使用MM32L0130 SLCD驱动LCD显示

灵动股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上SLCD液晶显示控制器，SLCD 驱动器是用于单色无源液晶显示器（SLCD）的数字驱动器，具有多达 8 个公共端和多达 63 个分段端， SLCD 引脚最多为 64 个，因此最多可驱动 240（60x4）或 448（56x8）个段码。驱动段码的最终数量由产品规格书中设备引脚的数目决定。

1SLCD介绍

1.1  SLCD功能框图

SLCD 驱动模块包括以下几个基本的子模块，如下图所示。

显示数据寄存器

SLCD 输出驱动引脚

时钟产生单元，包括时钟预分频器、帧时钟分频器、电荷泵时钟分频器和闪烁时钟分频器

闪烁控制器

内置升压电荷泵和偏置电压生成单元

时序控制和波形发生器

   

1.2  SLCD主要特征

显示帧率灵活控制

兼容 APB 接口

支持静态、 1/2、 1/3、 1/4、 1/6 和 1/8 占空比

支持 1/2、 1/3 和 1/4 偏置电压设置

为了存储显示数据，内置了 16*32bit 显示数据寄存器

通过软件来调整 SLCD 输出电压，来调节对比度

外围电路简单，不需要模拟器件支持

1）内嵌电容升压器来得到比电源电压更高而且不受其影响的 SLCD 驱动电压。升压器产生的 SLCD驱动电压范围可调，可以匹配支持 3V 或者 5V 的 LCD 屏幕

2）SLCD 驱动电源可以通过软件来选择内部电源或外部电源。

3）可以选择使用内嵌电容分压器对 SLCD 驱动电压进行分压，得到驱动电压的中间值(VLCDrail1，VLCDrail2， VLCDrail3， VLCDrail4)

两种调整显示对比度的方法

1）当采用内部升压器来提供 VLCD 电源时，可以通过软件调节 VLCD 输出电压

2）其它情况下可以在每帧显示之间插入死区时间

支持以下低功耗模式：低功耗运行模式，睡眠模式，低功耗睡眠模式，停止模式，深度停止模式，待机模式；在不需要显示的时候，可以完全关闭 SLCD 驱动以达到降低功耗的目的

支持相位反转模式，降低功耗和 EMI

每一帧显示开始的时候，通过中断信号与软件同步，更新显示数据

闪烁功能

1）可以从所有段码中任意选择 1 到 8 个段码闪烁显示，也可以闪烁显示全部段码

2）在静态、 1/2、 1/3、 1/4 占空比模式下可以闪烁显示任意段码

3）软件选择闪烁频率，支持闪烁频率 0.5Hz, 1Hz, 2Hz 或 4Hz

灵活的引脚复用功能，可以配置任意 LCD 驱动引脚成为 COM 或者 SEG 功能；SLCD 的驱动引脚在没有被配置成 SLCD 功能的时候，可以作为 GPIO 引脚来使用

SLCD 驱动电平（VLCDrail1， VLCDrail2， VLCDrail3， VLCDrail4）的去耦合功能

支持低功耗驱动波形

支持 DMA 传输

支持中断

2功能概述

2.1  显示数据寄存器

为了存储显示数据， SLCD 驱动模块内置了 16 个 32 比特显示数据寄存器。显示数据寄存器中的比特位与 LCD 显示屏上的段码一一对应， 如果要点亮 LCD 显示屏上的某个段码， 则需要把显示数据寄存器中的相对应的比特写为‘1’；反之如果要熄灭某个段码， 则需要把对应的比特写为‘0’， 如下图所示。

在 static， 1/2， 1/3 和1/4 duty模式下，显示数据寄存器被划分为主显示数据寄存器片区（SLCD_DR[7:0]）和辅助显示数据寄存器片区（ SLCD_DR[15:8]）；在 1/6 和 1/8 duty 模式下，显示数据寄存器（SLCD_DR[15:0]）全部作为主显示数据寄存器片区使用，没有辅助显示数据寄存器片区的分划。显示数据寄存器的具体结构和详细的片区划分情况见下图：

   

2.2  主/辅助显示数据寄存器

在 static，1/2，1/3和1/4 duty 模式下，可以通过 SLCD 帧控制寄存器（SLCD_FCR）中的DRSEL比特选择控制将主显示数据寄存器片区（SLCD_DR[7:0]）或者辅助显示数据寄存器片区（SLCD_DR[15:8]）的数据显示到 LCD 屏幕上，如果DRSEL为‘0’， 显示主显示数据寄存器片区的数据；如果 DRSEL 为‘1’，显示辅助显示数据寄存器片区的数据。SLCD 状态寄存器（SLCD_SR）中的 DRSS 比特可以指示出显示数据当前使用的显示数据寄存器片区， 如果当前使用的是主显示数据寄存器片区的数据， 则 DRSS 比特为‘0’；如果当前使用的是辅助显示数据寄存器片区的数据，则 DRSS 比特为‘1’。将 SLCD 帧控制寄存器（SLCD_FCR）中的 DRLC 比特置‘1’可以清除主显示数据寄存器片区的数据；将 DRHC 比特置‘1’可以清除辅助显示数据寄存器片区的数据。

