中文图形显示控制芯片ST7920的原理与应用

中文图形显示控制芯片ST7920的原理与应用

介绍了一种具有４位／８位并行、２线／３线串行等多种接口方式，且内含国标简体中文字库的图形点阵液晶显示控制模块。同时介绍了该芯片的性能特点及接口方式，给出了相应的硬件电路及汉字显示程序。
   关键词：串／并接口；　控制模块；　中文图形显示
１　概述
ＳＴ７９２０是***矽创电子公司生产的中文图形控制芯片，它是一种内置１２８×６４－１２汉字图形点阵的液晶显示控制模块，用于显示汉字及图形。该芯片共内置８１９２个中文汉字（１６×１６点阵）、１２８个字符的ＡＳＣＩＩ字符库（８×１６点阵）及６４×２５６点阵显示ＲＡＭ（ＧＤＲＡＭ）。
为了能够简单、有效地显示汉字和图形，该模块内部设计有２ＭＢ的中文字型ＣＧＲＯＭ和６４×２５６点阵的ＧＤＲＡＭ绘图区域；同时，该模块还提供有４组可编程控制的１６×１６点阵造字空间；除此之外，为了适应多种微处理器和单片机接口的需要，该模块还提供了４位并行、８位并行、２线串行以及３线串行等多种接口方式。
利用上述功能可方便地实现汉字、ＡＳＣＩＩ码、点阵图形、自造字体的同屏显示，所有这些功能（包括显示ＲＡＭ、字符产生器以及液晶驱动电路和控制器）都包含在集成电路芯片里，因此，只要一个最基本的微处理系统就可以通过ＳＴ７９２０芯片来控制其它的芯片。ＳＴ７９２０的主要技术参数和显示特性如下：
电源：ＶＤＤ (－２．７～＋５．５Ｖ)＋５Ｖ(内置升压电路，一般无需负压)；
功耗：正常模式：４５０μＡ，睡眠模式：３μＡ，低功耗模式：３０μＡ；
显示内容：１２８列× ６４行；
显示颜色：黄绿；
显示角度：６：００钟直视；
ＬＣＤ类型：ＳＴＮ；
与ＭＣＵ接口：８位并行／３位串行；
配置有ＬＥＤ背光显示功能；
带有自动启动复位按钮(ｒｅｓｅｔ)；

图1

    软件功能设置：画面清除、光标显示／隐藏、光标归位、显示打开／关闭、显示字符闪烁、光标移位、显示移位、垂直画面旋转、反白显示、液晶睡眠／唤醒、关闭显示、自定义字符、睡眠模式等。

２　组成原理
ＳＴ７９２０ ＬＣＤ驱动器由３２个普通驱动器（ｃｏｍｍｏｎ）及６４个段驱动器?ｓｅｇｍｅｎｔ?组成，段驱动器的扩充可根据需要由ＳＴ７９２１的段驱动器来提供，一个ＳＴ７９２０可以显示一行８个字或两行４个字，或是配合ＳＴ７９２１来显示两行１６个字。ＳＴ７９２０有两种结构形式：ＳＴ７９２０－０Ａ和ＳＴ７９２０－０Ｂ，前者内置ＢＩＧ－５码，用于显示繁体中文字型；而后者内置ＧＢ码，用于显示简体中文字型。
图１是ＳＴ７９２０的内部结构框图。在对ＳＴ７９２０读或写时，会用到两个８位的寄存器，一个是数据寄存器ＤＲ，另一个是指令寄存器ＩＲ。通过数据寄存器ＤＲ可以存取ＤＤＲＡＭ、ＣＧＲＡＭ、ＣＧＲＯＭ及ＩＲＡＭ的值。待存取的目标ＲＡＭ的地址可通过命令来选择，每次数据寄存器ＤＲ的操作应以上次选择的目标ＲＡＭ为主体来进行读出或写入。通过ＲＳ和ＲＷ的状态可以选择不同的读写模式，具体配置方法如表１所列。
表1 ST7920的寄存器读写状态
RS  RW  功能说明 
低电平0  低电平0  MPU写指令到指令寄存器IR 
低电平0  高电平1  读出忙标志及地址计数器的状态 
高电平1  低电平0  MPU写指令到数据寄存器DR 
高电平1  高电平1  MPU从数据寄存器DR读出指令 

