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VFD 的簡(jiǎn)單介紹
VFD 是指真空熒光顯示器，是 Vacuum Fluorescent Display 的縮寫(xiě)，利用電子撞擊玻璃基板上的熒光粉而發(fā)光，通過(guò)VFD上面的各個(gè)亮點(diǎn)的組合一起發(fā)亮來(lái)顯示字符，數(shù)字，特定的圖標(biāo)等等。由于VFD的顯示，清晰 明亮 低工耗等特點(diǎn)被廣泛用于家用電器，儀器設(shè)備，自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備等上面，用來(lái)顯示數(shù)字信息如溫度，字符信息 如：名稱 和一些標(biāo)記指示信息。有關(guān)VFD的硬件結(jié)構(gòu)，工作原理，在網(wǎng)上有很多的介紹，在官方網(wǎng)站可以很容易的找到非常準(zhǔn)確的介紹。VFD原理及使用請(qǐng)?jiān)诒菊鞠螺d
DVD視盤機(jī)的VFD顯示典型硬件電路
 VFD的硬件電路可根據(jù)VFD屏的SPEC了解其需要驅(qū)動(dòng)的段，位，選擇相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)IC，常用的包括PT6312，PT6311，PT6311相對(duì)驅(qū)動(dòng)的段，位多些，可連接的按鍵也多些。驅(qū)動(dòng)電路的外圍元件參數(shù)參照PT6311，PT6312的SPEC即可，需要注意的是，6312，6311有很多品牌均可通用，不同品牌的驅(qū)動(dòng)注意其振蕩電阻阻值的差異，其余基本相同，另外在電路半設(shè)計(jì)中驅(qū)動(dòng)電壓+5V的去藕電容盡量靠近IC，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線（DATA，STB，CLK）各連接一個(gè)101瓷片到地，保證IC，數(shù)據(jù)線不受干擾或減輕干擾。
VFD顯示屏的供電
 VFD顯示屏的供電包括交流~3V3燈絲電壓和驅(qū)動(dòng)芯片需要的-21V~-27V以及+5V，上圖是典型的變壓器次級(jí)供電處理電路。
還有一種方法是用直流逆變得到或者使用開(kāi)關(guān)電源，現(xiàn)在市場(chǎng)上很多專門的DVD開(kāi)關(guān)電源，滿足DVD解碼板以及VFD顯示的電源要求，電源組包括：+5V，±12V，-21V，~3V3，有些還帶常用集成功放的電源，使用他們也非常方便。筆者設(shè)計(jì)的TOPAV-2008開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其VFD供電采用了直流逆變交流的方式，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔，使用方便，詳細(xì)可到單片機(jī)音響技術(shù)網(wǎng)了解。
VFD 的軟件控制驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
前面說(shuō)過(guò)VFD用途廣泛，所以就非常有必要搞清楚如何通過(guò)軟件去驅(qū)動(dòng)它了，怎樣讓VFD顯示我們要顯示的內(nèi)容，這就是一個(gè)程序員要思考的問(wèn)題了，也是本文的目力所在。市場(chǎng)上有很多電子產(chǎn)品都要用到VFD，其中目前比較火熱的數(shù)字電視，機(jī)頂盒（DVB）還有DVD上面都在使用VFD顯示。要想讓VFD正常的工作還要依賴一個(gè)工作的平臺(tái)，比如說(shuō)，你是在 Sunplus平臺(tái)上，還是在Cheertek，Ali,ST,MTK,ESS的等平臺(tái)上做。要讓程序能高效的工作，并且具備最大可能性的移植和擴(kuò)展性是非常重要的，例如讓一個(gè)VFD的驅(qū)動(dòng)模塊同時(shí)可以在 Sunplus,cheertek,Ali等多個(gè)平臺(tái)上工作，也可以能在其它單片機(jī)上工作，只要它能支持 C語(yǔ)言編程。為了讓整個(gè)模塊更加的模塊化，我們就需要對(duì)整個(gè)模塊進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)份。哎！廢話少說(shuō)，太激動(dòng)了。
驅(qū)動(dòng)三步走
我們把VFD的驅(qū)動(dòng)分成三步或三部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能：
第一步：上層接口,用于適應(yīng)市場(chǎng)上不同公司和種類的VFD。
第二步：中間層 ,VFD各中顯示功能的的實(shí)現(xiàn)，用語(yǔ)滿足顯示需求。例如：一般顯示，閃動(dòng)， 滾動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，等....
