基于ARM7的LCD設計與實現

本文介紹了利用S3C4510B的通用I/O口，采用串行方式控制液晶模塊顯示的方法。并給出了S3C4510B與LCD模塊的硬件連接圖和顯示程序的部分原代碼。

1 引言

隨著科技的發展，ARM在社會各個方面的應用越來越廣。ARM芯片廣泛應用于無線產品、PDA、GPS、網絡、消費電子產品、STB及智能卡。

S3C4510B是SAMSUNG公司生產的基于ARM7TDMI的RISC微處理器，主頻可達50MHZ。液晶顯示是嵌入式系統中反映系統輸入/輸出的人機交互界面，液晶顯示以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、模塊化，接口電路簡單等諸多優點得到廣泛應用。由于S3C4510B主要是針對以太網應用系統設計的，所以其內部沒有LCD控制模塊，這樣在一些需要人機可視話交互過程中會產生諸多不便。我們在看重高性價比的情況下，利用S3C4510B的通用I/O口來控制液晶顯示屏的軟硬件方法，實現了與LCD控制模塊一樣的功能。

2 S3C4510B介紹

S3C4510B是三星公司的一款基于以太網應用系統的高性價比16/32位（精簡指令集）RISC微控制器，內含一個由ARM公司設計的ARM7TDMI RISC處理器核，ARM7TDMI為低功耗、高性能的16/32核。支持大、小端模式，內部架構為大端模式，外部存儲器可為大、小端模式；基于JTAG的調試方案；邊界掃描接口。支持ROM/SRAM、FLASH、DRAM和外部I/O以8/16/32位的方式操作。最適合用于對價格及功耗敏感的應用場合。

除了ARM7TDMI核以外，S3C4510B比較重要的片內外圍功能模塊包括：

·2個帶緩沖描述符（Buffer Descriptior）的HDLC通道；

·2個UART通道；

·2個GDMA通道；

·2個32位定時器；

·18個可編程的I/O口。

S3C4510B提供了18個可編程的通用I/O端口，用戶可將每個端口配置為輸入模式、輸出模式或特殊功能模式，由片內的特殊功能寄存器IOPMOD和IOPCON控制。所傳輸的數據存放在寄存器IOPDATA中。

端口0～端口7的工作模式僅由IOPMOD寄存器控制。另外通過設置IOPCON寄存器，端口8～端口11可用作外部中斷請求INTREQ0～INTREQ3的輸入。端口12、端口13可用作外部DMA請求XDREQ0、XDREQ1的輸入。端口14、端口15可作為外部DMA請求的應答信號XDACK0、XDACK1，端口16可作為定時器0的溢出TOUT0，端口17可作為定時器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為輸入、1為輸出。

3 OCMJ4X8C液晶模塊

該款液晶采用臺灣矽創電子公司生產的ST7920中文圖形控制芯片。液晶屏幕為128X64點。其可以顯示字母、數字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。內置2M中文字型ROM（CGROM）總共提供8192個中文字型（16X16點陣），16K半寬字型ROM（HCGROM）總共提供126個符號字型（16X8點陣），64X16位字型產生RAM（CGRAM），另外繪圖顯示畫面提供個個64X256點的繪圖區域（GDRAM），可以和文字畫面混合顯示。提供多功能指令：畫面清除（Display clear）、光標歸位（Return home）、顯示打開/關閉（Display on/off）、光標顯示/隱藏（Cursor on/off）、顯示字符閃爍（Display character blink）、光標移位（Cursor shift）、顯示移位（Display shift）、垂直畫面旋轉（Vertical line scroll）、反白顯示（By_line_reverse display）、待命模式（Standby mode）。

OCMJ4X8C(128X64)引腳說明（表1）

管腳號
管腳符號
說明
1
VSS
邏輯電源地

2
VDD
邏輯電源+5V

3
NC
無連接

4
RS（CS）
高：數據/低：指令（串行輸入的片選）

5
R/W（SID）
高：讀/低：寫（串行數據）

6
E（SCLK）
使能端（串行時鐘）

7-14
DB0-DB7
并行數據端

15
PSB
高：并行/低：串行

16
NC
無連接

17
/RST
系統復位 低電平有效

18
NC
無連接

19
　　LEDA
　　背光電源+5V

　　20
　　LEDK
　　背光電源0V

硬件電路:

