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引 言

　　液晶顯示，穩(wěn)定可靠、成本低、功耗小、控制驅(qū)動(dòng)方便、接口簡(jiǎn)單易用、模塊化結(jié)構(gòu)緊湊，在嵌入式系統(tǒng)中作為人機(jī)界面獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多廠商，如紫晶、冀雅、晶華、信利、蓬遠(yuǎn)等已經(jīng)能夠滿足各種定制液晶顯示的需求；很多著名半導(dǎo)體廠商，如Hitachi、Seiko Epson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相繼推出了許多控制驅(qū)動(dòng)器件。本文以現(xiàn)有的控制驅(qū)動(dòng)器件和液晶顯示器如何構(gòu)成各種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、簡(jiǎn)單易用、性能優(yōu)良的嵌入式人機(jī)界面的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合闡述。

1 液晶顯示及其控制驅(qū)動(dòng)與接口概述

　　液晶顯示LCD(Liquid Crystal Display)，是利用液晶材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生位置變化而遮蔽/通透光線的性能制作成的一種重要平板顯示器件。通常使用的LCD器件有TN型(Twist Nematic，扭曲向列型液晶)、STN型(Super TN，超扭曲向列型液晶)和TFT型(Thin Film Transistor，薄膜晶體管型液晶)。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增強(qiáng)，制作成本也隨之增加。TN和STN型常用作單色LCD。STN型可以設(shè)計(jì)成單色多級(jí)灰度LCD和偽彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。TN和STN型LCD，不能做成大面積LCD，其顏色數(shù)在218種以下。218種顏色以下的稱為偽色彩，218種及其以上顏色的稱為真彩色。TFT型可以實(shí)現(xiàn)大面積LCD真彩顯示，其像素點(diǎn)可以做成0.3mm左右。TFT-LCD技術(shù)日趨成熟，長(zhǎng)期困擾的難題己獲解決：視角達(dá)170°，亮度達(dá)500cd/m2(500尼特)，顯示器尺寸達(dá)101.6cm(40in)，變化速度達(dá)60幀/s。[1~3]

　　進(jìn)行LCD設(shè)計(jì)主要是LCD的控制/驅(qū)動(dòng)和與外界的接口設(shè)計(jì)�？刂浦饕�是通過(guò)接口與外界通信、管理內(nèi)/外顯示RAM，控制驅(qū)動(dòng)器，分配顯示�舅|磺�动主要是根据控制器要求，驱动LCD進(jìn)行顯示。控制器還常含有內(nèi)部ASCII字符庫(kù)，或可外擴(kuò)的大容量漢字庫(kù)。小規(guī)模LCD設(shè)計(jì)，常選用一體化控制/驅(qū)動(dòng)器；中大規(guī)模的LCD設(shè)計(jì)，常選用若干個(gè)控制器、驅(qū)動(dòng)器，并外擴(kuò)適當(dāng)?shù)娘@示RAM、自制字符RAM或ROM字庫(kù)。控制與驅(qū)動(dòng)器大多采用低壓微功耗器件。與外界的接口主要用于LCD控制，通常是可連接單片機(jī)MCU的8/16位PPI并口或若干控制線的SPI串口。顯示RAM除部分Samsung器件需用自刷新動(dòng)態(tài)SDRAM外，大多公司器件都用靜態(tài)SRAM。嵌入式人機(jī)界面中常用的LCD類(lèi)型及其典型控制/驅(qū)動(dòng)器件與接口如下：

　　段式LCD，如HT1621(控/驅(qū))、128點(diǎn)顯示、4線SPI接口；

　　字符型LCD，如HD44780U(控/驅(qū))、2行×8字符顯示、4/8位PPI接口；

　　單色點(diǎn)陣LCD，如SED1520(控/驅(qū))、61段×16行點(diǎn)陣顯示、8位PPI接口，又如T6963C(控)+T6A39(列驅(qū))+T6A40(行驅(qū))、640×64點(diǎn)雙屏顯示、8位PPI接口；

　　灰度點(diǎn)陣LCD，如HD66421(控/驅(qū))、160×100點(diǎn)單色4級(jí)灰度顯示、8位PPI接口；

　　偽彩點(diǎn)陣LCD，如SSD1780(控/驅(qū))、104RGB×80點(diǎn)顯示、8位PPI或3/4線SPI接口；

　　真彩點(diǎn)陣LCD，如HD66772(控/源驅(qū))+HD66774(柵驅(qū))、176RGB×240點(diǎn)顯示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18動(dòng)畫(huà)接口、同步串行接口；

　　視頻變換LCD，如HD66840(CRT-RGB→CD-RGB)、 720×512點(diǎn)顯示、單色/8級(jí)灰度/8級(jí)彩色、4位PPI接口。

　　控制驅(qū)動(dòng)器件的供電電路、驅(qū)動(dòng)的偏壓電路、背光電路、振蕩電路等構(gòu)成LCD控制驅(qū)動(dòng)的基本電路。它是LCD顯示的基礎(chǔ)。

　　LCD與其控制驅(qū)動(dòng)、接口、基本電路一起構(gòu)成LCM(Liquid Crystal Module，LCD模塊)。常規(guī)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，多使用現(xiàn)成的LCM做人機(jī)界面；現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，常把LCD及其控制驅(qū)動(dòng)器件、基本電路直接做入系統(tǒng)。整體考慮，既結(jié)構(gòu)緊湊，又降低成本，并且有利于減少功耗、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化。
控制LCD顯示，常采用單片機(jī)MCU，通過(guò)LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干條的協(xié)議指令執(zhí)行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和數(shù)據(jù)傳輸程序。大多數(shù)LCD控制驅(qū)動(dòng)器廠商都隨器件提供有匯編或C語(yǔ)言的例程資料，十分方便程序編制。 2 常見(jiàn)LCD的控制驅(qū)動(dòng)與接口設(shè)計(jì)

2.1 段式LCD的控制驅(qū)動(dòng)與接口設(shè)計(jì)

　　段式LCD用于顯示段形數(shù)字或固定形狀的符號(hào)，廣泛用作計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、狀態(tài)指示等。普遍使用的控制驅(qū)動(dòng)器件是Holtek的HT1621，它內(nèi)含與LCD顯示點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的顯存、振蕩電路，低壓低功耗，4線串行MCU連接，8條控制/傳輸指令，可進(jìn)行32段×4行=128點(diǎn)控制顯示，顯示對(duì)比度可外部調(diào)整，可編程選擇偏壓、占空比等驅(qū)動(dòng)性能。HT1621控制驅(qū)動(dòng)LCD及其MCU接口如圖1所示。[4]