0 引 言
人們在日常生活中，LCD占有很大的地位。人們使用的電腦,、手機、車載系統(tǒng),、各種測量設備,、顯示設備等等,，都把LCD作為重要的人機接口，它把使用者需要 的信息及時反應出來,。目前市場上存在著各種LCD和相對應的驅動模塊,，驅動模塊所帶的驅動程序都是針對本身模塊開發(fā)的，各種驅動程序之間通用性差,，而且在 不同的平臺上很難移植,。每換一種LCD產(chǎn)品，都要根據(jù)它的驅動模塊重寫驅動程序,。這樣產(chǎn)品開發(fā)資源浪費,，開發(fā)周期長，成本增加,。本文將介紹一種LCD圖形 液晶驅動器的使用方法以及程序裁剪,、移植和擴展，實現(xiàn)在任意坐標上顯示圖形和漢字,。這款驅動器不帶字庫,，對需要顯示的漢字和字母通過字模產(chǎn)生器產(chǎn)生數(shù)據(jù)， 通過程序設計把字體在LCD通過描點描述出來(本文所用的字模采用陽碼),。

1 典型圖形LCD驅動器NHC_313簡介
1．1 驅動器簡介
NHC_313驅動器驅動最大點陣數(shù)為640(列)×480(行),，顯示顏色為65536色(16位色)。本文所用的LCD為SHARP公司產(chǎn)品,，產(chǎn)品型 號為LQ104V1DG52,。NHC_313有8位復用并行接口一數(shù)據(jù)總線和控制總線。MCU可以通過總線對LCD進行操作,，隨時寫顯示存儲器,，而不影響 顯示效果，即顯示不會出現(xiàn)“雪花”,。NHC_313內部有兩頁顯示緩存,，使用人員可以讓一頁緩存的數(shù)據(jù)在LCD上顯示出來，同時可以對第二頁的緩存進行操 作,。此驅動器與微處理器接口連接簡單,，接口的讀、寫操作兼容8031總線時序,。這款驅動器只是單純的圖形圖像顯示,，沒有內置字庫、圖形庫,。如果設計人員要 顯示漢字,，必須要把需要的漢字用字模生成器產(chǎn)生字模的16進制文件，然后通過程序控制把需要的字體逐一描到LCD上,。驅動器的控制引腳如下：
WR：數(shù)據(jù)寫入,，低電平有效
CS：片選端,，低電平有效
A0：地址信號線0
A1：地址信號線1
DB0～DB7：數(shù)據(jù)總線
對NHC_313讀寫的時候采用8031時序，如圖1為NHC_313接口電路8031時序圖,，在表1中列出了接口的時序特征參數(shù),。

    當驅動器與8051等I／O口讀寫速度不是很快的MCU連接時,，I／O的特性其本上可以滿足表1的時序特征參數(shù),，圖2給出的是MCU和驅動器無縫連接的接 口電路，這種方法是采用IO模擬時序的時候用到的引腳(不止局限于圖中列出的引腳),，本文建議采用I／O口模擬時序的方法控制驅動器,。要注意的是如果 I／O的讀寫速度過快則不能滿足接口時序特性參數(shù)。例如采用Silab公司的C8051F340作為NHC_313的MCU,，由于C8051F340的內 部晶振為48MHz,，I／O讀寫速度不能很好滿足時序特性(寫周期不能滿足)，所以在程序設汁中會看到有延時程序,。而Atmel 8051系列單片機I／O可以滿足表1的時序參數(shù)特性,，不需要加入延時程序。

    表2為驅動器命令,，由于顯示的像素點數(shù)為640(列)×480(行),，對于8位的I／O不能一次的把行和列的信息完全表示出來，由此設置了行列的高低地址(8位地址線只能表示0～255的地址信息),。

    對驅動器進行寫操作要遵循以下規(guī)律：
a)設定顯示頁和操作頁地址(A1=A0=1,，CS=0，WR=0)

    D1-D0設定列地址高字節(jié),；D2設定行地址高字節(jié),。開機時先執(zhí)行此操作再執(zhí)行其他操作。
b)寫行地址低字節(jié),。(A1=0,，A0=1)
c)寫列地址低字節(jié)字節(jié)。(A1=1,，A0=0)
d)連續(xù)寫兩次8位字節(jié)對應一個像素點顏色(A1=0,，A0=0)。第一個字節(jié)：

    R4,、R3,、R2、R1,、R0表示紅色灰度,；G5、G4,、G3,、G2,、G1、G0表示綠色灰度,；B4,、B3、B2,、B1,、B0表示藍色灰度。如在同一行內 連續(xù)寫數(shù)據(jù)不用每次重寫行坐標和列坐標,，每一次“寫數(shù)據(jù)”操作后列地址自動加1,，即每寫兩個字節(jié)顯示數(shù)據(jù)列地址自動加1。
1．2 關于液晶屏的簡單說明
本文中的液晶顯示器顯示的顏色數(shù)量為65536種一16位色,，對一個像素點所要顯示的顏色需要用兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)來表示,。需要注意的是，LCD的坐標系同數(shù)學上的坐標系有所不同,，LCD的坐標系如圖3所示,。