第三步：平臺(tái)接口,用于實(shí)現(xiàn)和各個(gè)平臺(tái)之間的接口，主要是和CPU的通信。
基于上面的構(gòu)想，下面就來(lái)分步實(shí)現(xiàn)它
簡(jiǎn)單的介紹一下實(shí)現(xiàn)環(huán)境：
編譯環(huán)境：GCC
語(yǔ)言 ：C
測(cè)試平臺(tái)：Cheertek（CT219,909）,和Ali（Ali3330,3329）（DVB的外部顯示，用來(lái)顯示電臺(tái)名稱等等…）
VFD硬件：CS16312。
第一步:建立通用接口：用于適應(yīng)市場(chǎng)上不同公司和種類的VFD 8段編碼在開(kāi)始寫(xiě)成程序?qū)崿F(xiàn)之前，先了解字符顯示的原理，字符是根據(jù)8段編碼的方式在VFD上面顯示的，當(dāng)然也有更多段的編碼方式。8段編碼用一個(gè)字節(jié)來(lái)描述一個(gè)ASCII字符，對(duì)擴(kuò)展的ASCII 碼如包含德語(yǔ)，法語(yǔ)等就要用到更多段的編碼，也就是用多個(gè)字節(jié)來(lái)表示一個(gè)字符。
在一個(gè)八段編碼的VFD中，把8段分別定義為 a,b,c,d,e,f,g,h段，用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示就是
h g f e d c b a
h是字節(jié)的最高位，a是字節(jié)的最低位。
顯示字符的原理如下：
 VFD常用字母的寫(xiě)法
“米”字8和8的區(qū)別請(qǐng)注意有不同根據(jù)上面的原理，0 表示熄滅，1 表示點(diǎn)亮，可以得出，8段分別點(diǎn)亮后的對(duì)應(yīng)編碼是：
8段的每一段對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的一個(gè)位的：
h : 1000 0000 ---> 0x80
g : 0100 0000 ---> 0x40
f : 0010 0000 ---> 0x20
e : 0001 0000 ---> 0x10
d : 0000 1000 ---> 0x08
c : 0000 0100 ---> 0x04
b : 0000 0010 ---> 0x02
a : 0000 0001 ---> 0x01
根據(jù)上面的每段編碼，如果要顯示字符 'A' 需要同時(shí)點(diǎn)亮a,b,c,e,f,g段并且d段熄滅，這樣一個(gè) 'A' 的字符輪廓就出來(lái)了，如上圖”AbCd”中的'A'，所以的字母A的編碼是0111 0111 也就是把相應(yīng)要點(diǎn)亮的段編碼或起來(lái)就可以了'A'的編碼值 = a|b|c|e|f|g 各個(gè)段的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
7 6 5 4 3 2 1 0
h g f e d c b a
0 1 1 1 0 1 1 1
通過(guò)上面的分析可以在程序中用如下宏來(lái)重新定義VFD的8段
#define SEG_A 0x01
#define SEG_B 0x02
#define SEG_C 0x04
#define SEG_D 0x08
#define SEG_E 0x10
#define SEG_F 0x20
#define SEG_G 0x40
#define SEG_H 0x80
通過(guò)上面的分析和段定義可以為字符'A' 做如下定義：
#define CHAR_A SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_E|SEG_F|SEG_G
根據(jù)上面的分析定義，我可以為26個(gè)字母，和10個(gè)數(shù)字字符做完整的定義 如下：
#define NUM_0 SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F
#define NUM_1 SEG_B|SEG_C
#define NUM_2 SEG_A|SEG_B|SEG_D|SEG_E|SEG_G
#define NUM_3 SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_G
#define NUM_4 SEG_B|SEG_C|SEG_F|SEG_G
#define NUM_5 SEG_A|SEG_C|SEG_D|SEG_F|SEG_G
#define NUM_6 SEG_A|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define NUM_7 SEG_A|SEG_B|SEG_C
#define NUM_8 SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define NUM_9 SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_A SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_a CHAR_A
#define CHAR_B SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_b CHAR_B