對于該款液晶模塊，當PSB端接高電平時，模塊將進入并行模式，并行模式又分為8-位和4-位傳輸模式。當PSB段接低電平時，模塊將進入串行模式。該設計采用4線串行輸入方式，所以將PSB端接地。并將背光電源端LEDA接電源+5V，LEDK接地。

然后，將S3C4510B的IO口分別與液晶模塊相接如下：IO3—SCLK、IO5—CS、IO7—SID、IO9—/RST。這里要注意的是需要通過軟件設置S3C4510B相應的特殊功能寄存器，將IO3，IO5，IO7，IO9設置為輸出模式。硬件連接圖如圖1所示：

4 軟件實現

軟件開發環境為ARM SDT V2.5。程序分為兩部分：首先為ARM初始化，使用匯編語言書寫。然后才是用C語言書寫的顯示主程序。

下面分別將兩部分結合原代碼略加說明。
匯編語言部分：

IOPMOD EQU 0x3FF5000 ；定義IO口模式寄存器

IOPDATA EQU 0x3FF5008 ；定義IO口數據寄存器

IMPORT Main

AREA Init,CODE,READONLY

ENTRY

LDR R0, =0x3FF0000

LDR R1, =0xE7FFFF80 ；配置SYSCFG，片內4Kcache,4KSRAM

STR R1, [R0]

LDR SP, =0x3FE1000 ；SP指向4KSRAM的尾地址，堆棧向下生成

LDR R0, =0X3FF5000

LDR R1, =0X000002A8 ；設置IO3，IO5，IO7，IO9為輸出模式

STR R1,[R0]

BL Main

B .

END

C語言部分：因篇幅有限，這里就不完整的給出源程序了，只列出幾個子函數。

#include typDef.h

#define IOPMOD (*(volatile unsigned *)0x03FF5000)

#define IOPDATA (*(volatile unsigned *)0x03FF5008)

/*定義子函數如下*/

void clr_lcd_rst(void){ IOPDATA =0XFDFF;} 清零復位引腳

void set_lcd_rst(void){ IOPDATA |=0X0200;} 　　置位復位引腳

void clr_lcd_sclk(void){IOPDATA =0XFFF7;} 　時鐘端置低

void set_lcd_sclk(void){IOPDATA |=0X0008;} 　　時鐘端置高

void clr_lcd_sid(void){IOPDATA =0XFF7F;} 　 串行輸出數據0

void set_lcd_sid(void){IOPDATA |=0X0080;} 　　串行輸出數據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滅

/*液晶初始化部分*/

void Init_lcd(void)

{set_lcd_rst();

delay(4);

write_lcd(0,0x01); 清除顯示

delay(4);

write_lcd(0,0x0c); 顯示狀態設置

delay(4);

write_lcd(0,0x30); 設置為8位控制接口

delay(4);

}

程序嚴格按照串行的寫操作時序（如圖2所示）。此外應該注意當模塊在接受指令前，微處理器必須先確認模塊內部處于非忙碌狀態，即讀取BF標志時BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF標志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即是等待前一個指令確實執行完成，指令執行的時間請參考指令表中的個別指令說明。

5結束語

本文介紹的方法可以實現漢字字符，英文字母，圖形顯示。除了上述的靜態顯示方式外，還可以通過編程來實現字符的動態顯示及一些特效（如字符的移動，漸變，閃爍）顯示。達到了與內置ＬＣＤ控制器相同的功能。

6創新點

本文的創新之處在于通過使用ARM微處理器的4個通用I/O口就達到了控制液晶模塊顯示的功能，節省了硬件資源，僅僅增加了少量軟件代碼，為人機交互界面中的LCD控制驅動與接口提供了一種實用方案。