    坐標系上的點和LCD的像素點是一一對應的，每一個像素點用坐標系的橫縱坐標唯一標識,。由于八位的數(shù)據(jù)線只能表示0～255的范圍,，所以把LCD分割成了 圖3中的幾個區(qū)域，這些區(qū)域保證了橫縱坐標范圍在0～255之內,，通過設置行列高低地址選擇所要顯示的區(qū)域,。每個區(qū)域獨立為一個小的坐標系，如圖3中的F 區(qū)域所示,，區(qū)域中的點用這個小坐標系的坐標唯一表示,。例如在選擇LCD上點(630，420),，通過整體坐標軸把這個點定位到F區(qū),，通過簡單的計算得知此 點在F區(qū)域坐標下的新坐標值為(118，108),。選擇區(qū)域的過程就是設置行列高低地址的過程,，也可以理解為地址的寫入為先寫如高地址，后寫入低地址,，且 地址的長度為11位,，最高位為行列地址選擇位。為了方便理解和使用,，本文把地址用區(qū)域來表示,。例如選擇F區(qū)域，執(zhí)行操 作：A1=A0=1，CS=0,，WR=0,，然后向控制器寫入D2D1D0=110。

2 程序設計,、移植和剪裁方法
2．1 LCD驅動器I／O操作基本程序
對驅動器控制是完成液晶產(chǎn)品開發(fā)的第一步也是關鍵部分,，下面的程序是采用I／O模擬8031時序方法完成對控制器進行控制，通過這個方法有助于理解對控制 器控制的操作步驟,。圖1為C8051F340同驅動器的連接方法,，本文所有例程編寫都遵循這種連接方式。操作基本程序清單如下：

上述的dlcd,，clcd1,，clcd2,，clcd3函數(shù)中,，如果把控制器的片選信號接到低電平，cs這個管腳在程序可以略去,；假如P4端口和其他端口相 連接,，cs管腳要通過I／O口控制驅動器是否選通。注意函數(shù)中的延遲函數(shù)：數(shù)據(jù)出現(xiàn)在端口上要經(jīng)過T6的時間在wr的上升沿把數(shù)據(jù)寫入控制器,。
2．2 LCD高級程序設計
函數(shù)draw_point功能：把有顏色的點在LCD指定位置顯示出來,。函數(shù)參數(shù)意義(參考圖3)：
word_which_display：設置顯示頁；
word_which_write：設置操作頁,；
word_x,，：新坐標O'在原坐標O下橫坐標；
word_y：新坐標O'在原坐標O下縱坐標,；
line_x：點G在坐標系O'下橫坐標
line_y：點G在坐標系O'下縱坐標
yanse1,，yanse2：連續(xù)寫入的8位像素字節(jié)
說明：顯示頁的設置是為了顯示兩頁緩存中的一頁數(shù)據(jù)到LCD上，操作頁的設置是為了把數(shù)據(jù)寫入到兩頁緩存當中的一頁,。如果顯示頁為第1頁,，操作頁為第0 頁，此時LCD顯示的是第一頁的緩存的數(shù)據(jù),，此時把數(shù)據(jù)寫入到第0頁緩存中,，寫入的數(shù)據(jù)在LCD上不被顯示；如果顯示頁為第0頁,，操作頁為第0頁,，此時 LCD顯示的是第0頁的緩存的數(shù)據(jù)，此時把數(shù)據(jù)寫入到第0頁緩存中,，寫入的數(shù)據(jù)可以在LCD上實時的顯示出來,。程序依據(jù)圖3中對坐標軸設計方法和LCD區(qū) 域劃分手段判斷點G在新坐標系O'中坐標值。在程序中一定要注意每寫兩個字節(jié)顯示數(shù)據(jù)列地址(列坐標)自動加1。為此設計如下函數(shù)：

這個函數(shù)功能比較多樣化,，是用新坐標系O'來確認點G的坐標,。執(zhí)行函數(shù)draw_point(0，0,，511,，255，8,，9,，0xf8，0x07)結果 為,，當前顯示第0頁,，點為紅色且被置到第0頁。新坐標O'在原坐標O的(511,，255)處,，點G在坐標系O'的位置為(8，9),，也就是被置到圖3中的 F區(qū),；如果執(zhí)行函數(shù)draw_point(0，0,，0,，0，,、520,，364，0xf8,，0x07),，那么此點和上一個點將重合，此時坐標系O’和原坐標 O重合,。

函數(shù)display_word功能：把字體寫入到控制器緩沖區(qū)指定位置中,，并控制字體是否顯示。函數(shù)參數(shù)意義：
word：顯示字體字庫的首地址,；
word_line,，word_row：字庫行數(shù)和列數(shù)(列數(shù)等于字模的列數(shù)／8)；
word1,，word2：字體顯示的顏色的16進制表示,；
backdrop1，backdrop2：字體和背景的顏色其他參數(shù)含義同clear_region,。函數(shù)原型和參數(shù)如下：

