摘 要： uPD16312是日本NEC公司生產的VFD控制與驅動集成電路,，以它為核心可組成VFD顯示系統(tǒng)。介紹了uPD16312的性能特點,、組成結構以及對其編程時所要用到的各種命令,，并給出了其內部功能框圖,。對uPD16312在DVD視盤機VFD顯示電路中的應用做了較詳細的論述，分析了其軟件和硬件的系統(tǒng)結構,，給出了系統(tǒng)框圖,。實踐證明 uPD16312具有功能強、可靠性高等優(yōu)點,，能夠滿足DVD視盤機對VFD顯示的要求,。
關鍵詞： VFD 顯示驅動 顯示系統(tǒng) DVD視盤機
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DVD視盤機是繼VCD視盤機后又一個數(shù)字化產品。由于它具有高畫質,、高音效,、多功能等優(yōu)點，越來越受到廣大消費者的歡迎,。DVD視盤機在使用過程中有許多信息要通過前面板上的VFD(Vacuum Fluorescent Display)顯示出來,，以方便用戶的使用。與VCD相比,，DVD具有更多的功能選項,，這使得播放DVD碟片時比播放VCD碟片時顯示的信息更豐富。而且目前的DVD視盤機一般都要求能兼容播放VCD,、SVCD、CD碟片,，所以播放這些種類碟片時要顯示的信息,，DVD視盤機必須同樣能顯示出來，這些都對DVD視盤機的VFD顯示功能提出了更高的要求,。uPD16312是一種VFD控制與驅動芯片,，它具有集成度高、外圍電路簡單,、功能強等優(yōu)點,，用它可組成DVD視盤機的VFD顯示電路。本文將對uPD16312的功能結構,、編程方法及其在DVD視盤機中的應用做詳細的論述,。
1 uPD16312的組成和性能特點
uPD16312是日本NEC公司生產的VFD控制與驅動集成電路,主要用來完成對VFD器件的驅動與控制。它具有11個段位輸出引腳,，6個柵極輸出引腳,，5個段位/柵極兩用輸出引腳。其內部包括：一個顯示存儲器,、一個控制電路和一個按鍵掃描電路,。它通過一個由三根引線組成的串行接口與CPU或其它器件進行通訊,。其方框圖如圖1所示。
圖1中的顯示存儲器是用來存放顯示數(shù)據(jù)的,。它由22個8bit的存儲單元組成,，每個單元都有一個地址，其結構如圖2所示,。由圖2我們可以看到,，偶數(shù)地址的存儲單元(如0x00單元)的每一位與Seg1～Seg8段引腳一一對應，奇數(shù)地址的存儲單元(如0x01 單元)的每一位與Seg9～Seg16 段引腳一一對應,。每兩個相鄰的存儲單元構成一個顯示字,，這些顯示字與柵極引腳一一對應。當某一柵級引腳被置為高電平時,，存儲在與之相對應的顯示字中的顯示內容就被顯示出來,。由于某一時刻uPD16312 只能輸出一個顯示字，所以要想使所有的顯示字都顯示出來,，就必須采用時分復用的辦法,，其時序圖如圖3所示。
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uPD16312的主要性能特點如下：
(1)具有多種顯示模式,，其顯示模式可在11段×11字到16段×4字的范圍內選擇,。
(2)具有按鍵掃描的功能，按鍵矩陣為6×4,。
(3)顯示亮度可調,，共有8個亮度級。
(4)具有高電壓輸出,。
(5)具有一個4bit通用輸入口和一個4通道LED輸出口,。
(6) 輸出端口不需要額外的上拉或下拉電阻。
值得一提的是,，uPD16312除了可完成對VFD器件的驅動與控制外,，還具有鍵盤掃描等功能，而這些已超出了本文的討論范圍,，在本文中將不做論述,。
uPD16312是一個可編程器件。它的任何一種功能都需要對其編程后才能實現(xiàn),。由于uPD16312的外圍電路較簡單,，因此如何對其編程成了應用的關鍵。要想對uPD16312正確編程,，就必須了解它的控制命令以及向它傳送數(shù)據(jù)與命令的時序,。
2 uPD16312的控制命令與串行口時序
2.1 uPD16312的控制命令
uPD16312有四條控制命令，它們是顯示模式命令,、數(shù)據(jù)設置命令,、地址設置命令和顯示控制命令,。