#define CHAR_c SEG_D|SEG_E|SEG_G
#define CHAR_C SEG_A|SEG_D|SEG_E|SEG_F
#define CHAR_d SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_G
#define CHAR_D CHAR_d
#define CHAR_E SEG_A|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_e CHAR_E
#define CHAR_F SEG_A|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_f CHAR_F
#define CHAR_g NUM_9
#define CHAR_G NUM_9
#define CHAR_H SEG_B|SEG_C|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_h CHAR_H
#define CHAR_I NUM_1
#define CHAR_i NUM_1
#define CHAR_L SEG_D|SEG_E|SEG_F
#define CHAR_l CHAR_L
#define CHAR_N SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_E|SEG_F
#define CHAR_n SEG_B|SEG_C|SEG_E|SEG_F|SEG_H
#define CHAR_O NUM_0
#define CHAR_o SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_G
#define CHAR_P SEG_A|SEG_B|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_p LETT_P
#define CHAR_r SEG_E|SEG_G
#define CHAR_R CHAR_r
#define CHAR_S SEG_A|SEG_C|SEG_D|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_t SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_T LETT_t
#define CHAR_U SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F
#define CHAR_Y SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_F|SEG_G
#define CHAR_G SEG_G
#define CHAR_BLANK 0x00
上面為基本的字符數(shù)字都做了編碼定義，以后就可以通過(guò)編碼來(lái)指代這些字符，如一個(gè)字符串 “Hello world” 等于 CHAR_H+CHAR_e+CHAR_l+CHAR_l+CHAR_BLANK+CHAR_w+CHAR_O
CHAR_r+CHAR_l+CHAR_d.
用數(shù)組表示：
char str_hw[11]={CHAR_H,CHAR_e,CHAR_l,CHAR_l,CHAR_BLANK,CHAR_w,CHAR_O
CHAR_r,CHAR_l,CHAR_d};
顯示原理
到目前為止，我們還只是對(duì)基本字符和數(shù)字進(jìn)行了邏輯上的編碼，和怎樣生成一個(gè)字符串，這些多還僅僅是個(gè)開(kāi)始，要想在VFD上面顯示”hello world” 還有很多事情要做，接下來(lái)我們就要了解 VFD是如何顯示字符的。
VFD要顯示字符還要通過(guò)一塊VFD驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，VFD本身只能顯示就像電腦的顯示器一樣，要想讓它顯示內(nèi)容還要通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片加上周邊驅(qū)動(dòng)電路共同來(lái)完成顯示的任務(wù)。在DVB，DVB和其它用到VFD的電子產(chǎn)品中都會(huì)有一塊VFD的電路板，通常叫VFD板（VFD panel）或前面板（Front panel）這塊電路板就是由VFD驅(qū)動(dòng)芯片，周邊驅(qū)動(dòng)電路和VFD組成。在目前的市場(chǎng)中VFD驅(qū)動(dòng)芯片種類很多，但標(biāo)準(zhǔn)一樣。VFD通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與驅(qū)動(dòng)芯片相連，來(lái)完成驅(qū)動(dòng)芯片的顯示任務(wù)，而驅(qū)動(dòng)芯片的的任務(wù)是通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)（如 Ali的 3329主芯片）獲得的。在實(shí)際的編程過(guò)中，只需要通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)上的主芯片（CPU）來(lái)控制VFD板上的驅(qū)動(dòng)芯片從而完成一個(gè)顯示任務(wù)，或其他任務(wù)，平臺(tái)系統(tǒng)上的主芯片（CPU）一般是通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三線串口來(lái)與VFD驅(qū)動(dòng)芯片連接。上面簡(jiǎn)單的介紹了主板CPU，驅(qū)動(dòng)芯片和VFD之間的關(guān)系，具體的細(xì)節(jié)可以在相應(yīng)的DATA SHEET或spec.中找到，或從硬件工程師那看到詳細(xì)的電路連接狀況，對(duì)相互協(xié)調(diào)工作就會(huì)有比較深刻的認(rèn)識(shí)。哎！又羅嗦了
