雾盈FPGA笔记（十六）基于FPGA的LCD12864文字图像显示

FPGA驱动LCD12864显示文字图像

雾盈        2016-8-14

雾盈FPGA笔记汇总目录

        这个小实验还是挺有意思的吧。

       

       

        能看出来是谁吗



一、        什么是LCD12864 ?


        LCD，即液晶显示器(Liquid Crystal Display)。12864是一种统称，只说明类屏的一个特征，就是128*64个点构成。对于液晶屏的特性则没有说明。也就是说LCD12864的种类有很多种。
本文所使用的这一种液晶为晶联讯生产的JLX12864G-13903型液晶显示器，可以显示128列*64行点阵单色图片，或显示8个/行*4行16*16点阵的汉字，或显示16个/行*8行8*8点阵的英文、数字、符号。
这块液晶屏的手册可在官网（[url= http://jlxlcd.cn/china/download.asp]晶联讯官网资料手册[/url] http://jlxlcd.cn/china/download.asp ）上找到，我也可以把手册挂在文章后面。


二、        基本原理

        LCD（液晶屏）在 LCD 上排列着 128×64 点阵,128 个列信号与驱动 IC(integrated circuit集成电路)相连，64 个行信号也与驱动 IC 相连，IC 邦定在LCD 玻璃上（这种加工工艺叫COG）.

        1）工作电图：

        下图 是JLX12864G-13903 图像点阵型模块的电路框图,它由驱动IC ST7565R 及LCD 组成。

       
       

        2）液晶屏结构

        说完LCD12864的内部组成结构，我们再来看看这个屏的结构，我画了下面这个图大概描绘了一下这个屏的结构。

       

        我们可以看到，一个屏是由八个page页组成，每个page页里有128*8个小方格点，这个总共就是128*8*8=128*64个小格点。



        3）点亮液晶屏

        这个屏有128*64个点，如同对应一张像素128*64图片上的128*64个像素点。要想点亮其中某一个像素点，就给这个像素点传输数据“0”，低电平点亮。
        需要注意的是，传输数据到液晶屏是按照某一种方式的，它有四种传输方式：
                由上向下填充数据；
                有下向上填充数据；
                由左到右填充；
                由右到左填充。

        下面录个GIF动图，给你们看看数据按照从上到下顺序传到液晶屏，是怎样一种效果。
GIF动图。

       

        由动图可以我们可以看到，数据填充是按照page页的顺序，一页一页去填充。在一个page里，先填满一列八个小方格，也就是填了一个字节八位的数据，然后填第二个数据，直到填满128行，这个page页算是被填满了。
        然后按照同样的方式去填充下一个page页，直到填满八个page页，这样整个屏就被数据填满了。
 
        液晶屏结构介绍到这里已经足够我们进行后面的传输工作了，想要了解更多关于液晶屏的原理或者某个不同型号的LCD12864的童鞋，可以通过制造厂商的官网下载该液晶屏的资料。

        下面我们来讲输出数据到LCD12864的时序过程。


三、SPI协议时序图。

        下图是我从官方手册截的时序图。

       

        可以看到这个数据传输是按照SPI四线串行接口协议来传输数据的
        说明一下上图四根信号线的含义：
                CS(-)：片选信号，低电平有效。
                A0：即RS ，寄存器选择信号，H高电平时选择数据寄存器 ，L低电平时选择指令寄存器。
                SCL：串行时钟线。时钟频率大概在2.5M左右，亲测有效。因为刚开始我看手册的时候，手册上算出来是25M 时钟频率，但是数据不能正确传输。
                SDA（SI）：串行数据线
        还有一个线上图没有画出来，
                RES :复位信号线，低电平复位有效，复位完成后，回到高电平，液晶才能开始工作。复位延迟时间不能小于1us。

                SPI协议的特征：
        1、        在时钟线SCL为低电平时，SDA数据发生改变。
        2、        片选信号线CS(-)为低电平时，数据传输有效。
        3、        A0 寄存器选择信号，H高电平时选择数据寄存器 ，传输为数据。
                                                L低电平时选择指令寄存器，传输为指令。
 
[四、        FPGA驱动LCD12864 过程。

        由官方手册的指令表和参数表，知道了FPGA驱动LCD12864的整个过程。

        第一步：LCD初始化
        1）：上电
                拉低复位信号RES一段时间再放开上电过程最少维持1us。
        复位结束后
        2)：发送指令
                1.        软件复位                0XE2
                2.        升压步骤一                0X2C
                3.        升压步骤二                0X2E
                4.        升压步骤三                0X2F
                5.        粗调对比度，可设置范围0x20～0x27        我感觉取中间值比较好
                6.        微调对比度                0X81
                7.        微调对比度的值，可设置范围0x00～0x3f
                8.        1/9偏压比                        0XA2
                9.        设置行扫描顺序：从上到下                        0XC0
              10.        设置列扫描顺序：从左到右                        0XA1
        其他扫描顺序看下面手册截图

       

        11.起始行位置：从第一行开始                        0X40
        12.开显示                                                        0XAF

        第二步：发送数据
        每发一组数据一前还必须先发送三组指令，设置页面显示地址。
                1、        发送页地址0XB0+N(N为当前页数)
                2、        发送指令0X10
                3、        发送指令0X00
                4、        发送数据。

        工作过程就是这些了。



五、        框图

       


        框图如上。
        框图一搭整个思路就很清晰了。
        Send_data 模块里就是spi协议传输的内容。
        让数据传输满足spi的时序要求，传输就不会有错误。

        整个程序需要注意的有几点：

        第一点要注意的就是那个cnt_shift 移位计数器，我刚开始写的是当一个数据发送完毕后，反馈给LCD_Ctrl一个send_done，但是因为这个信号是个脉冲信号，不能满足控制模块的逻辑要求，总会跳跃状态。所以，这里就直接将移位计数器状态返回给控制模块。
        数据移位并串转换是用的飞龙老师教的方法。貌似就这一种方法了，待我研究一下。

        第二点：行列扫描的判断。
这段逻辑应该写的严谨一些，否则它会少发送一页数据或者发送乱码。

        其他的就没什么了。

图片转mif文件 的方法我会再发一个帖子，本篇帖子篇幅有点长了。




后面照例贴上源代码。

倒着显示，是为了下板子的时候观察方便，你们可以将数据倒过来发送，就会正着显示。

总结的很好

                           太棒了  感谢分享

             加油

小陈同学，加油；

要想点亮其中某一个像素点，就给这个像素点传输数据“1”，高电平点亮。？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？

                感谢分享

感谢分享。。。。。。。。。

正在学习的同学可以参考一下

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