NOKIA移动电话液晶显示模块LPH7366原理及其应用

摘要：LPH7366是一种低功耗、串行通信接口液晶显示模块，可广泛应用于移动电话或便携式设备的液晶显示系统中。文中介绍了LPH7366显示模块的功能原理及操作方式，给出了基于MCS51单片机的控制软件程序。 关键词：液晶显示；移动电话；单片机；LPH7366 １ 引言 ＬＰＨ７３６６是ＮＯＫＩＡ公司生产的可用于其６１５０、６１００等系列移动电话的液晶显示模块，国内厂家也生产有类似的兼容产品。该产品除应用于移动电话外，也可广泛应用于各类便携式设备的显示系统。与其它类型的产品相比，该模块具有以下特点： ●采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有９条。 ●采用多种串行通信协议进行数据通信（如ＭＣＳ５１单片机的串口模式０以及ＳＰＩ等），传输速率高达４Ｍｂｐｓ，可全速写入显示数据，无等待时间。 ●可通过导电斑马条连接模块与印制版，而不用连接电缆，用模块上的金属钩可将模块固定到印制板上，因而非常便于安装和更换。 ●ＬＣＤ控制器／驱动器芯片已绑定到ＬＣＤ晶片上，模块的体积很小。 ●采用低电压供电，正常显示时的工作电流在２００μＡ以下，且具有掉电模式。 ＬＰＨ７３６６的这些特点非常适合于电池供电的便携式通信设备和测试设备中。 ２　ＬＰＨ７３６６的引脚功能 ＬＰＨ７３６６液晶显示模块采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生产的ＰＣＤ８５４４芯片为其内部控制器，可在单片ＩＣ上同时实现ＬＣＤ的控制和驱动功能以及ＬＣＤ电源和偏置电压产生功能。该ＩＣ具有很高的集成度，它不需要其它元件就可实现与微处理器的连接与通信。 ＬＰＨ７３６６的引脚功能如下： ＳＤＩＮ：串行数据输入线； ＳＣＬＫ：串行时钟输入，速率为０．０～４．０Ｍｂｐｓ； Ｄ／ Ｃ：模式选择，该端为高电平时输入控制命令，为低电平输入显示数据； ＳＣＥ：芯片使能，低有效； ＯＳＣ：外部时钟输入端，当使用内部时钟时，该引脚接地； ＲＥＳ：复位输入端，低电平可复位控制器； ＶＬＣＤ：ＬＣＤ电源升压电容接入端，接１０μＦ电容可用于产生ＬＣＤ工作电压； ＶＤＤ１，ＶＤＤ２：电源输入端，电压为２．７～３．３Ｖ； ＶＳＳ：电源地。 ３　ＬＰＨ７３６６的设计操作 ３．１ ＤＤＲＡＭ寻址模式 模块控制器ＰＣＤ８５４４内有４８%26;#215;８４ｂｉｔ显示数据存储器ＤＤＲＡＭ（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄａｔａ ＲＡＭ），因而具有矩阵式图形显示功能。通过串行接口命令可直接访问该存储器，以更新显示数据。控制器内部处理总线采用８ｂ宽度，因而可通过ＤＤＲＡＭ组成６%26;#215;８４ｂ的矩阵。整个显示数据区可划分为６行，每行８４个字节。 每个显示数据字节由行地址和列地址共同寻址，行地址范围为Ｙ０～Ｙ５，列地址范围为Ｘ０～Ｘ８３。通过修改行、列地址的指针可访问任意字节的显示数据。此外，ＰＣＤ８５４４内部还设置了地址指针自动增加功能，这样，每次显示数据字节写入后，指针会自动寻址跳到下一字节，从而加快显示速度。地址指针自动增加功能有如下两种模式： （１）垂直寻址方式（逐列显示模式） 这种寻址模式如图１所示，当寻址控制位Ｖ为１时，每次写入显示数据后，行地址指针Ｙ增１，Ｙ到５后自动清零，列地址Ｘ增１，并寻址到下一列。当寻址到最后一行（Ｙ为５）的最后一列（Ｘ＝８３）时，行、列地址均自动清零，并返回到首行首列； （２）水平寻址方式（逐行显示模式） 这种寻址模式的示意图如图２所示，与垂直寻址方式类似，当寻址控制位Ｖ为０时，每次写入显示数据后Ｘ增１，当Ｘ为８３后自动清零，Ｙ增１，寻址到下一行。当寻址到最后一行（Ｙ为５）的最后一列（Ｘ＝８３）时，行、列地址均自动清零，并返回到首行首列。 ３．