2.3  COM 和 SEG 引脚配置

SLCD 模块提供公共端（COM）引脚和段（SEG）引脚的驱动。

2.4  SLCD 引脚配置

SLCD 的 SEG 和 COM 引脚是同通用功能 I/O 复用的。在不作为 SLCD 引脚使用时，这些引脚可以配置成通用功能 I/O 引脚。具体配置请参考通用功能 I/O 章节。

2.5  COM 和 SEG 引脚重映射

当作为 SLCD 引脚使用时，每一个 SLCD 引脚都可以被重映射为 COM 或者 SEG 引脚，以简化电路板上的布局布线。SLCD 模块支持从 L0 到 L63 最多 64 个 SLCD 引脚（SLCD 引脚的最终数量由产品规格书中设备引脚的数目决定），每一个引脚可以通过相应的 SLCD_CFGR0 和 SLCD_CFGR1 寄存器来配置，重映射其作为 COM 或者 SEG 功能。

2.6  时钟产生

时钟产生模块为波形发生模块和电荷泵模块提供各自所需的时钟，其结构如下：

时钟产生模块结构图

3实验

3.1  硬件设计

本次实验使用MM32L0130片上SLCD驱动LCD液晶屏显示。硬件使用灵动股份设计的EVB-L0136开发板，板载LCD接口可以适配GDC0689液晶屏，GDC0689具有半透和反射两种模式，6位8字、6点视角、宽温，适用于工业设备等产品。GDC0689液晶屏全显效果图如下：

EVB-L0136开发板LCD模块原理图如下：

原理图1（LCD部分）

原理图2（MM32F0130部分）

3.2  程序设计

例程主要用到GDC0689液晶屏的数码管部分进行计数显示，以最右边的数码管作为小数部分，其余数码管作为整数部分，从最低位开始累加计数，满十就向前一位进1。

灵动股份设计了MM32F0130 SLCD相关的库函数以及API函数，容易理解和使用，代码较多，这里不再进行赘述，仅对部分主要程序进行分析。

3.21 SLCD测试函数

 

void slcd_test(void)
{
    slcd_init();
    while(1) {
        LCD_DisplayDataUpdate();
        DELAY_Ms(100);
    }
}

 

3.22 SLCD初始化函数

void slcd_init()函数主要代码：

使能PWR、BKP时钟

 

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);

 

使能SLCD时钟，软件复位SLCD

 

    RCC_SLCD_ClockCmd(SLCD, ENABLE);
    SLCD_DeInit(); 

 

SLCD的时钟源选择LSI，配置LSI时钟频率为40KHZ。

 

    RCC_LSICLKConfig(RCC_LSICLKSource_40KHz); 
    RCC_LSICmd(ENABLE);
    RCC_SLCDCLKConfig(RCC_SLCDCLKSource_LSI); 

 

LSI作为SLCD时钟源，对应时钟预分频系数为4，分频系数为16

 

    else if(slcd_clk_source_freq <= LSI_VALUE) {
        pre_value = SLCD_Prescaler_4;
        div_value = SLCD_Divider_16;
    }

 

初始化SLCD结构体，配置1/4偏置、1/3占空比，VDD作为SLCD电源使能

 

    slcd_struct.SLCD_Divider = div_value;
    slcd_struct.SLCD_Duty = SLCD_Duty_1_4;
    slcd_struct.SLCD_Bias = SLCD_Bias_1_3;
    slcd_struct.SLCD_VoltageSource = SLCD_VoltSrcCapCharggDownVdd;
    SLCD_Init(&slcd_struct);

 

SLCD pin对应的GPIO配置为SEG或COM，并使能

 

    SLCD_IO_Config(&(SEGorCOM[0]));
    //must call after SLCD_init

 

配合SLCD COM索引寄存器

 

    SLCD_COM_IndexInit(&(SCLD_COM_Index[0]));

 

配置电荷泵时钟分频为1024

 

    SLCD_ChargePumpClockDivConfig(SLCD_ChargePumpClock_Div1024);

 

正常驱动波形

 

    SLCD_LowPowerDriveCmd(DISABLE);

 

配置无死区插入，当在两帧之间插入死区时，SEG和COM信号电压为零

 