顯示模式命令用來設置uPD16312的顯示模式。其命令的格式如圖4所示,。圖4中,，“－”表示該位可設置為任意值；b0,、b1,、b2的不同組合決定了所選的顯示模式，如表1所示,。在芯片剛接通電源時,，顯示模式的缺省設置為11字×11段模式。執(zhí)行該命令時顯示會被強行關閉,。要想恢復顯示,，必須執(zhí)行一次顯示控制命令，將顯示打開,。
數(shù)據(jù)設置命令用來設置數(shù)據(jù)寫入與讀出的方式,。其格式如圖5所示。圖5中,，b0,、b1兩位用來設置數(shù)據(jù)的傳輸方向。在向顯示存儲器寫數(shù)據(jù)時,，b0,、b1應設為“00”。b2位用來設置數(shù)據(jù)傳輸方式,。當b2置為1時,，數(shù)據(jù)被寫入某一顯示存儲單元中，其地址由地址設置命令來設置,，寫入數(shù)據(jù)后,，地址不變化,。當b2設置為0時,，數(shù)據(jù)以地址增量的方式進行傳輸，即數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器的某一存儲單元后,，其地址自動加1,，這意味著在這種方式下可以向顯示存儲器的某一存儲單元段連續(xù)寫入數(shù)據(jù)。b3位用來設置測試方式,。當b3置為1時,，芯片工作在測試方式，當b3置為0時,，芯片處于正常工作方式,。在芯片剛接通電源時,，芯片處于正常工作方式且數(shù)據(jù)以地址增量方式傳輸。
地址設置命令用來設置要寫入數(shù)據(jù)的存儲單元地址,，其命令格式如圖6所示,。圖6中，b0,、b1,、b2、b3,、b4五位用來設置存儲單元地址,，其范圍為0x00H～0x15H。當寫入地址超出這一范圍時,，數(shù)據(jù)將不被寫入,。在芯片剛接通電源時，地址的缺省設置為0x00H,。
顯示控制命令用來控制顯示的開與關以及顯示亮度,，其命令格式如圖7所示。圖7中,，b3位用來控制顯示的開與關,。當b3置為0時，顯示被關閉,；當b3置為1時,，顯示被打開。b0,、b1,、b2三位用來控制柵極脈沖寬度，如表2所示,。uPD16312通過對柵極脈沖寬度的控制實現(xiàn)對顯示亮度的控制,。當芯片剛接通電源時，顯示處于關狀態(tài),，柵極脈沖寬度為TDISP,。
2.2串行接口的時序
uPD16312是通過一個串行接口與CPU及其它器件進行通訊的，其串行接口的時序如圖8所示,。圖8中,，只有當STB為低電平時，uPD16312方可從Din上讀取數(shù)據(jù),，而且數(shù)據(jù)讀取是在CLK信號上升沿到來時進行的,。uPD16312的控制命令必須在STB剛由高電平變?yōu)榈碗娖綍r傳輸。只有在給uPD16312傳輸完一條命令后，方可向uPD16312的顯示存儲器寫入數(shù)據(jù),，對uPD16312的編程實際上就是指根據(jù)系統(tǒng)的需要正確地向uPD16312寫入命令和顯示數(shù)據(jù),。
3 uPD16312在VFD顯示系統(tǒng)中的應用
3.1系統(tǒng)的組成
在我們所開發(fā)的DVD視盤機中，VFD系統(tǒng)主要由SH7043,、uPD16312,、VFD顯示器件及少量的分立器件組成，其系統(tǒng)框圖如圖9所示,。其中SH7043是日立公司的微處理器,。由于SH7043中沒有與uPD16312相匹配的串行接口，所以將其端口D中的PD29,、PD30,、PD31引腳作為與uPD16312 進行通訊的端口，用來傳送指令和數(shù)據(jù),。其中PD29與uPD16312的STB引腳相連,，PD30與uPD16312的DIN引腳相連，PD31與uPD16312的CLK引腳相連,。在本系統(tǒng)中,，VFD顯示器件采用FUTABA的熒光顯示管。它具有6個柵極和16個陽極,，顯示的字符共有三種顏色,，可顯示的內容十分豐富，完全能滿足DVD視盤機對VFD顯示的要求,。由于所采用的VFD顯示器件是6Grid×16Anode類型的,，所以uPD16312在具體應用時，要設置成6字×16段模式,。這時,，uPD16312的Pin28～Pin31、Pin26要做為柵極引腳使用,。整個系統(tǒng)的硬件電路較為簡單,，其軟件編程相對復雜一些。
3.2 VFD顯示程序的編制