透過(guò)CPU控制VFD驅(qū)動(dòng)芯片，VFD驅(qū)動(dòng)芯片(16312)的內(nèi)部框圖如下：
在上面的框圖中，可以看到一個(gè)顯示存儲(chǔ)器（Display RAM）正是通過(guò)這個(gè)顯示寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能的，顯示寄存器中的一個(gè)字節(jié)可以描述一個(gè)字符，顯示寄存器中的一位映射到VFD顯示屏中的一個(gè)亮點(diǎn)，也就是說(shuō)如果向顯示寄存器中的一個(gè)被映射的位寫(xiě) 1，那么在VFD顯示屏中的相應(yīng)的亮點(diǎn)就會(huì)被點(diǎn)亮，相反寫(xiě) 0 VFD顯示屏中的相應(yīng)的亮點(diǎn)就會(huì)被熄滅。通過(guò)向顯示寄存器中寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，來(lái)顯示一個(gè)基本字符，寫(xiě)入若干個(gè)字節(jié)可以顯示一個(gè)字符串。顯示寄存器透過(guò)段位在芯片外引出引腳然后連到VFD上，顯示寄存器到VFD的映射就是這樣通過(guò)硬件連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常由于驅(qū)動(dòng)芯片的各個(gè)引腳可以根據(jù)自己的需要有選擇的選用，線路的連接會(huì)有細(xì)微的變化，使得VFD的各個(gè)亮點(diǎn)映射到顯示寄存器的具體的地址也會(huì)有一些細(xì)微差別，想要在VFD上任意位置為開(kāi)始顯示一個(gè)任意一個(gè)字符串，和點(diǎn)亮VFD上面的任意一點(diǎn)，程序員必須就必須知道和計(jì)算出在一塊確定的VFD驅(qū)動(dòng)板上，VFD上的每個(gè)亮點(diǎn)映射到了顯示寄存器中的什么地址位，從而決定向顯示寄存器的什么地址寫(xiě)數(shù)據(jù)，所以定義VFD上面的每個(gè)亮點(diǎn)在DISPLAY RAM中的地址，從右往左，VFD上面的所有亮點(diǎn)由若干個(gè)8段和icon組成：例如：
下面 N1_ 代表第一個(gè)8段
#define N1_SEG_A_ADDR 0x02
#define N1_SEG_A_DATA 0x04
//上面定義的意思是：
//1. 8段中 A 段在顯示寄存器中的字節(jié)地址即這個(gè)亮點(diǎn)映射到了顯示存儲(chǔ)器中的第幾個(gè)字// 節(jié) （例如 0x02 第二個(gè)字節(jié)）.
//2. A段映射到顯示寄存器的某個(gè)字節(jié)的第幾位（例如：0x04 即 0000 0100 8位中的第//
三位，也就是有置 1 的位）
//上面的定義描述了，從左往右，VFD第一個(gè)8段中的
A段映射到顯示寄存器中第2個(gè)字節(jié)中的//第三位，也就說(shuō)，如果把顯示寄存器中的第二個(gè)字節(jié)中的第三位置
1，那么VFD第一個(gè)8段中//的 A段就會(huì)被點(diǎn)亮，即向顯示寄存器中的 N1_SEG_A_ADDR 地址處 寫(xiě)入N1_SEG_A_DATA。
//下面可以依次定義VFD上面的各個(gè)亮點(diǎn)和ICON。
//注意：關(guān)于宏定義的值（如：0x02,0x04）從哪里來(lái)，將會(huì)在后面講到，其實(shí)是要再寫(xiě)程序//來(lái)測(cè)試出各個(gè)亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地址，或從相關(guān)SPEC中得到。驅(qū)動(dòng)完成以后，對(duì)于不不同的VFD只//要添上值就可以了。
#define N1_SEG_B_ADDR 0x02
#define N1_SEG_B_DATA 0x08
#define N1_SEG_C_ADDR 0x02
#define N1_SEG_C_DATA 0x40
#define N1_SEG_D_ADDR 0x03
#define N1_SEG_D_DATA 0x08
#define N1_SEG_E_ADDR 0x03
#define N1_SEG_E_DATA 0x04
#define N1_SEG_F_ADDR 0x03
#define N1_SEG_F_DATA 0x40
#define N1_SEG_G_ADDR 0x03
#define N1_SEG_G_DATA 0x30
#define N1_SEG_H_ADDR 0x00
#define N1_SEG_H_DATA 0x00
............................
