人机界面中的LCD控制驱动与接口设计.doc

1 人机界面中的 LCD 控制驱动与接口设计摘要:介绍 LCD 的控制驱动及基与 MCU 接口的特点;详细阐述嵌入式系统人机界面中各种常见 LCD 的控制驱动与 MCU 接口设计,以及一些基础 LCD 外围电路设计。关键词: LCD MCU 接口控制驱动电路设计液晶显示,稳定可靠、成本低、功耗小、控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑, 在嵌入式系统中作为人机界面获得了广泛的应用。近年来,国内许多厂商,如紫晶、冀雅、晶华、信利、蓬远等已经能够满足各种定制液晶显示的需求;很多著名半导体厂商,如 Hitachi 、 SEiko Epson 、 Toshiba 、 Holtek 、 Solomon 、 Samsung 等相继推出了许多控制驱动器件。本文以现有的控制驱动器件和液晶显示器如何构成各种结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的嵌入式人机界面的设计进行综合阐述。 1 液晶显示及其控制驱动与接口概述 2 液晶显示 LCD ( Liquid Crystal Display ), 是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化而遮蔽/ 通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。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 ,薄膜晶体管型液晶)。 TN 、 STN 、 TFT 型液晶,性能依次增强,制作成本也随之增加。 TN 和 STN 型常用作单色 LCD 。 STN 型可以设计成单色多级灰度 LCD 和伪彩色 LCD , TFT 型常用作真彩色 LCD 。 TN 和 STN 型 LCD , 不能做成大面积 LCD , 其颜色数在218 种以下。218 种颜色以下的称为伪色彩,218 种及其以上颜色的称为真彩色。 TFT 型可以实现大面积 LC D 真彩显示,其像素点可以做成 左右。 TFT-LCD 技术日趋成熟, 长期困扰的难题已获解决: 视角达 170 °, 亮度达 500cd/m2(500 尼特) ,显示器尺寸达 (40in) ,变化速度达 60帧/s。进行 LCD 设计主要是 LCD 的控制/ 驱动和外界的接口设计。控制主要是通过接口与外界通信、管理内/ 外显示 RAM , 控制驱动器, 分配显示数据; 驱动主要是根据控制器要求,驱动 LCD 进行显示。控制器还常含有内部 ASCII 字符库,或可外扩的大容量汉字库。小规模 LCD 设计,常选 3 用一体化控制/ 驱动器;中大规模的 LCD 设计,常选用若干个控制器、驱动器, 并外扩适当的显示 RAM 、自制字符 RA M 或 ROM 字库。控制与驱动器大多采用低压微功耗器件。与外界的接口主要用于 LCD 控制, 通常是可连接单片机 MC U 的 8/16 位 PPI 并口或若干控制线的 SPI 串口。显示 RAM 除部分 Samsung 器件需用自刷新动态 SDRAM 外, 大多公司器件都用静态 SRAM 。嵌入式人机界面中常用的 LCD 类型及其典型控制/ 驱动器件与接口如下: 段式 LCD ,如 HT1621 (控/驱)、 128 点显示、 4 线 SPI 接口; 字符型 LCD ,如 HD44780U (控/驱)、2行×8 字符显示、 4/8 位 PPI 接口; 单色点阵 LCD ,如 SED1520 (控/驱)、 61段× 16 行点阵显示、8位 PPI 接口, 又如 T6863 (控) +T6A39 ( 列驱+T6A40 (行驱)、 640 × 64 点双屏显示、 8位 PPI 接口; 灰度点阵 LCD ,如 HD66421 (控/驱)、 160 × 100 点单色 4 级灰度显示、 8位 PPI 接口;伪彩点阵 LCD ,如 SSD1780 (控/驱)、 104RGB × 80 点显示、 8位 PPI 或 3/4 线 4 SPI 接口; 真彩色点阵 LCD ,如 HD66772 (控/ 源驱) +HD66774 (栅驱)、 176RGB × 240 点显示、 8/9/16/18 位 PPI 接口、 6/16/1 8 动画接口、同步串行接口; 视频变换 LCD ,如 HD66840 ( CRT-RGB → CD-RGB )、 720 × 512 点显示、单色/8 级灰度/8 级颜色/4位 PPI 接口。控制驱动器件的供电电路、驱动的偏压电路、背光电路、振荡电路等构成 LCD 控制驱动的基本电路。它是 LCD 显示的基础。 LC D 与其控制驱动、接口、基本电路一起构成 LCM ( Liquid Crystal Module,LCD 模块) 。常规嵌入式系统设计, 多使用现成的 LCM 做