OLED顯示模塊與C8051F單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

有機(jī)發(fā)光顯示oled（organic light emitting display）是比液晶顯示技術(shù)更為先進(jìn)的新一代平板顯示技術(shù)，是被業(yè)界公認(rèn)為最具有發(fā)展前景的下一帶顯示技術(shù)。它與液晶顯示技術(shù)相比，具有超輕薄、高亮度、廣視角、自發(fā)光、響應(yīng)速度快、適應(yīng)溫度范圍寬、抗震強(qiáng)、功耗低、可實(shí)現(xiàn)柔軟顯示等優(yōu)越性能，可廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)應(yīng)用、商業(yè)、交通等領(lǐng)域。下面以vgs12864e顯示模塊為例，介紹c8051f020單片機(jī)與它的接口設(shè)計(jì)及軟件編程方法。

1 vgs12864e顯示模式

vgs12864是128×64行點(diǎn)陣的oled單色、字符、圖形顯示模塊。模塊內(nèi)藏64×64的顯示數(shù)據(jù)ram，其中的每位數(shù)據(jù)都對應(yīng)于oled屏上一個(gè)點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)；其接口電路和操作指令簡單，具有8位并行數(shù)據(jù)接口，讀寫時(shí)序適配6800系列時(shí)序，可直接與8位微處理器相連；與intel 8080時(shí)序的mcu連接時(shí)需要進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換。

2 顯示模塊結(jié)構(gòu)

2.1 模塊框圖

vgs12864e顯示模塊顯示屏為128列、64行、使用1片有64行輸出的行驅(qū)動器和2片列驅(qū)動控制器，其中每片列驅(qū)動器有64路輸出。行驅(qū)動器與mcu沒有關(guān)系，只要提供電源就能產(chǎn)生驅(qū)動信號和同步信號，模塊的外部信號僅與列驅(qū)動器有關(guān)。列驅(qū)動器內(nèi)置64×64位顯示存儲器，ram被分為8頁，每頁8行；顯示屏上各像素點(diǎn)顯示狀態(tài)與顯示存儲器各位數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，顯示存儲器的數(shù)據(jù)直接作為圖形顯示的驅(qū)動信號，為“1”顯示，為“0”不顯示。圖1為模塊的邏輯電路接口框圖。

2.2 模塊引腳功能及指令系統(tǒng)

模塊引腳功能如表1所列。模塊的指令系統(tǒng)與液晶顯示驅(qū)動控制器hd61202兼容，共有7條指令，這里不作詳細(xì)描述，僅列出表2指令列表。其中，前兩條為顯示狀態(tài)設(shè)置類指令，其余的為讀寫操作類指令。

3 顯示模塊與cygnal單片機(jī)硬件接口設(shè)計(jì)

vgs12864e的接口連接方式有兩種：一種是直接訪問方式，另一種是間接訪問方式。不論那種方式，要訪問模塊都必須先讀取狀態(tài)寄存器內(nèi)容，判斷“忙”標(biāo)志，不忙時(shí)才可以訪問。直接訪問方式是將模塊接口作為存儲器或i/o設(shè)備直接掛在mcu總線上，mcu以訪問存儲器或i/o設(shè)備方式對模塊進(jìn)行操作，間接訪問方式是mcu通過軟件模擬控制時(shí)序?qū)δK進(jìn)行操作。這里介紹的是cygnal c8051f020單片機(jī)與vgs12864e的間接訪問接口設(shè)計(jì)。

