P51XAG37單片機和液晶顯示器的接口設計

0 引言

P51XA是PHILIPS公司的一種16位單片機，可管理的存儲器空間大，運行速度快，支持實時多任務系統的增強了實現高級語言的支持，可以運用在需要復雜、高速控制的場合，在體系結構上與MCS－5高度兼容，便于實現向高性能微控制器的快速、平滑轉移。北京精電蓬遠顯示技術有限公司的MGLS240128T是一種240×128點陣的圖形LCD（液晶顯示器），可以顯示圖形、曲線，全屏可顯示15×8個漢字，適宜用在需要有較多顯示內容的場合，它內含T6963C控制器，能直接與INTEL系列的微處理器接口。

1 P51XAG37單片機和T6963C簡介

P51XA單片機的內部結構和外部數據總線均為16位結構，支持擴展的外部存儲器空間為1MB－16MB，P51XA內核的結構進行了優化，克服了一般微處理器單累加器的瓶頸，其內核的幾個寄存器中的每一個都可作為累加器使用，可以實現預取指令和操作數據的回寫。P51XA在訪問外部存儲器時一個ALE（地質鎖存允許）脈沖可以讀取16個字節，從而大大提高訪問外部存儲器的速度，P51XA的存儲器按分段組織，每段為64KB，P51XA有系統模式和用戶模式兩種工作模式，有SSP（系統堆棧指針）和USP（用戶堆棧指針）兩個堆棧指針，堆棧可以安排在內部存儲中，也可以安排在外部存儲器中。在運行實時多任務系統的情況下可以有效地實現任務間的保護，P51XA支持4種類型的中斷－－異常中斷、事件中斷、陷阱中斷和軟中斷，采用矢量中斷的方法，加快了中斷的相應速度，圖1為P51XA訪問外部數據總線的單個數據的時序圖，在時鐘頻率為30M赫茲時的一個時鐘周期為33.3ns。

圖2為T6963C時序及參數，P51XA工作在30M赫茲時與T6963C的時序配合有一定差異，需要用軟件和硬件的方法解決，在運行速度滿足要求的情況下可適當減低XA的時鐘頻率。

P51XAG37單片機和液晶顯示器的接口設計

MGLS240128T內部使用T6963C控制器和8KB的數據緩沖器，可以工作在圖形模式和本文模式，工作在本文模式時可以使用其內部的字符發生器，也可以使用外部的字符發生器。但它的字符發生器的容量不大，如果系統中僅需要顯示部分特定的漢字，則可以在LCD的片內RAM中建立一個字符發生器，工作在本文模式，這里主要介紹圖形模式下工作。T6963C通過指令設置其顯示功能，指令可以帶1個或2個參數，也可不帶參數，T6963C的指令系統有10種指令，這里僅介紹用于圖形顯示的部分指令。如圖3所示。

MGLS240128T內部的顯示緩存在系統中的地址安排由其地址譯碼電路決定，而圖形顯示區的首地址則可以由軟件設定，通過修改顯示首地址可以實現滾動效果。首地址的第1個字節的D7位對應于LCD顯示屏左上角的一個點，然后是D6、D5、…D0位等，再接下一個字節等，直到設定的圖形顯示區右邊界為止。然后是下一行第1個字節，如此等等，寫入指令前最好先檢查它的狀態字，如T6963C處于準確就緒狀態，則可以寫入指令，順序是先寫入參數，然后寫入指令。它的狀態字結構如圖4所示。

進行不同的操作時需檢測不同的狀態位。

（1）顯示區域設置

設置圖形區首地址：PAR1，PAR2，42H，其中：PAR1、PAR2分別為圖形顯示區首地址的低字節和高字節，42H為指令代碼。

設置圖形區寬度（字節數/行）：PAR，00H，43H。其中：PAR為用字節數表示的寬度，43H為指令代碼。

（2）顯示開關

格式如下：

98H：圖形顯示開

90H：圖形顯示關

（3）數據自動讀寫方式設置

設置數據自動讀/寫方式后，每讀/寫顯示緩沖區一次，其內部地址指針自動加1，格式如下：

B0H：設置自動寫

B1H：設置自動讀

B2H/B3H：自動讀/寫結束

（4）數據一次讀寫方式

共有6條，分別如下所示（其中DATA為要寫入的數據，讀操作時不需要數據）：

DATA C0H：數據寫，地址加1

C1H：數據讀，地址加1

DATA C2H：數據寫，地址減1

C3H：數據讀，地址減1

DATA C4H：數據寫，地址不變

C5H：數據讀，地址不變

（5）位操作

該指令可將當前地址指針位置的顯示緩沖區的某一字節的制定位置1或清零，格式如下：

1 1 1 1 n3 n2 n1 n0

其中：n3＝1置1，n3＝0清零，n2 n1 n0為字節內的位地址。利用位操作指令可以在屏上顯示各種曲線或圖形。

2 接口硬件設計

雖然P51XA有SFR（特殊功能寄存器）總線，可以將擴展的外部接口器件連接在SFR總線上，但并不是每一種派生產品都將SFR總線引到片上外，所以在大多數情況下和MCS－51類似，利用外部數據存儲器空間來擴展外部接口，由于一般使用XA的場合往往需要數據存儲器的空間較大，而XA的外部數據存儲器空間是分段結構的，為了使接口電路簡單一般可將系統中需要擴展的外部接口集中在一個專門的段內，同時盡可能安排在該段的前1KB空間，以便于用直接尋址方式訪問。在簡單的前、后臺方式下，擴展的外部接口可直接用絕對地址進行訪問。

需要注意的是，P51XA的外部總線進行了優化，地址的低4位A0－A3不是分時復用的及在外部總線設為16位的情況下不需要地質線A0，此時A0作為高位數據的寫信號線－－WRH，而原來的WR作為低8位數據的寫信號線－－WRL，在擴展8位的外部接口器件的時一般盡量安排在偶地址。LCD的模塊MGLS240128T可以直接與P51XA總線實現接口，其邏輯圖見圖5所示，這里就MGLS240128T連接在XA數據總線的低8位，寫入時用WRL控制信號線，XA地址總線的A1用做MGLS240128T的CD控制，根據系統的具體安排，用XA地址線的高位譯碼后驅動MGLS240128T的片選線。