基於不帶字庫的圖形LCD模塊漢字顯示解決方案
摘要 針對不帶漢字字庫的圖形點陣液晶模塊的系統，嵌入GB2312-80字庫芯片，利用國標區位碼和液晶模塊的特點實現漢字和西文字符的混合顯示。本文介紹了漢字機內碼與區位碼的相互轉換關系，以及利用T6963C作控制器的液晶模塊YJ240D的基本原理，探討了實際應用中此類液晶模塊在嵌入式儀器儀表中混合顯示的硬件設計和軟件實現方法。
關鍵詞 液晶模塊 區位碼 漢字字模庫
引言目前，在嵌入式智能儀器儀表中，常用的LCD模塊一般不帶有字庫，而實際應用中的人機界面需要顯示漢字，如果直接把漢字點陣字庫放在程序空間需要占有大量的程序空間，並且字庫不一定完整。本文以深圳萊德電子的LCD顯示模塊YJ240D和國標漢字庫GB2312-80為例，介紹了一種基於無漢字字庫的圖形LCD模塊漢字顯示的解決方案。
1 單片機與液晶模塊的接口
1.1 YJ240D的基本結構
YJ240D是一款圖形點陣液晶顯示模塊，它由控制器T6963C、行驅動器、列驅動器及240×128全圖形點陣液晶顯示器組成。可顯示常用字符及圖形，也可以顯示15×8個(16×16點陣)漢字，內帶32K顯示緩沖數據存儲器，可儲存八屏圖形顯示數據。5V單電源供電，模塊內帶負壓發生器，用於驅動LCD，內帶LED背光，通過調節VLCD的電壓可以調節液晶的對比度。
T6963C 是日本東芝公司專門為中等規模LCD模塊設計的一款控制器，它通過外部MCU方便地實現對LCD驅動器和顯示緩存的管理。其特點為8位總線，內部有128個常用字符表，可管理外部擴展顯示緩存64KB（本模塊為32KB），並具有豐富的指令供MCU實現對LCD顯示屏幕的操作與編輯
YJ240D接口簡單，可通過軟件編程方便地對液晶控制，其硬件接口定義如表1
表1 YJ240D的硬件接口
| 引腳編號 |
標號 |
電平 |
功能描述 |
| 1 |
A (LED+) |
- |
LED背光正電源輸入端（+5V） |
| 2 |
K (LED-) |
0V |
LED 接地端 |
| 3 |
VSS |
0V |
信號地 |
| 4 |
VDD |
+5V |
邏輯和LCD正驅動電源信號地 |
| 5 |
VLCD |
-10V<VLCD<VDD |
對比度調節輸入（內部負壓時空接） |
| 6 |
\WR |
L |
寫信號 |
| 7 |
\RD |
L |
讀信號 |
| 8 |
\CE |
L |
片選信號 |
| 9 |
C\D |
H/L |
指令／數據選擇（H: 指令 L:數據） |
| 10 |
RES |
L |
復位 |
| 11 |
DB0 |
H/L |
數據總線0 （三態數據總線） |
| 12 |
DB1 |
H/L |
數據總線1 |
| 13 |
DB2 |
H/L |
數據總線2 |
| 14 |
DB3 |
H/L |
數據總線3 |
| 15 |
DB4 |
H/L |
數據總線4 |
| 16 |
DB5 |
H/L |
數據總線5 |
| 17 |
DB6 |
H/L |
數據總線6 |
| 18 |
DB7 |
H/L |
數據總線7 |
| 19 |
FS |
H/L |
字體選擇 (H:6X8 點;L:8X8 點，圖形方式時接低) |
| 20 |
VEE |
-15V |
內部負壓輸出 |
1.2 YJ240D與單片機的接口
圖1為單片機和液晶顯示器的接口示意圖，其中用單片機的P1.2、P1.3來控制液晶模塊的片選（CE）和指令/數據選擇（C/D）；P0口與液晶的8位數據線（P0-P7）相接；讀（WR）寫（RD）線分別與MCU的讀寫線相連。
1.3 YJ240D的讀寫時序
該液晶模塊與MCU的接口采用八位並行數據線，可交換命令和數據。向液晶模塊寫時，如果C/D為高，表示向液晶模塊傳輸命令；如果C/D為低，表示向液晶模塊傳輸數據。當從液晶讀時，C/D必須為高，讀出的值為模塊內的狀態字。
液晶模塊的詳細命令集可參見T6963C數據手冊。
2 字庫芯片與單片機的接口
2.1 漢字的編碼標准
為了用0、1代碼串表示漢字，規定了漢字的信息交換碼：GB 2312-80，簡稱國標碼，共有字符7445個，包括漢字和其他字符。一級漢字3755個，按漢語拼音順序排列；二級漢字3008個，按部首和筆畫排列。其他字符有常用符號、序號、GB1988圖形字符集、希臘字符、制表符等。國標碼的每一個符號都用兩個字節（16位二進制）代碼來表示一個漢字。
1) 國標碼：行、列各94（0-93），用先行后列的兩個7位二進制數表示。
2) 區位碼：由於二進制國標碼表示不很方便，因此漢字也可用十進制區位碼表示。區、位各94（1-94），用先區后位的兩個2位十進制數表示。
3) 機內碼：是計算機內部表示漢字的代碼，在微機中多用兩字節(最高位為1)代碼作為機內碼。
2.2區位碼和機內碼的相互轉換
西文系統的交換碼和機內碼都采用美國標准信息交換碼ASCII，用一個字節表示，一般只用低七位，可以表示128可符號。在軟件中嵌入的漢字經編譯器編譯后存放的格式為機內碼。區位碼和機內碼之間的轉換關系可概括為：（區位碼的十六進制表示）+A0A0H=機內碼。以漢字“大”為例，“大”字的區內碼的十六進制表示為1453H，加上A0A0H得到機內碼為B4F3H。
2.3 漢字字模庫
漢字的輸出是將漢字的筆划離散化，用點陣來表示。點陣的中每個點位只有兩種狀態：有筆畫（1）、無筆畫（0）。
描述漢字點陣信息的二進制代碼集稱為漢字的字模。所有漢字和符號的點陣信息就組成了漢字庫。
