超薄顯示屏OLED在陀螺經(jīng)緯儀中的應(yīng)用

摘要：本文在簡要介紹Solomon公司出品的CMOS OLED/PLED顯示驅(qū)動SSD1303芯片的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論臺灣錸寶公司最新產(chǎn)品，內(nèi)嵌SSD1303驅(qū)動芯片的超薄OLED顯示屏P09703在陀螺經(jīng)緯儀中的應(yīng)用問題，給出了硬件電路圖和軟件流程圖，為開發(fā)帶有顯示屏的便攜設(shè)備提供參考。

關(guān)鍵詞：OLED SSD1303 ARM 陀螺儀

陀螺經(jīng)緯儀通過敏感地球自轉(zhuǎn)的水平分量來測定儀器架設(shè)點(diǎn)真北方位的精密儀器，工作情況類似于電子經(jīng)緯儀，所不同的是電子經(jīng)緯儀只能測定兩個目標(biāo)的相對夾角，而陀螺經(jīng)緯儀不僅可以測定目標(biāo)之間的相對夾角，而且可以測定目標(biāo)與地理北或真北方位之間的夾角。儀器工作通常在野外進(jìn)行，環(huán)境條件較為惡劣。以前顯示部分用液晶實(shí)現(xiàn)，帶來的問題是除重量和體積外，低溫靠加熱實(shí)現(xiàn)，功耗大，野外作業(yè)對電池要求較高。另一個問題是采取任何措施，都無法解決太陽照射下，液晶顯示不清楚這個問題，這是由于液晶顯示自身特性決定的。

OLED 在顯示信息方面有許多吸引人的特點(diǎn)。OLED 無LCD 的視角問題，可提供全視角顯示。由于OLED 具有能自發(fā)光的特點(diǎn)，在亮度上也比LCD 高得多，也不像LCD 需要背光源，所以不僅提高了電源的有效功率，功耗只有LCD 的一半，而且器件厚度也比LCD 薄。OLED 響應(yīng)時間比典型LCD 快一千倍。所以，它具有高效率、高對比度、寬視角、工作電壓低等優(yōu)點(diǎn)［1 -2］。臺灣錸寶公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌SSD1303驅(qū)動芯片的超薄OLED顯示屏P09703點(diǎn)陣數(shù)128X64，厚度僅2.05毫米，重量僅11.1克，工作溫度-40℃到+85℃。在陀螺經(jīng)緯儀上選用該產(chǎn)品，很好的解決了顯示問題。下面重點(diǎn)討論電路設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)問題。

1 SSD1303簡介

目前，主要有Solomon 公司和美國的Clare公司等幾家公司生產(chǎn)OLED 驅(qū)動IC。Solomon 投入市場的SSD1303，是一枚把行驅(qū)動、列驅(qū)動和控制器集成為一體的OLED 驅(qū)動器芯片。這個驅(qū)動器為132 × 64點(diǎn)陣OLED 圖形顯示而設(shè)計(jì)的，包括行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、電流參考發(fā)生器、對比度控制、振蕩器和幾個MCU 接口模式。工作邏輯電壓2.4V～3.5V，具有豐富的軟件功能，支持4種顏色選擇和每種顏色64級控制，它的軟件對比度具有256級控制，內(nèi)嵌的132 × 64 bit 的圖形動態(tài)隨機(jī)存儲器（ GDDRAM），提供了行remapping、列remapping、垂直滾動和部分顯示功能。使該驅(qū)動器適合于不同像素尺寸和顏色的多種OLED 顯示。

2 P09703與LPC2131的硬件連接

LPC2100/lLPC2105/LPC2106 系列微控制器是飛利浦半導(dǎo)體推出的基于16/32 位ARM7TDMI-S CPU，并帶有128/256 k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲器的微控制器，128位寬度的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運(yùn)行。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16 位Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。由于LPC2100/lLPC2105/LPC2106系列微控制器采用非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC PWM 輸出以及多達(dá)9個外部中斷，這使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和電子收款機(jī)(POS)等應(yīng)用領(lǐng)域。因?yàn)長PC2100系列微控制器沒有外部總線控制器，所以它們外接擴(kuò)展芯片不是很方便。不過，因?yàn)樗鼈兊乃俣群芸?，所以即使使用軟件模擬總線外接擴(kuò)展芯片也比普通的80c51快得多，而豐富的片內(nèi)資源也不是普通51能夠比擬的。

鑒于P09703與P09702具有相同的圖形顯示控制器SSD1303，而P09702硬件接口適合試驗(yàn)連接，下面以P09702與LPC2131為例進(jìn)行說明，由于OLED顯示屏P09702的邏輯電平為2.4V - 3.5V，我們選用PHILIPS公司生產(chǎn)的基于ARM7TDMI-S、單電源供電的微控制器LPC2131作為控制器，圖一給出了包括電源、時鐘、復(fù)位等一個嵌入式處理系統(tǒng)正常工作的最小電路外，電源電路提供模擬3.3V和數(shù)字3.3V，以提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。同時繪制了P09702與LPC2131的硬件連接方式。