// Icon Define
#define VFD_TITLE_ADDR 0x00
#define VFD_TITLE 0x00
#define VFD_CHAPTER_ADDR 0x00
#define VFD_CHAPTER 0x00
#define VFD_HOUR_ADDR 0x00
#define VFD_HOUR 0x00
#define VFD_HOUR_COL_ADDR 0x02
#define VFD_HOUR_COL 0x01
...............................
上面對(duì)VFD上的各個(gè)亮點(diǎn)做了定義，但我們還需要建立一個(gè)映射表方便在調(diào)用各個(gè)段定義。
BYTE ADDRESS_MAPPING[] =
{ N1_SEG_A_ADDR, N1_SEG_B_ADDR, N1_SEG_C_ADDR, N1_SEG_D_ADDR,N1_SEG_E_ADDR,
N1_SEG_F_ADDR,N1_SEG_G_ADDR,0,
N1_SEG_A_DATA, N1_SEG_B_DATA, N1_SEG_C_DATA, N1_SEG_D_DATA,N1_SEG_E_DATA,
N1_SEG_F_DATA,N1_SEG_G_DATA,0,
.................
.................
};
根據(jù)三部分的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)思想，我們把VFD驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)串行接口與CPU的通信劃分到整個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的第三部分，第一步所要做的是建立一個(gè)邏輯上與硬件無(wú)關(guān)公共接口。根據(jù)上面對(duì)顯示寄存器的分析，我們可以建立一個(gè)數(shù)組用來(lái)映射驅(qū)動(dòng)芯片中的顯示寄存器，上面的 16 X 11 顯示存儲(chǔ)器可以顯示 22 個(gè)字節(jié)，所以我們可以做如下定義：
BYTE 16312_DisplayRam[22];
第二步：中間層 ：VFD各種顯示功能的的實(shí)現(xiàn)，用于滿足顯示需求。
在這部分主要根據(jù)第一層的公共接口和在第三層的驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)VFD的各種顯示功能，所以這部分主要是調(diào)用第三層的驅(qū)動(dòng)函數(shù)來(lái)處理第一層的數(shù)據(jù)，或著說(shuō)是將第一層的信息根據(jù)顯示需求通過(guò)第三層發(fā)送給VFD驅(qū)動(dòng)芯片中去。對(duì)于一個(gè)VFD首先要具備對(duì)一個(gè)條信息的基本顯示功能，下面將介紹如何顯示一個(gè)字符串”Hello world”，要想同時(shí)完全顯示這個(gè)字符串，首先VFD上面必須要有11個(gè)8段，就是硬件支持同時(shí)顯示11個(gè)字符的VFD，如果不夠后面的字符就回丟失。
實(shí)現(xiàn)一個(gè)過(guò)程將字符串解析到 16312_DisplayRam 中。
void ParseStringToRamMapping(char *Str,BYTE Strcount)
{
BYTE i,j;
for(i=0;i {
for(j=0;j<8;j++)
{
if(Str[i+1] & (0x01 << j))
16312_DisplayRam[ ADDRESS_MAPPING[i*16+j] ] |= ADDRESS_MAPPING[i*16+8+j];
else
16312_DisplayRam[ ADDRESS_MAPPING[i*16+j] ] &= ~ADDRESS_MAPPING[i*16+8+j];
}
}
}
//得到當(dāng)前在VFD上正在顯示的信息
void ParseRamMappingToString()
{
}
//將"Hello world"解析到16312_DisplayRam中。
ParseStringToRamMapping(str_hw,11);
//將 16312_DisplayRam 寫(xiě)到 VFD的RAM中去。
Write_Datas(16312_DisplayRam,NULL,22);
在主程序 polling的時(shí)候 呼叫Write_Datas方法將16312_DisplayRam最終寫(xiě)到VFD驅(qū)動(dòng)芯片的顯示RAM中之后，在調(diào)用 Start_VFD();VFD上就會(huì)顯示出 “Hello world” 了。
在第二層中的內(nèi)容主要是顯示功能的實(shí)現(xiàn)和邏輯控制，程序?qū)懫饋?lái)可以根據(jù)實(shí)際需求靈活多變，而第一部分和第三部分的內(nèi)容則相對(duì)穩(wěn)定。所以也可以實(shí)現(xiàn)類似下面的函數(shù)來(lái)實(shí)時(shí)控制VFD的顯示：