2.3 混合字符的顯示
在本系統中，每個漢字的顯示采用16×16圖形點陣方式顯示。國標GB2312-80一、二級漢字點陣庫存放在一片ROM芯片AT27C040中，每個漢字占用32個字節。當需要顯示漢字時，首先根據區碼和位碼計算出該漢字點陣在ROM中存放的起始地址，然后從此地址連續的取出32個字節的漢字點陣，並寫入LCD模塊對應的地址中，就可以顯示出該漢字。根據漢字區位碼和該漢字計算漢字在字庫ROM位置的轉換關系可概括為：起始地址＝（區碼×94＋位碼）×32
在應用中，常需要漢字和英文字符混合顯示，在軟件處理時需要判斷顯示的內容是漢字的編碼還是英文字符的編碼，如果是漢字編碼則根據其機內碼計算區位碼，並根據區位碼計算出該漢字在字模中的起始地址。圖3是混合顯示的軟件流程圖。
圖3 漢字和英文字符混合顯示軟件流程圖
3 應用實例
在某檢測設備中，需要給用戶顯示電流、電壓、頻率值以及一些事件記錄等。用戶的命令通過設備的8鍵鍵盤輸入，顯示的內容有漢字、數字和英文字符。
以下列出了顯示漢字、數字和英文字符串部分軟件
/*-----------------------------------------------------------------------------------------
混合顯示一串漢字和英文字符
row:行(1-8), column: 列(1-15)
str:字符代碼(標准機內碼)指針
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void DispStr(unsigned char row, unsigned char column, unsigned char *str)
{
while (*str)
{
if (*str > 0xa0) //如果是漢字機內碼
{
if (column == 30) //如果是最后一列，則換行
{
row ++;
column = 1;
}
DispHZ(row, column, str); //顯示一個漢字
column += 2;
str += 2;
}
else //如果是英文字符
{
DispChar(row * 2, column, str); //顯示一個英文字符
column++;
str++;
}
}
/*----------------------------------------------------------------
在指定位置顯示一個漢字(16*16點陣)
row:行(1-8), column: 列(1-29)
str:漢字標准機內碼指針
LINE_CHAR = 30 一行的字符數
-----------------------------------------------------------------*/
void DispHZ(unsigned char row, unsigned char column, unsigned char *str)
{
unsigned char idata i, hz_buf[32];
unsigned int StartAddr;
//定位起始行
StartAddr = (((row - 1) * 16) * LINE_CHAR + (column-1)) + 0x4000;
GetMatrix(str, hz_buf);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
LCDInData( (unsigned char) (StartAddr) );
LCDInData( (unsigned char) (StartAddr>>8) );
LCDInCmd(0x24);
LCDInData(hz_buf[i * 2]);
LCDInCmd(0xc0);
LCDInData(hz_buf[i * 2 + 1]);
LCDInCmd(0xc4);
StartAddr += LINE_CHAR;
}
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------
從字庫芯片中取漢字字模數據
s: 漢字標准機內碼指針
hz_buf: 存放漢字字模數據緩沖區指針
-------------------------------------------------------------------------------------*/
void GetMatrix(unsigned char *s, unsigned char *hz_buf)
{
unsigned char i ,j, k;
unsigned long address;
for (k = 0; k < 31; k++)
{
i = *s - 0xA1; //計算區碼
j = *(s + 1) - 0xA1; //計算位碼
address = (((unsigned long)i * 94) + j)*32 + k; //計算該漢字在字模芯片中的起始位置
high_addr = 1;
P0 = (unsigned char) (address >> 16); //送高位地址
high_addr = 0;
P0 = 0xff;
zk_cs = 0;
*hz_buf = XBYTE[(unsigned int) address]; //取漢字模數據
hz_buf++;
zk_cs = 1;
}
}