基于ARM7的LCD设计与实现
1 引言
随着科技的发展，arm在社会各个方面的应用越来越广。arm芯片广泛应用于无线产品、pda、gps、网络、消费电子产品、stb及智能卡。s3c4510b是samsung公司生产的基于arm7tdmi的risc微处理器，主频可达50mhz。液晶显示是嵌入式系统中反映系统输入/输出的人机交互界面，液晶显示以其微功耗、体积小、显示内容丰富、模块化，接口电路简单等诸多优点得到广泛应用。由于s3c4510b主要是针对以太网应用系统设计的，所以其内部没有lcd控制模块，这样在一些需要人机可视话交互过程中会产生诸多不便。我们在看重高性价比的情况下，利用s3c4510b的通用i/o口来控制液晶显示屏的软硬件方法，实现了与lcd控制模块一样的功能。
2 s3c4510b介绍
s3c4510b是三星公司的一款基于以太网应用系统的高性价比16/32位（精简指令集）risc微控制器，内含一个由arm公司设计的arm7tdmi risc处理器核，arm7tdmi为低功耗、高性能的16/32核。支持大、小端模式，内部架构为大端模式，外部存储器可为大、小端模式；基于jtag的调试方案；边界扫描接口。支持rom/sram、flash、dram和外部i/o以8/16/32位的方式操作。最适合用于对价格及功耗敏感的应用场合。
除了arm7tdmi核以外，s3c4510b比较重要的片内外围功能模块包括：
u 2个带缓冲描述符（buffer descriptior）的hdlc通道；
u 2个uart通道；
u 2个gdma通道；
u 2个32位定时器；
u 18个可编程的i/o口。
s3c4510b提供了18个可编程的通用i/o端口，用户可将每个端口配置为输入模式、输出模式或特殊功能模式，由片内的特殊功能寄存器iopmod和iopcon控制。所传输的数据存放在寄存器iopdata中。
端口0～端口7的工作模式仅由iopmod寄存器控制。另外通过设置iopcon寄存器，端口8～端口11可用作外部中断请求intreq0～intreq3的输入。端口12、端口13可用作外部dma请求xdreq0、xdreq1的输入。端口14、端口15可作为外部dma请求的应答信号xdack0、xdack1，端口16可作为定时器0的溢出tout0，端口17可作为定时器1的溢出tout1。
i/o口模式寄存器iopmod中的低１８位用于配置i/o口p17～p0的工作方式。0为输入、1为输出。
3 ocmj4x8c液晶模块
该款液晶采用***矽创电子公司生产的st7920中文图形控制芯片。液晶屏幕为128x64点。其可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。内置2m中文字型rom（cgrom）总共提供8192个中文字型（16x16点阵），16k半宽字型rom（hcgrom）总共提供126个符号字型（16x8点阵），64x16位字型产生ram（cgram），另外绘图显示画面提供个个64x256点的绘图区域（gdram），可以和文字画面混合显示。提供多功能指令：画面清除（display clear）、光标归位（return home）、显示打开/关闭（display on/off）、光标显示/隐藏（cursor on/off）、显示字符闪烁（display character blink）、光标移位（cursor shift）、显示移位（display shift）、垂直画面旋转（vertical line scroll）、反白显示（by_line_reverse display）、待命模式（standby mode）。
ocmj4x8c（128x64）引脚说明（表1）
管脚号管脚符号说明
1vss逻辑电源地
2vdd逻辑电源+5v
3nc无连接
4rs（cs）高：数据/低：指令（串行输入的片选）
5r/w（sid）高：读/低：写（串行数据）
6e（sclk）使能端（串行时钟）
7-14db0-db7并行数据端
15psb高：并行/低：串行
16nc无连接
17/rst系统复位 低电平有效
18nc无连接
19leda背光电源+5v
20ledk背光电源0v
硬件电路：
对于该款液晶模块，当psb端接高电平时，模块将进入并行模式，并行模式又分为8-位和4-位传输模式。当psb段接低电平时，模块将进入串行模式。该设计采用4线串行输入方式，所以将psb端接地。并将背光电源端leda接电源+5v，ledk接地。
然后，将s3c4510b的io口分别与液晶模块相接如下：io3—sclk、io5—cs、io7—sid、io9—/rst。这里要注意的是需要通过软件设置s3c4510b相应的特殊功能寄存器，将io3，io5，io7，io9设置为输出模式。硬件连接图如图1所示：
图1：硬件连接图
4 软件实现
软件开发环境为arm sdt v2.5。程序分为两部分：首先为arm初始化，使用汇编语言书写。然后才是用c语言书写的显示主程序。
下面分别将两部分结合原代码略加说明。
汇编语言部分：
iopmod equ 0x3ff5000 ；定义io口模式寄存器
iopdata equ 0x3ff5008 ；定义io口数据寄存器
import main
area init，code，readonly
entry
ldr r0， =0x3ff0000
ldr r1， =0xe7ffff80 ；配置syscfg，片内4kcache，4ksram
str r1， ［r0］
ldr sp， =0x3fe1000 ；sp指向4ksram的尾地址，堆栈向下生成
ldr r0， =0x3ff5000
ldr r1， =0x000002a8 ；设置io3，io5，io7，io9为输出模式
str r1，［r0］
bl main
b 。
end
c语言部分：因篇幅有限，这里就不完整的给出源程序了，只列出几个子函数。
#include “typdef.h”
#define iopmod （*（volatile unsigned *）0x03ff5000）
#define iopdata （*（volatile unsigned *）0x03ff5008）
/*定义子函数如下*/
void clr_lcd_rst（void）{ iopdata &=0xfdff;} 清零复位引脚
void set_lcd_rst（void）{ iopdata |=0x0200;} 置位复位引脚
void clr_lcd_sclk（void）{iopdata &=0xfff7;} 时钟端置低
void set_lcd_sclk（void）{iopdata |=0x0008;} 时钟端置高
void clr_lcd_sid（void）{iopdata &=0xff7f;} 串行输出数据0
void set_lcd_sid（void）{iopdata |=0x0080;} 串行输出数据1
void clr_lcd_cs（void）{iopdata &=0xffdf;} 清零使能端
void set_lcd_cs（void）{iopdata |=0x0020;} 置位使能端