我們開發(fā)的DVD控制軟件是在SH7043專用開發(fā)環(huán)境下編制的,。VFD顯示功能主要由zdisp.c和pda_vfd.c模塊完成,。程序運行時首先進行初始化，在初始化過程中要完成對SH7043相應I/O端口D設置,，以及為程序中使用的一些變量設置初始值,，其中最重要的一項工作是對uPD16312進行初始化設置,，這部分工作由模塊pda_vfd.c中的子程序vfd_init()完成,，其程序流程圖如圖10所示。初始化完成后,，zdisp.c任務模塊和pda_vfd.c任務模塊均處在等待接收“event”狀態(tài),。系統(tǒng)其它模塊如果有信息要顯示,，就向zdisp.c模塊發(fā)送相應的“event”。zdisp.c模塊接到系統(tǒng)其它模塊發(fā)給它的“event”后,，就對要顯示的信息進行分析處理,，得到一組符合VFD顯示器件字符編碼要求的數(shù)據(jù)，然后向pda_vfd.c模塊發(fā)出“event ”,。模塊pda_vfd.c接到zdisp.c發(fā)給它的“event”后,，就通過由PD29、PD30,、PD31三引腳組成的串行口將指令和數(shù)據(jù)寫入到uPD16312中去,，驅動VFD顯示器件顯示出正確的信息。
從上述工作過程可以看出,，模塊zdisp.c主要是將要顯示的信息處理成符合VFD顯示器件字符編碼規(guī)則的一組數(shù)據(jù),。在模塊zdisp.c中完成這一功能的子程序是vdsp_req()，其流程圖如圖11所示,。由圖11可知,，需要VFD顯示的信息可分為6種，這6種信息分別由6個子程序進行處理,。下面以子程序vdsp_req_disc()為例說明如何將要顯示的信息轉換成符合VFD顯示器件字符編碼規(guī)則的數(shù)據(jù),。
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在模塊zdisp.c中，定義數(shù)組vfd_disp_buf[ ]用來存放處理好的數(shù)據(jù),，該數(shù)組與uPD16312中的顯示存儲器一一對應,。子程序vdsp_req_disc( )主要完成的工作是對碟片種類顯示信息進行處理。由于VFD顯示器件上各種字符的編碼規(guī)則不同,，對各種顯示信息的處理方式也有所不同,。有些信息的處理是對vfd_disp_buf[ ]數(shù)組中相應某一元素的某一位置位，如對“VCD”,、“DVD”等信息的處理就是這樣,；有些信息，如“cd”,、“NO DISC″等信息,，則要按照VFD顯示器件字符編碼規(guī)則的要求進行編碼，將得到的一組代碼存入數(shù)組vfd_disp_buf[ ]中相應的元素中,。子程序vdisp_req_disc( )的流程圖如圖12所示,。
處理好的信息存入vfd_disp_buf[ ]后，接下來的工作就是把數(shù)組vfd_disp_buf[ ]中的數(shù)據(jù)傳送到uPD16312的顯示存儲器中去,。這部分工作是由模塊pda_vfd.c完成的,，其程序流程圖如圖13所示。圖13中，子程序vfd_byte_set( )的作用是按照uPD16312串行口的時序向uPD16312顯示存儲器中傳輸一個8位的顯示數(shù)據(jù)或命令,，其流程圖如圖14 所示,。圖14中，data中存放要傳輸?shù)?位數(shù)據(jù)或命令,。利用子程序vfd_byte_set( )可及時地刷新uPD16312顯示存儲器中所用到的各個顯示單元,，從而使VFD顯示出正確的信息。
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目前,，本公司研制開發(fā)的DP2000型DVD視盤機中已采用了uPD16312作為其VFD顯示電路的核心芯片,。該機型已批量投產，并已在公司內通過高低溫老化試驗,、安全試驗及電磁兼容測試,。這充分證明了 uPD16312是一種可靠性高、實用性好的集成電路,，完全能滿足DVD視盤機對VFD顯示驅動控制芯片的要求,。
參考文獻
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