基于標(biāo)準(zhǔn)字庫IC的一體化液晶顯示模塊實現(xiàn)方案

STN圖形COG液晶模塊廣泛應(yīng)用于手持設(shè)備、金融機(jī)具、MP3歌詞顯示、DAB收音機(jī)等諸多場合。然而使用液晶模塊的整機(jī)制造廠商一般都要在主控板上安裝含字庫數(shù)據(jù)的存儲芯片，兩者組合才能實現(xiàn)液晶模塊的文字顯示功能。鑒于漢字庫標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化要求的特殊性，整機(jī)制造廠商均希望LCM廠商提供字庫一體化液晶模塊以省去字庫開發(fā)工作。之前帶中外文字庫的COB液晶驅(qū)動芯片已應(yīng)運(yùn)而生，如ST7920、RA8816等?？墒荂OG驅(qū)動芯片限于裸片尺寸，無法將字庫整合到單芯片中，致使字庫+液晶顯示一體化COG模塊迄今仍是一項市場空白。

本文介紹了一種整合STN液晶顯示驅(qū)動芯片UC1701和上海高通半導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)字庫芯片GT2X系列為一體的液晶顯示模塊方案。這兩種芯片均采用SPI標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線。UC1701是典型的128×64點(diǎn)陣COG液晶驅(qū)動芯片。GT2X系列字庫芯片含有簡、繁體中文，各類字符集；12點(diǎn)至32點(diǎn)陣多種大小字庫以及170多國外文字庫等多款規(guī)格。該方案可填補(bǔ)字庫液晶模塊市場的空白，大大提高整機(jī)文字顯示軟硬件設(shè)計的簡便性和文字專業(yè)性，并可明顯降低模塊成本。此外，本文還就該方案替代16字符×3行的字符式COB和COG液晶顯示模塊以及替代中日韓文COB液晶顯示模塊的實現(xiàn)方案進(jìn)行了說明。

字庫COG圖形顯示模塊實現(xiàn)原理

字庫COG一體化模塊的實現(xiàn)得益于專業(yè)字庫芯片廠商上海高通半導(dǎo)體公司最新推出的微型封裝的標(biāo)準(zhǔn)字庫芯片GT20L16S1Y（2.9mm×1.6 mm），可以像阻容元器件一樣貼片在FPC軟板上，從而可以和典型的COG驅(qū)動芯片（本方案采用的是UC1701）整合為一體化字庫COG模塊。其實現(xiàn)原理和產(chǎn)品化實物照片見圖1。

圖1：字庫COG一體化模塊實現(xiàn)原理和產(chǎn)品化實物圖。

圖1中COG驅(qū)動芯片UC1701和字庫芯片GT20X系列均采用SPI總線，為了少用CPU的I/O接口，對應(yīng)CPU內(nèi)的SPI接口總線可以簡化為只需CPU的一個SPI接口（3線）輔以#1和#2兩根CS片選線，只需增加一個I/O接口，因此原有主控板只需做增加一根#2片選線的微小改動。為簡化FPC字庫芯片布線，實際產(chǎn)品中GT20的SPI接口未在FPC上與COG驅(qū)動芯片UC1701的SPI #1接口直接復(fù)聯(lián)，而是將字庫芯片的4根接口總線和2根電源線直接通過FPC與CPU連接，從而只用單面FPC即可實現(xiàn)本方案。本方案采用現(xiàn)有的COG圖形模塊，無需改動原玻璃設(shè)計，只需新開FPC軟板即可實現(xiàn)，這是由于字庫芯片雖然被安裝為一體化模塊中，但在電氣上與COG驅(qū)動芯片并無直接聯(lián)接，兩者同時連向CPU總線上進(jìn)行工作。對于沒有SPI硬件接口的MCU，可利用通用GP I/O接口實現(xiàn)軟件模擬SPI接口。圖1中電容C1是用于提高干擾性能的退耦電容，是否安裝視FPC引線長短而定。

