摘 要： 本文介绍了字符式液晶显示模块smc1602b的工作原理及其应用，重点对adsp2181与smc1602b的软硬件接口进行了设计，较好地解决了两者速度匹配问题，实现了液晶显示。
关键词： adsp2181；液晶显示(lcd)；smc1602b

引言
常用液晶显示模块的种类有笔段式、字符式和图形式等，可方便地用于各种嵌入式系统的液晶显示。字符式液晶显示模块smc1602b是长沙太阳人电子有限公司的8位并行接口、内藏控制器hd44780的背光式两行液晶显示模块。
本文使用的dsp是ad公司的一种低价格、高性能的16位定点运算dsp—adsp2181。它集成度高，在adsp21xx基础上，把24x16kb的程序存储器，16x16kb的数据存储器，两路串行接口和两路dma都集成在一个芯片上，运行速度快，指令周期可达25ns。它具有2048个存储单元的ｉ／ｏ口，支持并行的外围设备以及相应的可编程等待状态发生器，适合与不同速度的外设接口，可扩展性强。

smc1602b的原理
字符式液晶显示模块smc1602b由一块5x7点阵液晶屏和控制芯片hd44780及其辅助电路组成。它可以显示字母、数字、符号等，显示容量为16x2个字符，芯片工作电压为4.5~5.5v，工作电流为2ma(5v)，模块最佳工作电压为5v，字符尺寸为4.95x7.95(w×h)mm。
接口信号说明
smc1602b液晶显示模块具有16条接口信号线，包括8条三态数据线，使能信号线e，读写选择信号线r/w，命令/数据选择信号线rs等，其详细的接口信号说明如表1所示。
其中，vl为液晶屏的参考电源，外接可调电阻可用来调节液晶屏的对比度。r/w为读写选择信号，r/w＝1为读状态，r/w＝0为写状态。rs为寄存器选择信号，rs＝1为指令寄存器，rs＝0为数据寄存器。e为使能信号，读状态在高电平有效，写状态在高脉冲下降沿有效。这三条控制线用于主控cpu访问模块内部控制器hd44780使用。
读写操作时序
smc1602b模块接口控制时序适合m6800系列mpu，具有较宽的适应能力，其具体读、写操作时序如图1所示。

图1 smc1602b读、写操作时序图
ram地址映射图
模块smc1602b内部的控制器是日立公司的hd44780，它是专用于字符显示的液晶显示控制驱动集成电路，集驱动器与控制器于一体，内藏有显示缓冲区ddram和用户自定义的字符发生器cgram。其中，显示缓冲区ddram是用来存储显示字符代码的，共有80x8位(80个字节)，cpu可对ddram进行读、写操作，读、写单元的地址由内部地址计数器ac提供。ddram各个单元均对应着显示屏上的各个字符位，他们的对应关系如图2所示。即使显示屏没有这么大，但他们的对应关系依然存在，由hd44780内定的，是不可更改的。因此，当需要在屏幕上某行某列显示某个字符时，cpu只需将字符对应的数据写入显示ddram相应的地址处即可，该模块会自动将显示ddram内容送往液晶屏，完成相应的显示。可见，smc1602b模块能根据主控cpu写入到该模块的各种命令字及显示ram数据，自行对液晶屏进行一系列操作，而不再需要主控cpu的参与。

图2 ram地址映射图

图3 adsp2181与smc1602b的接口电路

指令说明
液晶模块smc1602b具有特定的指令，指令格式非常简单，主控cpu只需通过接口将指令写入到液晶模块就可设置工作方式，或者控制液晶模块实现某种功能。常用的指令如表2所示。
状态字说明
液晶显示模块smc1602b内有一个忙标志位sta7，它反映了控制器hd44780内部运行时序状态。当sta7＝1时，表示内部操作正在运行，不能接受外部数据；当sta7＝0时，表示已准备好接收，可以随时接收cpu发来的数据和命令，这是smc1602b向cpu发出的唯一联络信号。cpu对模块的读操作(rs＝0，r/w＝1)，读出来的状态字是忙标志位与7位当前数据地址指针值的组合，其格式如表3所示。因此，对控制器每次进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保sta7为0。

图4 液晶显示流程图

adsp2181与smc1602b硬件接口设计
一般地，主控cpu与smc1602b液晶模块的硬件接口有总线方式和模拟口线方式两种，这里，我们以adsp2181作为主控cpu，使用总线接口方式，如图3所示。通过数据总线与控制总线，直接采用i/o设备访问形式控制该液晶显示模块。
根据液晶模块的读写时序要求，使能信号e由适合的逻辑器件组合控制，同时也可增加适当的硬件延时。由于液晶显示模块smc1602b是8位μp接口的，故只须将adsp2181的低8位数据总线与之相连即可。工作时，地址线a9为低电平，同时，地址线a1和a0分别控制模块的读写选择信号r/w与命令数据选择信号rs，相应的操作即可直接对dsp的i/o存储器空间进行。根据接口电路设计，相应的i/o操作口地址有四种：写指令为io(0x000)，