void ShowMessagesOnVFD(char *Str,BYTE Strcount)
{
ParseStringToRamMapping(Str, Strcount);
Write_Datas(16312_DisplayRam,NULL,22);
Start_VFD();
}
或者
void PrintMessagesOnVFD(char *Str,BYTE Strcount)
{
ParseStringToRamMapping(Str, Strcount);
Write_Datas(16312_DisplayRam,NULL,22);
Start_VFD();
}
第三步：平臺(tái)接口：用于實(shí)現(xiàn)和各個(gè)平臺(tái)之間的接口，主要是和CPU的通信。
在第三部分主要實(shí)現(xiàn)CPU與VFD驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)串行接口通信的問(wèn)題。
CPU通過(guò)串行接口控制VFD的關(guān)閉和顯示，VFD的亮度，顯示存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)，按鍵掃描等。在上面的圖中可以看到，串口有四線，STB，CLK，Din,Dout但在實(shí)際電路中 Din和Dout連接在一起使用，所有又叫三線串口。
STB ：片選信號(hào)線 在上升或下降沿初始化串行接口隨后等待接收
指令STB 為低后的第一個(gè)字節(jié)作為指令，當(dāng)處
理指令時(shí)當(dāng)前其它處理被終止，當(dāng)STB 為高
時(shí)CLK被忽略。
CLK ：時(shí)鐘信號(hào)線。在上升沿讀取串行數(shù)據(jù)下降沿輸出數(shù)據(jù)。
Din ：數(shù)據(jù)輸入。
Dout ：數(shù)據(jù)輸出。
串口通信 和 GPIO
了解VFD 用到的 IO 口，通過(guò)一臺(tái)整機(jī)的電路圖，或從PCB板上用萬(wàn)能表測(cè)出VFD串行接口連接到CPU上的引腳，然后根據(jù)CPU的SPEC得到映射到的IO接口，完整的說(shuō)應(yīng)該是GPIO（General Purpose Input/Output的縮寫(xiě)即通用輸入輸出接口，支持 I2C, 串行總線等協(xié)議 ）。
如：Ali 3330
#define GPIO_VFD_STB 17
#define GPIO_VFD_SDA 22 //Din 和 Dout
#define GPIO_VFD_CLK 16
上面的定義可以理解為：VFD STB 連接到了 主板CPU 上的IO 17
VFD SDA 連接到了 主板CPU 上的IO 22
VFD CLK 連接到了 主板CPU 上的IO 16
知道了連接所用的IO后，就可以同過(guò)VFD串行接口向VFD驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送收據(jù)和控制信息，向顯示寄存器，鍵掃寄存器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)但，但首先要能夠通過(guò)軟件控制各個(gè)IO接口，也就是可以通過(guò)軟件設(shè)置各個(gè)GIO的電位，例如：把 GPIO 17 拉高到+5伏，或拉低到-5伏，如果有確定的平臺(tái)系統(tǒng)，則相應(yīng)的平臺(tái)會(huì)提供相應(yīng)的GPIO操作接口
例如 Cheertek909
HAL_WriteGPIO(GPIO_VFD_STB,1); //向PGIO 17 寫(xiě) 1 輸出高電位
HAL_WriteGPIO(GPIO_VFD_STB,0); //向PGIO 17 寫(xiě) 0 輸出低電位
HAL_ReadGPIO(GPIO_VFD_SDA)?1:0; //讀GPIO
Ali3330
#define HAL_GPIO_BIT_SET(pos, val) \
do {osal_interrupt_disable(); \
((pos < 32) \
? HAL_GPIO_WRITE((HAL_GPIO_READ() & ~(1 << (pos))) | ((val) << (pos))) \
: HAL_GPIO1_WRITE((HAL_GPIO1_READ() & ~(1 << (pos - 32))) | ((val) << (pos - 32)))); \
osal_interrupt_enable(); \
} while (0)
如沒(méi)有完成的平臺(tái)系統(tǒng)，沒(méi)有GPIO接口，就需要首先根據(jù)CPU的SPEC，實(shí)現(xiàn)GPIO的輸入輸出子程序，這部分程序因主IC不同而不同，也不是本文討論的重點(diǎn)。
例如： Cheertek909
void HAL_WriteGPIO(BYTE bGroup, DWORD dwPort, BYTE bValue)
{
.............