２ 控制指令和数据格式 对液晶控制器的访问分为控制指令和显示数据两种操作模式，两种模式可由Ｄ／ Ｃ引脚来控制。当Ｄ／ Ｃ为高电平时，表明当前写入的字节是显示数据，当Ｄ／ Ｃ为低电平时，表明当前写入的字节是控制指令。在发送每个字节最后一个比特时，可由微处理器读取Ｄ／ Ｃ引脚的状态，其工作时序如图３所示。在写入每个显示数据后，地址指针会自动增加，因此在设定了起始指针后，可连续写入显示数据。控制指令和显示数据均由８比特组成，ＭＳＢ位首先发送，在每个ＳＣＬＫ的上升沿，ＳＤＩＮ被采样。 指令和数据可以按任意需要的先后顺序写入。当ＳＣＥ为高时，控制器的串行接口被初始化，此时由于ＳＣＬＫ以及ＳＤＩＮ引脚的变化不会对控制器产生任何作用，因此，串行接口不会消耗电能。由于系统在ＳＣＥ的下降沿使能串行口，因此，在该引脚保持低电平期间，可对串行口进行操作。 ３．３ 模块控制器指令集 ＬＰＨ７３６６模块控制器的指令集分为基本指令集和扩展指令集，可通过修改功能设置控制寄存器中的Ｈ标志位来选择使用的指令集。当Ｈ为０时，选择基本指令集；当Ｈ为１时，选择扩展指令集。但功能设置控制寄存器及写入数据寄存器不受此标志影响。ＬＰＨ７３６６的基本指令集包含下列指令： （１）设置显示配置； （２）设置显示存储器ＤＤＲＡＭ的行地址； （３）设置显示存储器ＤＤＲＡＭ的列地址； 扩展指令集包含下列指令： （１）设置温度系数； （２）设置偏置系统； （３）设置工作电压寄存器。 表１给出了模块控制器指令集标志位的含义，表２是对该指令集的详细描述。该液晶模块的工作电压可由软件设置，其数值依赖于所选择的液晶。模块温度系数、偏置电压的工作原理及设置方法可参见有关参考文献，用户可根据显示的效果进行调整，本文的设置仅作参考。 表1 PCD8544指令集标志位说明 位 0 1 PD 正常模式 低功耗模式 V 水平寻址 垂直寻址 H 基本指令集 扩展指令集 D和E 　 　 00 白屏 01 正常显示 10 全显 11 反转 TC1和TC0 　 　 00 温度系数1 01 温度系数2 10 温度系数3 11 温度系数4 表2 PCD8544指令集 指 令 D/C 控 制 字 　 说 明 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 　 （H=0或1） NOP 0 0 0 0 0 0 0 0 0 空操作 功能设置 0 0 0 0 0 0 PD V H 低功耗模式，写入模式，指令集选择 写数据 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 写数据到DDRAM （H=0） 保 留 0 0 0 0 0 0 1 %26;#215; %26;#215; 不 用 0 0 0 0 1 %26;#215; %26;#215; %26;#215; %26;#215; 显示控制 0 0 0 0 0 1 D 0 E 显示模式配置 设Y地址 0 0 1 1 0 0 Y2 Y1 Y0 设Y地址，0Y5 设X地址 0 1 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 设X地址，0X83 (H=1) 保 留 0 0 0 0 0 0 0 0 1 不 用 0 0 0 0 0 0 0 1 %26;#215; 0 0 0 0 0 1 %26;#215; %26;#215; %26;#215; 0 0 1 %26;#215; %26;#215; %26;#215; %26;#215; %26;#215; %26;#215; 温度控制 0 0 0 0 0 0 1 TC1 TC0 设温度系数 偏置 0 0 0 0 1 0 BS2 BS1 BS0 设偏置电压 设Vop 0 1 VOP6 VOP5 VOP4 VOP3 VOP2 VOP1 VOP0 设置液晶工作电压 ４　与单片机的接口及显示编程 ＬＰＨ７３６６显示模块可与多种串行接口进行通信，下面介绍其与ＭＣＳ５１单片机的通信接口方法。