COG驅(qū)動芯片UC1701為典型的128×64點(diǎn)陣STN液晶驅(qū)動芯片，可顯示16×16點(diǎn)陣漢字，8字×4行共32個漢字，相同功能的芯片還有ST756S和SPL502等。字庫芯片為GT20L16S1Y，芯片內(nèi)已經(jīng)固化了GB2312國家標(biāo)準(zhǔn)字庫集I、II級6763漢字和846個國際全角字庫以及96個ASCII英文、數(shù)字字符。芯片內(nèi)置字符點(diǎn)陣為國家標(biāo)準(zhǔn)GB5199 15×16標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)陣字形。該方案同時也可以適用于3寸以內(nèi)的漢字COB方案。

以上模塊中的字庫芯片換用GT20L16P1Y后，片內(nèi)含有Unicode常用字庫和GBK常用簡繁體字庫可以分別滿足MP3的歌名顯示和歌詞顯示的不同字符集內(nèi)碼。外文字庫芯片GT20L24F6Y內(nèi)置173國外文字庫，單芯片即可滿足外銷產(chǎn)品的幾乎所有文字，并且除5×7基本點(diǎn)陣外，還有16點(diǎn)陣和24點(diǎn)陣等大點(diǎn)陣外文字庫。

顯示流程：MCU將所需顯示漢字的雙字節(jié)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成3字節(jié)字庫芯片存儲總線中對應(yīng)地址碼；從字庫芯片中讀出對應(yīng)的32字節(jié)（15×16點(diǎn)陣）的字形數(shù)據(jù)通過MCU送往COG液晶顯示屏，即完成一個漢字的顯示。

圖2：字庫COG一體化液晶模塊顯示流程

以上字庫COG一體化液晶模塊具有以下特點(diǎn)：

1．字庫芯片安裝在FPC軟板上，無需改動原有玻璃設(shè)計；

2．單一規(guī)格COG同時支持全球各國外文；

3．漢字點(diǎn)陣為GB5199國標(biāo)正版字形數(shù)據(jù)。

字符式LCM模塊+字庫實現(xiàn)原理

圖3：圖形COG替代方案。

圖4：字符式COG傳統(tǒng)方案。

圖5：字符式COB傳統(tǒng)方案。

針對字符式COG（圖4）和字符式COB（圖5）液晶模塊，對應(yīng)的字庫模塊替代方案見圖3，由UC1701驅(qū)動芯片和GT20L24F6Y兩片組成，其原理同圖1。利用圖3中128×64圖形顯示模塊可以同時支持16字符×1行直到 16字符×8行顯示。字符是由8×8顯示像素組成，因此對于128×64圖形屏，16字符×1行占用128×8，2行占用128×16，3行占用128×24,8行占用128×64。采用圖形顯示方案替換傳統(tǒng)字符式COB和COG的特點(diǎn)如下：

1．同時支持173國外文，而傳統(tǒng)方案的驅(qū)動芯片針對小語種需要另開字庫掩膜；

2．除了支持傳統(tǒng)字符COB和COG的8套外文之外，還支持ISO8859編碼的全部14套5×7字符。此外還支持Unicode編碼的173國5×7字符；

3．改變的傳統(tǒng)方案只能顯示5×7字符的單一字號。同時支持5×7、7×8、8×16、6×18、12×24 五種字號以及16點(diǎn)和24點(diǎn)不等寬字符

4．驅(qū)動芯片無需因字符行數(shù)增加而升級，顯示多行時，成本降低更明顯。

漢字COB方案實現(xiàn)原理

圖6：字庫COB替代方案。

圖7：字庫COB傳統(tǒng)方案。

采用圖形式COB（控制芯片0107）加上字庫芯片實現(xiàn)192×64的漢字COB模塊（見圖6），與傳統(tǒng)COB字庫模塊（控制芯片7920）相比（見圖7），除了芯片成本降低近一半以外，還具有傳統(tǒng)方案無法實現(xiàn)的特點(diǎn)：

1、多點(diǎn)陣（11×12、15×16、24×24）大中小字顯示；

2、圖形和文字可以混合排放；

3、單芯片同時支持中日韓及173國外文；無需針對日文或韓文另外定制字庫掩膜；

4、打印機(jī)可以共享COB字庫；

5、 漢字點(diǎn)陣為GB5199和GB5007國際正版字型，字形規(guī)范、美觀。

128×64的漢字COB模塊方案與上述圖6的COB模塊方案原理相同。

表1：字庫一體化液晶模塊適用字庫