dwDesiredPort = (dwDesiredPort << 8);
.............
REG_PLAT_GPA_IO_DIR_CONTROL &= ~(dwDesiredPort);
............
}
// 909S: define GPIO registers
#define REG_PLATFORM_GPIO_BASE (IO_START+0x330)
// 80000330
#define REG_PLAT_GPA_CLEAR (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x00))) //
0330 (909S)
#define REG_PLAT_GPA_SET (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x04))) //
0334 (909S)
#define REG_PLAT_GPA_IO_DIR_CONTROL (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x08))) //
0338 (909S)
#define REG_PLAT_GPIO_INT_CONFIGURATION (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x0c))) //
033c
#define REG_PLAT_GPCDE_CLEAR (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x10))) //
0340 (909S)
#define REG_PLAT_GPCDE_SET (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x14))) //
0344 (909S)
#define REG_PLAT_GPCDE_IO_DIR_CONTROL (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x18))) //
0348 (909S)
#define REG_PLAT_GPF_CLEAR (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x1c))) //
034c (909S)
#define REG_PLAT_GPF_SET (*((volatile DWORD *) (REG_PLATFORM_GPIO_BASE+0x20))) //
0360 (909S)
通過(guò)上面的了解，假設(shè)現(xiàn)在用的是 ALI的平臺(tái)，我們就可以定義如下的宏來(lái)操作GPIO的狀態(tài)
#Define ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO) \
HAL_GPIO_BIT_SET(GPIO,1)
#Define ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO) \
HAL_GPIO_BIT_SET(GPIO,0)
接下來(lái)我們就可以測(cè)試上面的代碼了，可以分別對(duì)三個(gè)GPIO分別輸出高低電位，然后用示波器觀察波形，是否正確。如果工作正常，接下來(lái)就可以根據(jù)串行協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸了。其中主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù)，一次傳輸一個(gè)二進(jìn)制位即一個(gè)BIT和一次傳輸一個(gè)字節(jié)。
從圖中可以看出，根據(jù)串行協(xié)議，在傳輸開(kāi)始要用STB選通，讓STB進(jìn)入低電位狀態(tài)，說(shuō)明串口數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始，CLK有效，SDA上的數(shù)據(jù)有效果，為高電位，傳輸終止SDA，SDA無(wú)效，當(dāng)STB從一個(gè)低電位到一個(gè)高電位的過(guò)程中，SDA傳輸一個(gè)或多字節(jié)，SCK為高電位時(shí)即上升沿時(shí)，SDA接收數(shù)據(jù)即CPU向VFD CHIP DRIVER寫(xiě)入數(shù)據(jù)，SDA傳輸一個(gè)BIT。STB控制信號(hào)控制字節(jié)的傳輸，SCK時(shí)鐘信號(hào)控制位的傳輸，一個(gè)STB周期，傳輸一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，一個(gè)CLK周期為一個(gè)BIT的讀寫(xiě)信號(hào)。根據(jù)上面的分析，我們可以寫(xiě)出如下代碼：
寫(xiě)一個(gè)位：
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_CLK);
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_SDA);
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_CLK);
寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)：
void Write_OneByte(BYTE bValue)
{
BYTE i=0;
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB); //傳輸多個(gè)字節(jié)，STB控制移到函數(shù)外，即傳輸
//沒(méi)有終止。
for(i=0;i<8;i++)
{