void print_led_p0（void）{iopdata |=0x0001;} 使led0亮
void print_led_p1（void）{iopdata |=0x0002;} 使led1亮
void off_led_p0（void）{iopdata &=0xfffe;} 使led0灭
/*液晶初始化部分*/
void init_lcd（void）
{set_lcd_rst（）;
delay（4）;
write_lcd（0，0x01）; 清除显示
delay（4）;
write_lcd（0，0x0c）; 显示状态设置
delay（4）;
write_lcd（0，0x30）; 设置为8位控制接口
delay（4）;
}
图2：串行写操作时序图
程序严格按照串行的写操作时序（如图2所示）。此外应该注意当模块在接受指令前，微处理器必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取bf标志时bf需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查bf标志，那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成，指令执行的时间请参考指令表中的个别指令说明。
5结束语：
本文介绍的方法可以实现汉字字符，英文字母，图形显示。除了上述的静态显示方式外，还可以通过编程来实现字符的动态显示及一些特效（如字符的移动，渐变，闪烁）显示。达到了与内置ｌｃｄ控制器相同的功能。
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u 2个带缓冲描述符（buffer descriptior）的hdlc通道；
u 2个uart通道；
u 2个gdma通道；
u 2个32位定时器；
u 18个可编程的i/o口。
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端口0～端口7的工作模式仅由iopmod寄存器控制。另外通过设置iopcon寄存器，端口8～端口11可用作外部中断请求intreq0～intreq3的输入。端口12、端口13可用作外部dma请求xdreq0、xdreq1的输入。端口14、端口15可作为外部dma请求的应答信号xdack0、xdack1，端口16可作为定时器0的溢出tout0，端口17可作为定时器1的溢出tout1。
i/o口模式寄存器iopmod中的低１８位用于配置i/o口p17～p0的工作方式。0为输入、1为输出。
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ocmj4x8c（128x64）引脚说明（表1）
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1vss逻辑电源地
2vdd逻辑电源+5v
3nc无连接
4rs（cs）高：数据/低：指令（串行输入的片选）
5r/w（sid）高：读/低：写（串行数据）
6e（sclk）使能端（串行时钟）
7-14db0-db7并行数据端
15psb高：并行/低：串行
16nc无连接
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18nc无连接
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图1：硬件连接图
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汇编语言部分：
iopmod equ 0x3ff5000 ；定义io口模式寄存器
iopdata equ 0x3ff5008 ；定义io口数据寄存器
import main
area init，code，readonly
entry
ldr r0， =0x3ff0000
ldr r1， =0xe7ffff80 ；配置syscfg，片内4kcache，4ksram
str r1， ［r0］
ldr sp， =0x3fe1000 ；sp指向4ksram的尾地址，堆栈向下生成
ldr r0， =0x3ff5000
ldr r1， =0x000002a8 ；设置io3，io5，io7，io9为输出模式
str r1，［r0］
bl main
b 。
end
c语言部分：因篇幅有限，这里就不完整的给出源程序了，只列出几个子函数。
#include “typdef.h”
#define iopmod （*（volatile unsigned *）0x03ff5000）
#define iopdata （*（volatile unsigned *）0x03ff5008）
/*定义子函数如下*/
void clr_lcd_rst（void）{ iopdata &=0xfdff;} 清零复位引脚
void set_lcd_rst（void）{ iopdata |=0x0200;} 置位复位引脚
void clr_lcd_sclk（void）{iopdata &=0xfff7;} 时钟端置低
void set_lcd_sclk（void）{iopdata |=0x0008;} 时钟端置高
void clr_lcd_sid（void）{iopdata &=0xff7f;} 串行输出数据0
void set_lcd_sid（void）{iopdata |=0x0080;} 串行输出数据1
void clr_lcd_cs（void）{iopdata &=0xffdf;} 清零使能端
void set_lcd_cs（void）{iopdata |=0x0020;} 置位使能端
void print_led_p0（void）{iopdata |=0x0001;} 使led0亮
void print_led_p1（void）{iopdata |=0x0002;} 使led1亮
void off_led_p0（void）{iopdata &=0xfffe;} 使led0灭
/*液晶初始化部分*/
void init_lcd（void）
{set_lcd_rst（）;
delay（4）;
write_lcd（0，0x01）; 清除显示
delay（4）;
write_lcd（0，0x0c）; 显示状态设置
delay（4）;
write_lcd（0，0x30）; 设置为8位控制接口
delay（4）;
}
图2：串行写操作时序图
程序严格按照串行的写操作时序（如图2所示）。此外应该注意当模块在接受指令前，微处理器必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取bf标志时bf需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查bf标志，那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成，指令执行的时间请参考指令表中的个别指令说明。
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