c8051f020是美國cygnal公司推出的一種混合信號soc型號8位單片機(jī)，是集成度很高的混合信號系統(tǒng)級的芯片。它的具有100腳的tqfp封裝，功耗低，供電電壓為2.7－3.3v，全部i/o、rst、jtag引腳均耐5v電壓；有高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的cip－51內(nèi)核（可達(dá)25mips），該mcu具有p0－p7共64個(gè)通用i/o端口，每個(gè)端口引腳都可以被配置為推挽輸出或漏級開路輸出。對于vgs12864e，由于其工作電壓是5v，而c8051f020的工作電壓是3.3v，所以要c8051f020的輸出能更好地驅(qū)動5v輸入的oled，需要對系統(tǒng)進(jìn)行額外配置。除了將對應(yīng)端口的輸出方式設(shè)置為“漏極開路”外，還應(yīng)在電路上將每個(gè)端口通過一個(gè)上拉電阻接到5v電源，這樣可以保證c8051f020的邏輯“1”輸出能夠被提升到5v。接口電路如圖2所示。

4 軟件編程

軟件編程采用keil c51語言，包括顯示模塊硬件的驅(qū)動程序（即寫指令和寫數(shù)據(jù)），顯示模塊初始化和清屏等通用子程序以及西文字符的顯示實(shí)現(xiàn)程序。由于此模塊指令系統(tǒng)與液晶顯示驅(qū)動控制器hd61202兼容，故這些程序具有較高的通用性。對于字符漢字顯示，該模塊的字符庫數(shù)據(jù)特點(diǎn)是以列數(shù)據(jù)形式編制，即1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)表示1列8×1的數(shù)據(jù)，和通常的字符庫相比，該字符是旋轉(zhuǎn)了90°的字模數(shù)據(jù)。使用zimo21.exe取字模軟件，并設(shè)置提取方式為縱向取模，可以很方便地取得所需的中西文字模。由于該顯示模塊的每一列8×1的數(shù)據(jù)是低位在前，高位在后，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)中西文的正確顯示，還需對通過上述方法取得的字模的每個(gè)字節(jié)的高低位進(jìn)行一次對調(diào)，程序中使用了一個(gè)數(shù)組upsetchar[]來實(shí)現(xiàn)。程序中使用的西文字符是16×8點(diǎn)陣，漢字是16×16點(diǎn)陣。

cygnal單片機(jī)通過間接訪問方式控制oled。其i/o端口需要進(jìn)行配置，配置如下：

void c8051f020_output_config（）{

p2mdout＝0x00；//配置p2.5（lcd_wr），p2.6（cd_rd），

　　　　　　　　//p2.7（lcd_rs）為推挽輸出方式

p74out＝0xf3；//配置p5.0－p5.7（lcd_d0－－lcd_d7）

　　　　　　　//為推挽輸出方式
}

對顯示模塊進(jìn)行寫指令操作和寫數(shù)據(jù)操作分為寫左半屏和寫右半屏。寫左右半屏的差別僅在于置位相應(yīng)的片選信號，而寫指令與寫數(shù)據(jù)的差別在于寫數(shù)據(jù)時(shí)置位rs寄存器選擇信號。初始化操作完成顯示位置的確定和打開顯示?，F(xiàn)以寫左半屏命令和寫左半屏數(shù)據(jù)為例，說明各操作函數(shù)。

（1）寫左半屏命令

void wr_command1（）{

cs1＝1；cs1＝1；cs1＝1；//選擇左半屏

cs2＝0；cs2＝0；cs2＝0；

read_status（）； 　　　//讀busy位狀態(tài)

r_w＝0；r_w＝0；r_w＝0；

p5＝com；　　　　　　　　//將命令字節(jié)送i/o口

e＝1；e＝1；e＝1；

e＝0；e＝0；e＝0；　　　 //在e下降沿，命令字節(jié)被寫

　　　　　　　　　　　　　//入列驅(qū)動器

}

（2）寫左半屏數(shù)據(jù)

void wr_data（）{

cs1＝1；cs1＝1；cs1＝1；//選擇左半屏

cs2＝0；cs2＝0；cs2＝0；

read_status（）；　　　//讀busy位狀態(tài)

