Sterowanie wskaznikami LCD - sterownik cz2.pdf - MIKROKONTROLERY2 - cathal30

S P R Z Ę T

Sterowanie wskaźnikami

ciekłokrystalicznymi

Sterownik wyświetlacza graficznego, część 2

W†drugiej czÍúci artyku³u

poúwiÍconego sterowaniu

graficznego wyúwietlacza LCD

prezentujemy listÍ rozkazÛw

kontrolera HD61830B oraz

algorytm rysowania figur

geometrycznych.

Programowanie uk³adu

HD61830B

Uk³ad HD61830B programowany jest za

pomoc¹ rejestru instrukcji (IR) oraz ogÛlne-

go rejestru danych wejúcia/wyjúcia (DIOR).

DostÍpnych jest 13 dwubajtowych rozka-

zÛw. Rozkazy do kontrolera przesy³ane s¹

w†dwu kolejnych cyklach. Pierwszy zapis

do rejestru IR specyfikuje kod rozkazu oraz

numer jednego z†13 wewnÍtrznych rejest-

rÛw danych. W†drugim cyklu zapisu do (lub

odczytu z) rejestru DIOR informacja zostaje

przes³ana do (odczytana z) wybranego re-

jestru wewnÍtrznego. Pe³na lista rozkazÛw

kontrolera HD61830B zestawiona jest w† tab.

1 . W†dalszej czÍúci przedstawiony jest szcze-

gÛ³owy opis poszczegÛlnych rozkazÛw.

Hp =6, dla szerokoúci 6†punktÛw,

Hp =7, dla szerokoúci 7†punktÛw,

Hp =8, dla szerokoúci 8†punktÛw.

W†trybie graficznym Hp okreúla ile bitÛw

z†bajtu ma byÊ wyúwietlanych ( Hp =8: ozna-

cza wszystkie bity).

Set number of characters.

Kod 0x02

Rozkaz ì Set number of characters î ustala

iloúