液晶显示屏驱动（KD014QQTBN001、STC12C5A60S2）

lianxian连线 2017-06-06 08:41:17

前文汇编码、机器码、十六进制码相互转换阐述了在各种码字之间进行相互转换的方法。本文将使用此法实现一个液晶显示屏驱动。

以宏晶 STC12C5A60S2 与液晶显示屏 KD014QQTBN001（ST7735S） 为例。

1. 连线

首先将 STC12C5A60S2 连接 PL2303：

然后连接 KD014QQTBN001：

图中 KD014QQTBN001 的 IM2 和 IM0 引脚都接高电平 5.0V，SPI4W 接低电平地，表示 ”MCU 16-bit
Parallel“，即 ”16位并行接口“。
同时 STC12C5A60S2 的 P2、P0 16 位接 KD014QQTBN001 的数据总线 DB 16 位。P1 前 5 位接 KD014QQTBN001 的控制线 RD、DCX、RESET、CS、WR。

2. 启动

STC 芯片的引脚和地址有如下对应关系：

我们可以通过操作地址，以某种方式，达到控制引脚电平的目的。例如我们在 P0.0 脚接了一个发光二极管，那么点亮即可用汇编码：CLR 0x80。功能是将 P0.0 脚置低电平，在发光二极管上产生一个电压从而导通发光。

而现在我们要控制的是一个液晶显示屏，这就需要控制引脚电平产生一定波形，因此必须参见 KD014QQTBN001 芯片手册。可以看到它的波形图：

我们首先根据波形图写出写一个字节和读一个字节的汇编码：

2.1 写一个字节

根据时序图，可以写出汇编码：

0x91 为 P1.1 对应 DCX，0x94 为 P1.4 对应 WR，0x80 为 P0 对应 DB7-0。

P0 的一个字节在 WR 的 上升沿 写入液晶显示屏。
也就是说， 0x80 的一个字节在执行 SETB 0x94 时写入液晶显示屏。

2.2 读一个字节

同理可以写出汇编码：

0x90 为 P1.0 对应 RD。

在 RD 的 下降沿 读取液晶显示屏一个字节到 P0。
也就是说，在执行 CLR 0x90 时读取液晶显示屏一个字节到 0x80。

2.3 函数

我们将上述两组指令写成函数的形式：

这样写一个字节的功能，用一个 ACALL 指令调用，就完成了。

它的执行方式是这样的：ACALL 0x0003，长跳转到 0x0009，执行写一个字节，执行到 0x0011 然后返回。

2.4 唤醒

我们调用写一个字节函数实现唤醒 0x11 指令：

这样应该就唤醒了。当然前提必须是已重置的（RESET 有一个高-低-高电平）。

还有一个命令，也是一定必须在启动代码中给出的。那就是设置像素格式命令 0x3a，它的数据 0x06 表示我们前述的 16位并行接口。
还有开显示 0x29 命令，不过好的驱动会考虑到使用缓存来消除视觉可见的刷新，也就是在写内存 0x2c 命令进行时关显示 0x28，等完成后再开显示。
还有许多命令例如局部刷新也是很有用的，可以参见 KD014QQTBN001（ST7735S）的芯片手册。

3. 驱动

液晶显示屏 KD014QQTBN001 的分辨率为 128x128。对于 16位并行接口模式，颜色编码如图：

3.1 时钟数

可以看到每 3 个时钟传送 6 个颜色分量也就是 2 个像素。平均每 1 个像素需要 1.5 个时钟。

这样，128x128 个像素需要的时钟数就是 128x128x1.5。

要写内存这么多的数据，是一定要通过循环进行的。先来看一个小循环：

3.2 小循环

因为液晶显示屏像素个数一定非 0，因此写循环不会是 0 次的。所以我们可以先执行一次循环体，然后对寄存器数值减一，减到 0 时表示这层循环完成。这样寄存器初值为 0 表示循环 1 次，...，初值为 255 表示循环 256 次。

熟悉 C 语言 的读者可以很清楚地理解到，这就是 do 循环 的汇编码。这样做的一个好处是，充分地应用了 8位寄存器的表数能力，使循环的最大次数增加了 1 次。

我们用汇编码实现循环，如图：

我们依 2.4节的说明在循环前调用写一个字节功能传送写内存 0x2c 命令（0x80 = 0x2c，0x91 = 0），然后在循环体中将 NOP 指令换成同样调用写一个字节功能传送数据（0xa0、0x80 = 数据，0x91 = 1）。

它一共循环了 0xff(256) 次，这已是 8位寄存器表数范围的极限了。要进行更多次数的循环，必须用多重循环。

3.3 大循环

芯片 STC12C5A60S2 字长是 8位的，每个寄存器都是 8位，表数范围只有 0~255，太小。因此需要一个多重循环来表示 128x128x1.5 这个数字。

多重循环可用多个寄存器，甚至还可以用寄存器外的内存，因此循环次数是接近无限的，表示这个数字当然是没有问题的。

如何确定循环的层数和每层次数呢？

设循环层数 n，第 i 层循环次数 ti+1，ti 为寄存器初值。那么循环总次数可按如下公式计算：

我们可以设置各层循环次数如下：

因为

大循环是多个小循环的嵌套，实现是类似的，这里就不细说。详细可以参考资源：

http://www.pudn.com/Download/item/id/3186010.html
http://download.csdn.net/detail/elecfans2csdn/9861717

这样就完成了一个屏幕的显示。

4. 操作系统

启动代码运行完成后跳转或将操作系统加载到内存中执行。操作系统调用驱动完成显示。

4.1 代码投影

如果用 STC12C5A60S2 芯片，就只能跳转而不能将操作系统加载到内存，这是由 指令集 决定了的，因为这个指令集不能支持 “代码投影（Code Shadowing）” 技术。我们看一个指令集是否支持代码投影其实也不难，只要看 PC 和 MOV 指令是否指向同一片内存空间就行了。

我们先用跳转到操作系统的方法。

4.2 分页

在汇编程序设计过程中，可以用到 STC12C5A60S2 芯片指令集支持的一种技术： “分页（Page）” 技术。分页有很多应用，我们这里将其应用于模块化程序设计。

我们将 2.节的启动、3.节的驱动、4.节的操作系统以及我们的显示数据，分别部署在内存的 4 个页中：

每页首部都是跳转指令（AJMP、LJMP）。驱动中，居于首部的一个（也可多个）AJMP 页内跳转指令指向一个驱动功能，是为操作系统 LJMP 长跳转准备的；然后的几个 AJMP 页内跳转指令指向一些读写操作，是为驱动自己准备的。

这个方法好处很明显。一方面，驱动的改动不会影响到操作系统，因为首部地址总是不动的；另一方面，操作系统的调用也变得简单，因为只需一个 ACALL 页内首地址就行。

5. 实物图

用前文汇编码、机器码、十六进制码相互转换所述方法，将本文汇编码生成十六进制码，同时指定每个页的地址。发一张烧写入 STC12C5A60S2 成功的实物图：