Сегодня все чаще для отображения простой символьной информации используют символьные жидкокристаллические индикаторы ЖКИ. О том, как с ними работать мы и поговорим. В этой части статьи, мы детально рассмотрим символьные ЖКИ на базе контроллера HITACHI HD44780 (или совместимым с ним SAMSUNG KS0066). Статья – попытка систематизировать найденную мной информацию при работе с этими ЖКИ.
СОДЕРЖАНИЕ:
1. Символьный ЖКИ с контроллером HD44780 (KS0066). Интерфейс.
2. Набор команд контроллера HD44780.
3. Инициализация ЖКИ.
Символьный ЖКИ с контроллером HD44780 (KS0066). Интерфейс
Символьный ЖКИ есть ничем другим, как матрицей из точек, разделенной на строки и поля символов:
HD44780 (и совместимый с ним KS0066) – есть де-факто стандартом на контроллеры монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев с параллельным 4-х или 8-битным интерфейсом. На базе этого контроллера выпускается огромное количество моделей с различным конструктивном и разрешением, начиная с 8×1 (восемь символов в одной строке), и заканчивая 40×4 (содержащих два независимых управляющих чипа). Типичная частота работы контроллера – 270 кГц.
Контролер ЖКИ оперирует 3-мя блоками памяти:
1. Для вывода символа контроллер использует память DDRAM (Display Data RAM), где хранятся ASCII-коды символов, которые мы хотим видеть на ЖКИ. Под нее отведено 80 ячеек памяти. Понятно, что на ЖКИ мы увидим лишь часть символов, которые находятся в DDRAM – если наш ЖКИ 1 или 2-строчный и отображает 8 символов в строке, то так:
2. Шаблоны самих символов контроллер берет из CGROM (Character Generator ROM) – памяти знакогенератора. Таблицу символов можно посмотреть в спецификации на HD44780.
3. Для хранения пользовательских символов (их шаблонов) предусмотрена память CGRAM (Character Generator RAM).
Также, контроллер в зависимости от некоторых условий распределяет пришедшие в него данные в Befehlsregister oder регистр данных.
Eine typische 14-Pin-Interface-Controller HD44780:
| 1 | Земля, общий провод, GND |
| 2 | Напряжение питания, Vcc (+5V) |
| 3 | Настройка контрастности (Vo) |
| 4 | Выбор регистра (R/S для HD44780, A0 для KS0066) |
| 5 | Чтение/запись (R/W) |
| Sechs | Строб по спаду Е (Enable) |
| 7 | Bit 0 (младший для 8мибитного интерфейса) |
| Data Line | |
| 8 | DB 1 |
| 9 | DB 2 |
| 10 | DB 3 |
| 11 | DB 4 (младший для 4х битного интерфейса) |
| 12 | DB 5 |
| 13 | DB 6 |
| 14 | DB 7 (старший для 8-х (4х) битного интерфейса) |
| Für ein hintergrundbeleuchtetes Display | |
| 15 | Питание подсветки для дисплеев с подсветкой (анод) |
| 16 | Питание подсветки для дисплеев с подсветкой (катод) |
Нумерацию пинов на конкретном ЖКИ смотрим в datasheet.
Контрастность изображения на ЖКИ можно изменять, подключив дополнительно построечный резистор на 10 кОм по схеме:
Назначение выводов R/S, R/W,E:
При переходе Е с высокого лог. уровня на низкий данные, которые уже «висят» на выводах DB0..DB7, записываются в память контроллера ЖКИ для последующей обработки.
При высоком лог. уровне на R/S(Register Select) контроллер ЖКИ воспринимает этот набор битов как данные(код символа), а при низком – как инструкцию и направляет их в соответствующий регистр.
R/W определяет направление работы выводов DB0..DB7 – если на R/W «0», то мы можем только писать в порт DB, а если R/W = «1», то можем прочитать с него (например узнать занят контроллер или свободен для приема новых данных). Если мы не будем читать данные из ЖКИ, то можно «посадить» R/W на землю.