显示模块的电源输入ＶＤＤ１、ＶＤＤ２通常连到一起接到２．７～３．３Ｖ直流电源上，ＶＬＣＤ与电源地之间应接１０μＦ电解电容。使用内部时钟时，应将ＯＳＣ接地。图４所示是单片机与ＬＰＨ７３６６显示模块的接口图。 如果单片机的工作电压为５Ｖ，则需在连接线中串入１００Ω左右的电阻，而如果单片机的工作电压为３Ｖ，则可直接连接。工作时将单片机串行口设置为模式０，并通过向ＳＢＵＦ寄存器写入数据来完成８位串行数据的发送，ＲＸＤ用以输出串行数据，ＴＸＤ则产生串行时钟，其余控制引脚可利用Ｐ１或Ｐ３口的Ｉ／Ｏ线产生控制信号。以下代码为显示编程范例，运行该程序后屏幕上可显示大写的‘ＰＨ’字符。 ｄｅｆｉｎｅ ｕｃｈａｒ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｄｅｆｉｎｅ ｃｆｌａｇ ０ｘ００ ｄｅｆｉｎｅ ｄｆｌａｇ ０ｘ０１ ｄｅｆｉｎｅ ｓｅｔ_ｘａｄｒ ０ｘ８０ ｄｅｆｉｎｅ ｓｅｔ_ｙａｄｒ ０ｘ４０ ｓｂｉｔ ＳＣＫ＝Ｐ３＾０; ｓｂｉｔ ＳＤＩＮ＝Ｐ３＾１; ｓｂｉｔ ＳＣＥ＝Ｐ１＾０; ｓｂｉｔ ＤＣ＝Ｐ１＾１; ｓｂｉｔ ＲＥＳ＝Ｐ１＾２; ｃｈａｒ_ｔａｂｌｅ[８]＝ { ０ｘ１ｆ,０ｘ０５,０ｘ０７,０ｘ００, ／＊字符‘Ｐ＇点阵＊／ ０ｘ１ｆ,０ｘ０４,０ｘ１ｆ,０ｘ００, ／＊字符‘Ｈ＇点阵＊／ }; ｍａｉｎ { ｕｃｈａｒ ｉ; ｕｃｈａｒ ｘ,ｙ; ／＊定义ｘ,ｙ地址指针＊／ ｍｏｄｅ_ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ(); ｘ＝０; ｙ＝０; ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ，ｓｅｔ_ｘａｄｒ ＋ ｘ); ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ，ｓｅｔ_ｙａｄｒ ＋ ｙ); ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜８;ｉ＋＋){ ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｄｆｌａｇ,ｃｈａｒ_ｔａｂｌｅ[ｉ]); } } 模式初始化函数 ｖｏｉｄ ｍｏｄｅ_ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ(ｖｏｉｄ) { ＥＳ＝０; ＲＥＳ＝１; ／＊复位液晶控制器＊／； ＳＣＯＮ＝０ｘ０２; ／＊设置串行口为模式０＊／； ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ,０ｘ２１); ／＊ＰＤ＝０,Ｖ＝０,选择扩展指令集＊／ ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ ０ｘ１０); ／＊设置ＬＣＤ工作电压＊／ ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ ０ｘ２０); ／＊ＰＤ＝０,Ｖ＝０,选择基本指令集＊／ ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ ０ｘ０ｃ); ／＊设置显示正常的工作模式＊／ } 写入数据字节 ｖｏｉｄ ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｕｃｈａｒ ｆ,ｕｃｈａｒ ｂ) { ｉｆ(ｆ＝＝０)DＣ＝０; ｅｌｓｅ ＤＣ＝１; ＳＣＥ＝０ ＳＢＵＦ＝ｂ; ＴＩ＝０;); ＳＣＥ＝１ } ５　结束语 由于ＬＰＨ７３６６现已可以大量生产，因此该液晶显示模块的价格非常低廉，而且由于其具有结构紧凑、耗电少、操作简便等特点，因而非常适合于便携式设备的应用和开发。