超薄顯示屏OLED在陀螺經(jīng)緯儀中的應(yīng)用

圖 一

3 軟件編程

在與計(jì)算機(jī)連接方面，SSD1303的接口，包括數(shù)據(jù)輸入緩存器、數(shù)據(jù)輸出鎖存器，指令寄存器及譯碼器，忙狀態(tài)觸發(fā)器以及時序控制電路等，具有高性能的接口控制電路。計(jì)算機(jī)可以隨時訪問SSD1303而不需要判斷其當(dāng)前狀態(tài)，與以前用的以T6963C控制器不同，SSD1303判斷忙狀態(tài)在操作上不是那么重要，因?yàn)镾SD1303的接口部能夠適時地接收計(jì)算機(jī)的訪問。只是在計(jì)算機(jī)對顯示存儲器大量的數(shù)據(jù)傳輸時與控制部向驅(qū)動部傳輸顯示數(shù)據(jù)相沖突，會在顯示屏上出現(xiàn)“雪花”。但是由于這個間隙時間很短，加上人眼在視覺上的惰性而看不出“雪花”現(xiàn)象，有時判斷忙標(biāo)志再進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)傳輸時，忙標(biāo)志已經(jīng)消失了。正是由于這些，計(jì)算機(jī)訪問SSD1303的操作流程非常簡單。但要注意的是SSD1303的接口控制電路內(nèi)有幾套時序電路以適配不同計(jì)算機(jī)操作時序的要求。時序適配電路的設(shè)置端為BS0，BS1，BS2。在P09703中選擇BS1和BS2不同的連接，以確定選擇Intel8080時序還是M6800時序。在P09702中由于沒有BS1和BS2的選擇，出廠時已經(jīng)設(shè)置為Intel8080時序，所以下面的程序?yàn)镮ntel8080時序。

#define AD0_PIN_NUM 8 //8位數(shù)據(jù)總線
#define DC_PIN_NUM 5 //P0.5 數(shù)據(jù)/指令控制位，低電平—指令操作，高電平—數(shù)據(jù)操作
#define WR_PIN_NUM 6 //P0.6 寫數(shù)據(jù)/指令控制位，高電平變低電平時寫入
#define RD_PIN_NUM 7 //P0.7 讀數(shù)據(jù)/指令控制位，低電平有效
#define CS_PIN_NUM 16 //P0.16 使能位，低電平有效
void ExBusInit(void) //初始化P09702OLED顯示屏總線
{ uint32 temp;
// 設(shè)置引腳連接模塊：DC_PIN_NUM、WR_PIN_NUM、RD_PIN_NUM、CS_PIN_NUM、 AD0_PIN_NUM為GPIO
PINSEL0 = ~(3 (2 * DC_PIN_NUM));
PINSEL0 = ~(3 (2 * WR_PIN_NUM));
PINSEL0 = ~(3 (2 * RD_PIN_NUM));
PINSEL0 = ~(3 (2 * (CS_PIN_NUM-16)));
for (temp= AD0_PIN_NUM; temp 16; temp++){
PINSEL0 = ~(3 (2 *temp));
}
// 設(shè)置引腳方向，所有相關(guān)引腳為輸出
temp = 0xff AD0_PIN_NUM;
IODIR = IODIR | temp;
IODIR = IODIR | (1 WR_PIN_NUM) | (1 RD_PIN_NUM) | (1 DC_PIN_NUM) | (1 CS_PIN_NUM);
// 設(shè)置引腳輸出值，除CS_PIN_NUM輸出為低電平外，其余均為高電平
IOCLR = (1 CS_PIN_NUM);
IOSET = (1 DC_PIN_NUM) | (1 WR_PIN_NUM) | (1 RD_PIN_NUM);
temp = 0xff AD0_PIN_NUM;
IOSET = IOSET | temp;
}

uint8 ReadData(void) //從P09702OLED顯示屏讀取數(shù)據(jù)
{ uint32 temp,temp1;
temp1 = IODIR;
IODIR = temp1 (~(0xff AD0_PIN_NUM)); // 設(shè)置AD0_PIN_NUM為輸入
IOCLR = 1 RD_PIN_NUM;
temp = IOPIN;
IOSET = 1 RD_PIN_NUM;
IODIR = temp1 | (0xff AD0_PIN_NUM);
temp = temp >> AD0_PIN_NUM;
return (uint8) temp;
}

void WriteCommand(uint8 Data) //寫指令代碼到P09702OLED顯示屏
{ IOCLR = 1 DC_PIN_NUM;
IOSET = Data AD0_PIN_NUM;
Data = ~Data;
IOCLR = Data AD0_PIN_NUM;
IOCLR = 1 WR_PIN_NUM;
IOSET = 1 WR_PIN_NUM;
IOSET = 1 DC_PIN_NUM;
}

void WriteData(uint8 Data) //寫參數(shù)及數(shù)據(jù)到P09702OLED顯示屏
{ IOSET = Data AD0_PIN_NUM;
Data = ~Data;
IOCLR = Data AD0_PIN_NUM;
IOCLR = 1 WR_PIN_NUM;
IOSET = 1 WR_PIN_NUM;
}
main(){ int j, i;
ExBusInit(); //初始化P09702OLED顯示屏總線
InitOled(); //初始化P09702OLED顯示屏，由于SSD1303軟件控制指令非常豐富，該函數(shù)內(nèi)容較長，在這里不做描述，詳情見P09702應(yīng)用筆記，這里要說明的是：InitOled()中的comm_out2()函數(shù)用WriteCommand()函數(shù)替代
for(i=0;i8;i++)
WriteCommand (0xB0+i); //設(shè)置顯示位置—行
WriteCommand (0x02); //設(shè)置顯示位置—列低地址
WriteCommand (0x10); //設(shè)置顯示位置—列高地址
for(j=0;j128;j++)
WriteData((0xFF); //屏幕顯示，全亮
}
}

上述僅是對P09702基本的應(yīng)用，有關(guān)更多的SSD1303軟件控制指令，通過該文介紹的方法，并結(jié)合SSD1303的指令集[4]，讀者能夠?qū)09702應(yīng)用自如。