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_CLK);
if(bValue & 0x01)
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_SDA);
else
ALI_SET_GPIO_Low(GPIO_VFD_SDA);
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_CLK);
bValue>>=1;
}
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_STB); //傳輸多個(gè)字節(jié)，STB控制移到函數(shù)外。
}
一次傳輸多個(gè)字節(jié)：
void Write_Datas(BYTE bcount,BYTE *pBValue)
{
BYTE i;
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB);
for(i=0;i {
Write_OneByte(pBValue[bcount]);
}
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_STB);
}
上面的代碼實(shí)現(xiàn)了如何根據(jù)串口協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)即向串口發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程，但這還不是一個(gè)完整的傳輸過(guò)程，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程應(yīng)該是，一個(gè)具體的數(shù)據(jù)塊從一個(gè)地方傳輸?shù)揭粋�(gè)指定的地方，一般數(shù)據(jù)的傳輸都是從一個(gè)芯片中的一個(gè)寄存器傳輸?shù)搅硪粋�(gè)寄存器或從RAM的一個(gè)地方到另一個(gè)地方，和從不同芯片中的不同寄存器互相傳輸，通信協(xié)議用的最多的是 I2C協(xié)議這里重點(diǎn)是串口協(xié)議，無(wú)論用什么協(xié)議，多需要知道目地地址，這些都可以從相關(guān)芯片SPEC中得到，在串行協(xié)議中，一個(gè)STB的上升或下降沿初始化串行接口，當(dāng)STB為低電位后，CLK有效，SDA開(kāi)始接收數(shù)據(jù)并且第一個(gè)字節(jié)為指令。有關(guān)16312的個(gè)指令定義如下：
#define COMMAND_WRITEDISPLAY 0x40
#define COMMAND_READKEY 0x42
#define COMMAND_ADDRESS 0xc0
#define COMMAND_DISP_MODE 0x02
#define COMMAND_CTRL_MODE 0x8f
//重寫(xiě)上面的函數(shù)
void Write_Datas(BYTE *pSour,BYTE *pDest,BYTE bcount)
{
BYTE i;
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB); //如果已經(jīng)在下降沿，移去
Write_OneByte(COMMAND_WRITEDISPLAY);
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_STB);
for(i=0;i<4;i++){}
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB); //如果已經(jīng)在下降沿，移去
Write_OneByte(COMMAND_ADDRESS); //參數(shù)也可以由pDest取得
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_STB);
for(i=0;i<4;i++){}
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB);
for(i=0;i {
Write_OneByte(pBValue[bcount]);
}
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_STB);
for(i=0;i<4;i++){}
}
//設(shè)置VFD工作模式，和開(kāi)啟VFD。
void Start_VFD(void)
{
BYTE i;
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB); //如果已經(jīng)在下降沿，移去
Write_OneByte(COMMAND_DISP_MODE);
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(GPIO_VFD_STB);
for(i=0;i<4;i++){}
ALI_SET_GPIO_LOW(GPIO_VFD_STB); //如果已經(jīng)在下降沿，移去
Write_OneByte(COMMAND_DISP_MODE);
ALI_SET_GPIO_HEIGHT(COMMAND_CTRL_MODE);
for(i=0;i<4;i++){}
}
到現(xiàn)在我們已基本實(shí)現(xiàn)了串行通信的部分基本功能主要是向串口發(fā)送數(shù)據(jù)，接下來(lái)將實(shí)現(xiàn)如何從串行總線上接收數(shù)據(jù)另外有關(guān)VFD的各種顯示功能將在第二部分實(shí)現(xiàn)。
VFD驅(qū)動(dòng)的完整代碼文件
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