指 令的作用是规定光标地址指针自动移动的方向。SED1335 所控制的光标地址指针实际也是当前显示 RAM 的 地址指针。当控制器执行完读写操作后,将自动修改光标地址指针。该指令有 4 个参数即 4C/4D/4E/4FH, 分别表示修改的 4 个方向,这样就具有很强的作图功能,是很多液晶控制器所没有的。CSRW 指令设置当前

光标地址。该地址具有 2 个功能:一是作为显示屏上光标显示的当前位置,是作为显示缓冲区的当前地址 指针。SCROLL 指令设置显示 RAM 区各显示区的起始地址以及所占的显示行数,通过对各个显示区的设置来 显示屏管理显示区的结构。   4 SED1335 的应用   4 1 1 在单片机平台的应用       针对单片机平台的硬件设计,SED1335 对于不同的微处理器有一跳线,用来选择 MPU 的类型是 MCS51 或 MC68000 单片机。这里,我们考虑到通用性,采用 80C31 控制 SED1335 来完成对液晶显示模块的控制, 具体接口电路如图 2 所示。  

  图 2    80C31 和 SED1335 控制器接口电路       由于 80C31 内部无存储空间,所以外挂 1 个 32K 的 27256EEPROM 作为外部程序区来存储程序与外部字 库。74LS373 用来锁存地址。液晶显示屏的 8 位数据线 D0~D7 接到 80C31 的外部数据总线 P0.0-P0.7 上, LCD 的读写操作信号直接由单片机的读写信号控制。LCD 的片选信号 CS 接 80C31 的 P2.7(A15),LCD 的 A0 接 80C31 的 P2.0(A8),所以 LCD 的口地址为 0XXXXXX0XXXXXXXXB 或 0XXXXXX1XXXXXXXXB。   4 1 2 在 DSP 平台上的应用       随着数字信号处理理论的逐步成熟及超大规模集成电路技术和计算机的高速发展,运算器的速度越来 越快。特别是网络和数字化信息市场的巨大需求,使数字信号处理技术得到广泛的应用,尤其是数字信号 处理器的使用,加之低价格、高性能 DSP 的出现,已越来越多地被广大研发人员所使用,遍及各个生产领 域,并且日益显示其巨大的优越性。比较而言,传统的单片机受到处理速度的限制,在系统有大量高速实 时数据的情况下就显得更加不适用。为了解决这些问题,本文在单片机平台设计的基础上提出了 1 种基于 DSP 平台的硬件设计以有效地解决以上所遇到的问题,如图 3 所示。  

  图 3    DSP 和 SED1335 控制器接口电路       这里我们选用 TI 公司生产的 TMS320VC5402 型 DSP。该公司生产的 TMS320 系列 DSP 以其独特的哈佛结 构、硬件密集型方案和灵活的指令系统成为数字信号处理器产业中的领先者。其 C5000 系列 DSP 具有功耗 小、高速并行等优点,可以满足众多领域的实时处理要求。尤其是 C5402 更以其独有的高性能、低功耗及 低价位等优势受到业界人士的普遍欢迎。 由于篇幅有限,在电路设计方面与单片机系统相同的部分这里不再 说明。需要说明的是,由于 TMS320VC5402 对不同存储空间有不同的选通信号,用户要根据实际的需要对 SED1335 控制器进行译码控制。   5 总结   本文主要介绍 SED1335 控制器的内部硬件原理以及其指令集的使用方法,给出了以该控制器为核心基 于不同硬件平台的液晶显示控制的硬件设计方案及其实现。以上电路作为我们自行研发的系统显示前端, 已在实际应用中取得了成功。总之,SED1335 控制器具有 64K 大容量缓存区,适用于多种规格的显示屏, 其内部固化的字符发生器可产生 160 种字模并且可以外扩字符发生器,以及通过改变指令参数实现图像的 闪烁、翻转、移动等特点,从总体性能方面而言,大大强于同类型的其他控制器,非常适用于各种液晶显 示屏控制系统的设计需求。   


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