引 言

　　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

　　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的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 fi

lm 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lcd真彩显示，其像素点可以做成0.3mm左右。tft-lcd技术日趋成熟，长期困扰的难题己获解决：视角达170°，亮度达500cd/m2(500尼特)，显示器尺寸达101.6cm(40in)，变化速度达60帧/s。[1~3]

　　进行lcd设计主要是lcd的控制/驱动和与外界的接口设计。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ram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mcu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t6963c(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spi接口；

　　真彩点阵lcd，如hd66772(控/源驱)+hd66774(栅驱)、176rgb×240点显示、8/9/16/18位ppi接口、6/16/18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级彩色、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。

　　lcd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做人机界面；现代嵌入式系统设计，常把lcd及其控制驱动器件、基本电路直接做入系统。整体考虑，既结构紧凑，又降低成本，并且有利于减少功耗、实现产品小型化。
控制lcd显示，常采用单片机mcu，通过lcd部分的ppi或spi接口，按照lcd控制器的若干条的协议指令执行。mcu的lcd程序一般包括初始化程序、管理程序和数据传输程序。大多数lcd控制驱动器厂商都随器件提供有汇编或c语言的例程资料，十分方便程序编制。

2 常见lcd的控制驱动与接口设计

2.1 段式lcd的控制驱动与接口设计

　　段式lcd用于显示段形数字或固定形状的符号，广泛用作计数、计时、状态指示等。普遍使用的控制驱动器件是holtek的ht1621，它内含与lcd显示点一一对应的显存、振荡电路，低压低功耗，4线串行mcu连接，8条控制/传输指令，可进行32段×4行=128点控制显示，显示对比度可外部调整，可编程选择偏压、占空比等驱动性能。ht1621控制驱动lcd及其接口mcu如图1所示。[4]



　　　　　　　　
2.2 字符型lcd的控制驱动与接口设计

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