d_i＝1；d_i＝1；d_i＝1；

r_w＝0；r_w＝0；r_w＝0；

p5＝dat； 　　　　　　　//將數(shù)據(jù)字節(jié)送i/o口

e＝1；e＝1；e＝1；

e＝0；e＝0；e＝0；　　　//在e下降沿，數(shù)據(jù)字節(jié)被寫

　　　　　　　　　　　　//入列驅(qū)動器

}

其中，讀狀態(tài)位的函數(shù)采用查詢指標(biāo)志位的方式，即

void read_status（）reentrant{

uchar busy；

uchar temp；

d_i＝0；d_i＝0；d_i＝0；//進(jìn)行指令操作

r_w＝1；r_w＝1；r_w＝1；//進(jìn)行讀操作

do{

p5＝0xff；

e＝1；e＝1；e＝1；

busy＝p5；　　　　　　　//讀入p5端口狀態(tài)

e＝0；e＝0；e＝0；

temp＝busy＆0x80；

}while（temp！＝0）；

}

（3）oled初始化

void init_lcd（）{

com＝0xc0；　　　　　　//從第0行開始

wr_command1（）；

wr_command2（）；

com＝0x3f；　　　　　　//打開顯示

wr_command1（）；

wr_command2（）；

}

（4）oled清屏

void clear_lcd（）{

uchar column1；

uchar page；

for（page＝0；page＜8；page＋＋）{

com＝（0xb8＋page）；//設(shè)置頁號

wr_command1（）；

wr_command2（）；

com＝0x40；　　　　　//設(shè)置起始列為0，寫操作完

　　　　　　　　　　　//后列地址計(jì)數(shù)器自動加1

wr_command1（）；

wr_command2（）；

for（column1＝0；colunm1＜64；column1＋＋）{

　　　　　　　　　　　//清左半屏

dat＝0；

wr_data1（）；

}

for（column1＝64；column1＜128；column1＋＋）{

　　　　　　　　　　　//清右半屏

dat＝0；

wr_data2（）；

}

}

}

（5）顯示16×8字符的程序

void lcd_write_char_code（uchar page8，uchar column8，uchar＊block168） reentrant{

uchar column1；

set_position（page8，column8）； //設(shè)置所寫字符起始頁位置

for（column1＝0；column1＜8；column1＋＋）{

dat＝block168[column1]；

　　//從字庫中取出上半頁8×8點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)

dat＝upsetchar[dat]；

　　//將每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)高低位進(jìn)行對調(diào)

if（column8＜＝7）

　　//如果設(shè)置的所寫位置在左半屏，調(diào)用寫左半屏

　　//數(shù)據(jù)的函數(shù)

wr_datal（）；

else

　　//如果設(shè)置的所寫位置在右半屏，調(diào)用寫右半屏

　　//數(shù)據(jù)的函數(shù)

wr_data2（）；

}

page8＋＋；

set_position（page8，column8）；//設(shè)置所寫字符下半頁位置

for（column1＝8；column1＜16；column1＋＋）{

dat＝block168[column1]；

　　//從字符庫中取出下半頁8×8點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)

dat＝upsetchar[dat]；

　　//將每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)高低位進(jìn)行對調(diào)

if（column8＜＝7）

　　//如果設(shè)置的所寫位置在左半屏，調(diào)用寫左半屏

　　//數(shù)據(jù)的函數(shù)

wr_datal（）；

else

　　//如果設(shè)置的所寫位置在右半屏，調(diào)用寫右半屏數(shù)據(jù)的函數(shù)

wr_data2（）；

}

}

5 結(jié)論

oled顯示技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景。采用此技術(shù)的vgs12864e顯示模塊具有與mcu接口方便，顯示功能強(qiáng)和編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。上面介紹的接口設(shè)計(jì)與軟件編程已成功應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的系統(tǒng)工作參數(shù)的顯示，效果良好，再配合按鍵控制進(jìn)行反顯、參數(shù)設(shè)置、翻頁等，建立了良好的人機(jī)交互界面。