2．3 其他主要函數(shù)編寫說明
清屏程序：可以通過draw_point函數(shù)編寫得到,，建議清屏函數(shù)具有清理任何緩存頁中的數(shù)據(jù)并控制數(shù)據(jù)顯示的功能。如函數(shù)及參數(shù)列表如下：
void clear_region(char word_which_display，char
word_which_write,，int word_x,，int word_y，
unsigned int word_row,，unsigned int
word_line,，unsigned char with_color)
在 這個函數(shù)中，參數(shù)word_row：清理的矩形區(qū)域距離word_x的長度,；參數(shù)word_line：清理的矩形區(qū)域距離word_y的長度,；參數(shù) with color：清理區(qū)域的顏色。此函數(shù)所清理的是矩形區(qū)域,。函數(shù)改寫可以采用連續(xù)置點的方法,，通過draw_piont函數(shù)連續(xù)的向清屏區(qū)域內置入一定顏色 的點。由于篇幅所限,，本文不給出程序清單,。
畫線程序：把LCD上任意兩點連接成直線。設LCD上兩點坐標M(x1,，y1)和N(x2,，y2),，得斜率由于x方向地增量△x=1,，則△y=k。通過循環(huán)置點就可以得到直線,。
本文所用的函數(shù)如下：
void draw_line(char word_which_display,，char word_which_write，unsigned int x1,，unsigned int y1,，int x2，int y2,，char colour)
參數(shù)功能：x1,，y1：LCD上任意一點M的坐標
x2，y2：LCD上任意一點N的坐標
colour：連線的顏色
同種LCD驅動器可應用在不同的MCU上,，如果采用I／O模擬時序的方法,，需改動管腳設置并注意讀寫的時間要求。如本文的程序在8051單片機上運行時候 基本程序中的不需要加延時,，在C8051F單片機(晶振48MHz)上需要加延時,。另外MCU和LCD驅動器必須共地處理，否則可能會產(chǎn)生不必要的干擾,。
對驅動器的控制還可以采用直接訪問外部存儲器的方法,，這個時候相當于向固定的寄存器寫數(shù)據(jù)和控制字，接口程序如下：

   
如果向外部存儲器寫數(shù)據(jù)，采用dlcd=0x04的形式,，它的含義是把數(shù)0x04存儲到外部地址為0x0000中,。使用此方法要注意MCU的EMIF的接 口讀寫時序。有一些控制器的功能更豐富一些,，如clcd1=0x81,，驅動器會執(zhí)行0x81所代表的功能。本文使用的是C8051F340單片機,，這款單 片機有自帶的EMIF接口,，在使用之前需要對其進行配置：
P1SKIP=0x80；／／跳過WR和RD引腳
XBR1=0x41,；／／Enable crossbar and enable
／／EMIF工作在地址／數(shù)據(jù)復用方式
／／只用外部存儲器
／／ALE高和ALE低脈沖寬度=4個SYSCLK周期EMI0CF=0x0c,；
／／地址建立時間=0個SYSCLK周期。
／／／WR和／RD脈沖寬度=2個SYSCLK周期,。
／／地址保持時間=1個SYSCLK周期
EMI0TC=0X05,；

3 使用舉例及顯示效果
如圖4是使用本文程序設計的飛機操縱性能檢測評估儀操作使用界面，界面中左邊的箭頭可以通過按鍵控制下上下移動,，并進入到相應的操作界面,。

    首先要了解，LCD顯示圖像的實質是在屏幕上置入一定顏色的點,，曲線y=f(x)也基于這個原理產(chǎn)生,，當x軸連續(xù)時且函數(shù)值y幅度很小的時候在LCD上顯 示的圖形是連續(xù)的，當幅度很大時會產(chǎn)生幅度離散的圖形,，如果可以把兩個離散的點用一條線連上,，那么離散圖形可以變得連續(xù)，圖4中有正弦函數(shù)顯示的事例,。程 序實例如下：
for(i=0,；i<640；i++)
{y1=200*sin(0．05*i),；y2=200*sin(0．05*(i+1)),；
draw_line(0，0,，0,，240，y1,，y1-y2,，i，’g’),；}

4 結束語
上述控制程序是當今通用的使用方法,?？刂乞寗悠鞯暮瘮?shù)如顯示字體、清屏幕和置點等都要人為編寫,，但這更有助于對LCD顯示的過程的理解?，F(xiàn)如今市場上 LCD驅動器的品種多，且有很大一部分控制起來要優(yōu)于本文所使用的驅動器,，本文的目的旨在給予大家一種通用有效的方法,，希望在以后遇到LCD驅動器的時候 能快速入門，縮短開發(fā)周期,，節(jié)約成本,。本文中所有列舉出來的函數(shù)都經(jīng)過C8051F340單片機的測試和偉福的硬件仿真。