Instruction Set HD44780
Для того чтобы начать выводить информацию на ЖКИ, его контроллер надо проинициализировать (сообщить ему об интерфейсе, шрифте, смещениях и т.д.). Контроллер может воспринимать всего 11 команд:
| Titel Anleitung | Status Schlussfolgerungen | Прим. | Zeitpunkt der Ausführung
fраб.= 270 kHz |
|||||||||
| RS | R / W | DB7 | DB6 | DB5 | DB4 | DB3 | DB2 | DB1 | DB0 | |||
| Übersichtliches Display | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | Очистка Всего ЖКИ установка адреса DDRAM в 0 | 1.52 мс |
| Nach Hause zurückkehren | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | X | Установка текущего адреса DDRAM в 0 (курсор – домой) Данные DDRAM не меняются | 1.52 мс |
| Eingabemodus festzulegen | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I / D | S | Установка направления движения курсора (I/D) и смещения дисплея (S) при выводе данных | 37 мкс |
| Display on/off control | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B | Вкл/выкл. дисплей(D), курсор(C) и его мерцание(B) | 37 мкс |
| Cursor oder Anzeigeverschiebung | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S / C | R / L | X | X | Bewegen Sie den Cursor und verschiebt die Anzeige der DDRAM | 37 мкс |
| Funktionssatz | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | N | F | X | X | Установка интерфейса(DL), число строк(N) и шрифт символов(F) | 37 мкс |
| Stellen CGRAM Adresse | 0 | 0 | 0 | 1 | ACG5 | ACG4 | ACG3 | ACG2 | ACG1 | ACG0 | Установка счетчика адреса CGRAM. После этого можно записывать данные в CGRAM | 37 мкс |
| Set DDRAM Adresse | 0 | 0 | 1 | ADD6 | ADD5 | ADD4 | ADD3 | ADD2 | ADD1 | ADD0 | Set DDRAM Adressenzähler | 37 мкс |
| Read busy flag & address | 0 | 1 | BF | AC6 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | Если BF = 1 то контроллер ЖКИ выполняет внутреннюю операцию (занят). АC6-АC0 – текущее значение адреса DDRAM | 0 ISS |
| Schreiben von Daten in den RAM | 1 | 0 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | Schreiben von Daten in den RAM- | 37 мкс |
| Lesen Sie Daten aus dem RAM | 1 | 1 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | Lesen von Daten von RAM | 37 мкс |
I/D = 1: адрес DDRAM увеличивается I/D = 0: уменьшается
S = 1: сдвиг рабочей области дисплея по DDRAM разрешен
D = 1: дисплей (изображение) включен
C = 1: курсор включен
В = 1: мерцание курсора включено
S/C = 1: сдвинуть дисплей S/C = 0: переместить курсор
R/L = 1: вправо R/L = 0: влево
DL = 1: 8 bit DL = 0: 4 bits
N = 1: 2 lines N = 0: 1 line
F = 1: 5х10 F = 0: 5х8
ACG: CGRAM address
ADD: DDRAM address (адрес курсора)
AC: Address counter DD и CGRAM адресов
Initialisieren LCD
Есть 2 способа инициализации контроллера ЖКИ:
1. Через внутреннюю схему сброса.
2. В ручном режиме (через посылку в него ряда команд, которыми мы задаем режим работы ЖКИ)
Внутренняя схема сброса контроллера начинает работать сразу после включения питания. В этом есть один минус – если питание у нас «ползет» до рабочего уровня медленно (медленнее, чем за 10 мс), то самоинициализация контроллера может пройти некорректно. При этом способе инициализации контроллер сам исполняет следующие команды:
1. Display clear
2. Function set:
DL = 1; 8-bit interface data
N = 0; 1-line display
F = 0; 5х8 dot character font
3. Display on/off control:
D = 0; Display off
C = 0; Cursor off
B = 0; Blinking off
4. Entry mode set:
I/D = 1; Increment by 1
S = 0; No shift
Второй способ исключает зависимость схемы от источника питания. Для инициализации контроллера ЖКИ в ручном режиме необходимо исполнить следующий алгоритм:
8-битный параллельный интерфейс.
4-битный параллельный интерфейс.
Как видно, здесь нет ничего сложного: посылаем в ЖКИ команду за командой, учитывая время их исполнения (около 40 мкс) или проверяя флаг занятости контроллера ЖКИ (тогда надо посадить пин RW на лапку микроконтроллера и выставлять его в «1», когда хотим узнать, занят ЖКИ или нет).