忙标志位ＢＦ为“１”时，表示内部操作正在进行，即处于忙状态而不接受新的指令，所以，每次接受新指令前，都要读取ＢＦ标志，只有当其为“０”时才可接受。

３　ＳＴ７９２０的应用
ＳＴ７９２０有自己的指令集，包括基本指令和扩充指令两大类，其中基本指令有１１条，扩充指令有７条。下面以显示ＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）为例来说明ＳＴ７９２０的应用方法。
３．１ 文本显示ＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）
ＳＴ７９２０的文本显示ＲＡＭ中提供了８个×４行的汉字空间，当对文本显示ＲＡＭ进行写入时，可以分别显示ＣＧＲＯＭ、ＨＣＧＲＯＭ与ＣＧＲＡＭ的字型；ＳＴ７９２０Ａ可以显示三种字型，分别是半宽的ＨＣ-ＧＲＯＭ字型、ＣＧＲＡＭ字型及中文ＣＧＲＯＭ字型。三种字型的选择可通过在ＤＤＲＡＭ中写入编码来进行设定，各种字型的详细编码如下：
显示半宽字型 ：将一位字节写入ＤＤＲＡＭ中，范围为０２Ｈ～７ＦＨ的编码。
显示ＣＧＲＡＭ字型：这种字型可通过将两个字节的编码写入ＤＤＲＡＭ中来实现，总共有００００Ｈ、０００２Ｈ、０００４Ｈ、０００６Ｈ四种编码方式。
显示中文字形：将两字节编码写入ＤＤＲＡＭ，范围为Ａ１Ａ０Ｈ～Ｆ７ＦＦＨ?ＧＢ码?或Ａ１４０Ｈ～Ｄ７５ＦＨ?ＢＩＧ５码?的编码。

图2

    ３．２ 绘图ＲＡＭ（ＧＤＲＡＭ）
绘图显示ＲＡＭ提供１２８×８个字节的存储空间，在更改绘图ＲＡＭ时，先连续写入水平与垂直的坐标值，再将两个字节的数据写入绘图ＲＡＭ，地址计数器（ＡＣ）会自动加１；在写入绘图ＲＡＭ期间，绘图显示必须关闭，写入绘图ＲＡＭ的步骤如下：
①关闭绘图显示功能。
②将水平的位元组坐标（Ｘ）写入绘图ＲＡＭ地址；
③将垂直的坐标（Ｙ）写入绘图ＲＡＭ地址；
④将Ｄ１５～Ｄ８数据写入ＧＤＲＡＭ中；
⑤将Ｄ７～Ｄ０数据写入ＧＤＲＡＭ中；
⑥打开绘图显示功能。
３．３ 显示两行１６个汉字的应用举例
图２所示为用ＳＴ７９２０和ＳＴ７９２１显示两行１６个汉字的结构原理图。在使用ＤＤＲＡＭ显示汉字时，一行显示８个汉字的程序代码如下：
初始化ＳＥＴＵＰ：
ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ
ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ
ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ
ＭＯＶ Ａ? ＃０１Ｈ ；ＣＬＥＡＲ ＤＩＳＰＬＡＹ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ａ? ＃００１１００００Ｂ ； ＦＵＮＣＴＩＯＮ ＳＥＴＴＩＮＧ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ａ? ＃００００００１０Ｂ ； ＤＤＲＡＭ ＳＥＴ ＴＯ ′００Ｈ′
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ａ? ＃０００００１００Ｂ?
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ａ? ＃００００１１００Ｂ ； ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＮ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ａ? ＃０００００００１Ｂ ； ＣＬＥＡＲ ＩＮ Ｇ ＳＣＲＥＥＮ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ａ? ＃１０００００００Ｂ ； ＳＥＴ ＤＤＲＡＭ ＡＤＤＲＥＳＳ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＲＥＴ
ＭＯＶ Ａ，＃８０Ｈ ；在ＬＣＤ屏的第一行显示汉字：
欢迎使用ＳＴ７９２０
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＣＯＭ
ＭＯＶ Ｒ４? ＃８
ＭＯＶ ＤＰＴＲ，＃ＨＺＣＯＤＥ
Ｄ? ＣＬＲ Ａ
ＭＯＶＣ Ａ? ＠Ａ＋ＤＰＴＲ
Ｉ ＮＣ ＤＰＴＲ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＤＡＴ
ＣＬＲ Ａ
ＭＯＶＣ Ａ? ＠Ａ＋ＤＰＴＲ
ＩＮＣ ＤＰＴＲ
ＬＣＡＬＬ ＷＲＩＴＥ＿ＤＡＴ
ＤＪＮＺ Ｒ４? ＤＤ
ＨＺＣＯＤＥ?
ＤＢ ′欢迎使用ＳＴ７９２０′
ＤＢ ′ＳＴ７９２０控制芯片′
ＤＢ′有：图形、点阵、
ＤＢ ′字符等多种模块。

４　结束语
由ＳＴ７９２０构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。因此，ＳＴ７９２０将得到广泛的应用。