    SLCD_DeadTimeConfig(SLCD_DeadTime_0);

 

清除显示数据寄存器

 

    LCD_Clear();

 

关闭SLCD闪烁模式，闪烁时钟分频系数为512

 

    SLCD_BlinkConfig(SLCD_BlinkMode_Off, SLCD_BlinkFrequency_Div512);

 

配置SLCD闪烁索引

 

    SLCD_BLINK_IndexInit(SCLD_BLINK_Index);

 

3.23 LCD更新显示数据函数

LCD_DisplayDataUpdate()函数主要代码：

 

    Number1 = (Number1 + 1) % 1000000;

    if(Number1 < 10) {
        LCD_DisplayNumber1(0, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(1, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(2, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(3, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(4, '0', 1);
        LCD_DisplayNumber1(5, '0' + Number1, 0);
    }
    else if(Number1 < 100) {
        LCD_DisplayNumber1(0, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(1, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(2, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(3, ' ', 0);
        LCD_DisplayNumber1(4, '0' + ((Number1 / 10) % 10), 1);
        LCD_DisplayNumber1(5, '0' + ((Number1 / 1 ) % 10), 0);
    }
    ......(省略余下代码)

 

其中LCD显示函数 void LCD_DisplayNumber1(u8 Index, char ch, u8 Point)用于配置数码管显示，函数的3个形参含义如下：

Index表示选中的数码管索引，对应6个数码管，可选值为0,1,2,3,4,5

ch表示要显示的数字，为char类型

Point表示该数码管是否显示Dp字段，显示则为1，否则为0

举例：代码中LCD_DisplayNumber1(5, '0' + Number1, 0)表示选中第5个数码管（最右），显示内容是Number的值，不显示Dp字段。

3.24 LCD显示函数

LCD_DisplayNumber1()函数主要代码：

 

void LCD_DisplayNumber1(u8 Index, char ch, u8 Point)
{
    u8 i;
    char TAB[6][8][4] =  {   // (1)
        {"5A ", "5B ", "5C ", "5D ", "5E ", "5F ", "5G ", "DP5"},
        {"6A ", "6B ", "6C ", "6D ", "6E ", "6F ", "6G ", "DP6"},
        {"7A ", "7B ", "7C ", "7D ", "7E ", "7F ", "7G ", "DP7"},
        {"8A ", "8B ", "8C ", "8D ", "8E ", "8F ", "8G ", "DP8"},
        {"9A ", "9B ", "9C ", "9D ", "9E ", "9F ", "9G ", "DP9"},
        {"10A", "10B", "10C", "10D", "10E", "10F", "10G", "   "},
    };

    u8 COMn = 0xFF, SEGn = 0xFF;

    u8 Code = LCD_SearchCode(ch);   // (2)

    if(Code != 0xFF) {
        for(i = 0; i < 7; i++) {
            LCD_SearchName(TAB[Index][i], &COMn, &SEGn);   // (3)

            if((COMn != 0xFF) && (SEGn != 0xFF)) {
                LCD_WriteBit(COMn, LCD_SEG_Table[SEGn][0], LCD_SEG_Table[SEGn][1], (Code >> i) & 0x01);   // (4)
            }
        }

        LCD_SearchName(TAB[Index][7], &COMn, &SEGn); // (5)

        if((COMn != 0xFF) && (SEGn != 0xFF)) {
            LCD_WriteBit(COMn, LCD_SEG_Table[SEGn][0], LCD_SEG_Table[SEGn][1], Point);   // (6)
        }
    }
}

 

1定义三维字符数组TAB[6][8][4]，其中[6]对应6位“8”字，[8]对应“8”字的8段（含DP段），[4]表示元素的长度，对应各段的名称。

2形参ch表示要显示的数字，为char类型，LCD_SearchCode(char ch)函数用来遍历LCD_CODE_Table[38]，如果传入的参数ch和LCD_CODE_Table[i].ch相等，则返回LCD_CODE_Table[i].Data，即该数字对应的段选信号。

3LCD_SearchName(TAB[Index][i], &COMn, &SEGn)函数遍历所有COM口(4)和SEG口(22)，如果TAB[Index][i]和LCD_NAME_Table[i][j]相等，则获取COMn和SEGn的值，然后返回。

4获取COMn对应的显示数据寄存器索引，根据段选信号，给显示数据寄存器赋值。

5获取Dp段对应的COMn和SEGn的值，然后返回。

6获取COMn对应的显示数据寄存器索引，根据Dp段选信号，给显示数据寄存器赋值。

3.3  实验演示

下载程序运行，观察GDC0689液晶屏显示。

　　审核编辑：汤梓红