SEP3203与伪彩LCD驱动SSD1770的接口设计-电子工程世界

SSD1770是晶门科技公司于2005年推出的一款用于点阵显示系统的单片CMOS彩色STN LCD驱动控制器。目前，SSD1770已经应用于传统的工控机领域8080系列微控制器的连接，而在32位嵌入式系统领域内的应用还很少，本文主要研究LCD控制器SSD1770与ARM7TDMI内核的嵌入式微处理器SEP3203之间的系数连接及底层、上层软件开发，并最终在产品中得到应用。 1 系统介绍 1.1 系统构成　　系统主要由SEP3203处理器和伪彩点阵型图形LCD控制器SSD1770组成，系统接口示意图如图1所示。　　

1.2 SEP3203概述　　SEP3203是由东南大学国家专用集成电路（ASIC）与系统工程技术研究中心设计的一款基于ARM7TDMI内核的16/32位RISC微控制器，面向低成本手持设备和其他通用嵌入式设备，它集成了支持黑白、灰度、彩色的LCD控制器，SEP3203中的彩色LCD控制器主要用于TFT真彩显示，不能直接控制CSTN（伪彩）显示，须通过外接伪彩控制器来实现伪彩显示。　　SEP3203处理器内嵌20KB零等待的静态存储器SRAM，提供SDRAM控制器，可扩展支持各种SRAM接口的设备，提供可自由控制的GPIO口，同时具有多种控制器接口。 1.3 SSD1770概述　　SSD1770是一个单片高度集成的伪彩点阵型LCD控制驱动器件，它内含312%26;#215;81%26;#215;4位的图形数据显存GDDRAM和477KHz的振荡电路，集成偏压电路和DC-DC电路，具有8位PPI接口（可直接连接80/68xx MCU）、3/4线SPI串行接口和36条控制/传输指令。外加几个电容器件，SSD1770就可控制驱动104RGB%26;#215;81点彩色STN型LCD，4096种颜色。 1.4 电压匹配　　SSD1770 CMOS电源提供电压为1.8-3.6V，而SEP3203输入/输出电压最小为2.7V，最大为3.6V，前者的输出可以直接作为后者的输入，无须进行电平转换。 2 硬件设计　　SEP3203接口协议如图2所示。　　

　　SSD1770同时有4种信号接口协议：1）8位8080系列MPU接口协议；2）8位6800系列MPU接口协议；3）三线串行外设接口协议；4）四线串行外设接口协议。不同的接口协议可通过PS0、PS1引脚的设置来实现，如表1所列。　　

　　由于本设计中传输距离不需要过长，且考虑到速度问题，所以选择并行接口协议，SSD1770支持2种并口模式：一种是6800系列MPU接口协议，如图3所示，另一种是8080系列MPU接口协议，如图4所示。　　

　　将SEP3203接口协议与这两种MPU接口协议相比，可知SEP3203的接口协议属于8080系列MPU接口协议，因此，采用8080接口实现SSD1770与SEP3203的连接。　　SEP3203所用的接口引脚是外部存储接口模块（External Memory Interface，简称EMI）中的8位数据总线、输出使能、写使能、地址总线、NAND Flash准备就绪/忙和控制时钟中低电平有效的Reset，EMI的功能即提供对外部存储器的读/写接口。　　SEP3203的主要引脚定义如下：　　nOE：读使能信号，表示当前周期执行读操作。　　nWE：写使能信号，表示当前周期执行写操作。　　LCD_nCSF：片选信号。　　DATA：外部数据总线。　　ADDR：外部地址总线。　　SSD1770的主要引脚定义如下。　　D0-D7：并行接口方式，双向数据总线。　　RES：复位信号输入，低电平有效。　　D/C：数据或命令选择引脚，若为1，则数据总线上的信息当做显示数据，若为0，则数据总线上的信息发送到命令寄存器。　　CS：片选信号输入，低电平有效。　　RD：与8080CPU接口时，为写信号输入，低电平有效。　　WR：与8080CPU接，用于写信号（低电平有效）。　　与8080系列CPU并行接口，由8位双向数据脚D0-D7、RD、WR、D/C、CS组成，根据8080CPU接口协议，SSD1770的D0-D7、RD、WR、RES、D/C、CS引脚分别与SEP3203的PORTB、nOE、nWE、LCD_RESET、ADDR2、LCD_nCSF引脚相连，如图5所示。　　CS信号直接由SEP3203的LCD_nCSF控制。如果CS是低电平且RD为低，则RD输入作为读数据锁存信号；无论是从GDRRAM读显示数据还是从状态寄存器读状态都需要D/C脚的控制，如果CS是低电平且WR为低，则WR输入作为写数据锁存信号，无论是写显示数据到GDDRAM还是将命令写入命令寄存器都需要D/C脚的控制，第一有效数据读之前，需要一次虚拟读。为了不产生错误操作，在SSD1770与SEP3203控制信号之间使用CMOS芯片，由图5可知，控制信号D/C、CS、WR、RD都是单向的，所以使用1片单向的CMOS八位锁存74LS373控制；而D0-D7是双向的，因此采用1片双向的74LS245缓冲，具体电路连接如图5所示。　　

3 软件设计 3.1 软件系统　　LCD的软件驱动程序是在嵌入式操作系统Asix OS上运行的。Asix OS系统是由国家ASIC系统工程技术研究中心开发的一种嵌入式操作系统，具有设计简洁、模块化、易移植、功耗低等特点，它是基于uITRON3.0的TKernel，由设备驱动、内核、文件系统、图形用户接口以及系统级服务5个模块组成，结合LCD的具体运用，设计的Asix OS框架如图6所示。　　

3.2 LCD初始化　　在Asix OS系统之上，LCD的驱动程序通过SSD1770的初始化流程，命令参数列表以及其他资料来编写，SSD1770的访问有2 种，一种是根据写入不同的命令来实现对SSD1770的控制而使用控制寄存器；另一种则是通过调用GDDRAM内的地址来读/写显示内容。　　首先计算SSD1770的各端口地址。SEP3203的片选信号LCD_nCSF所对应的基址为0x34000000，所以设定SSD1770的访问地址为0x34000010，RAM的访问地址为0x34000018，软件设计的流程图如图7所示。　　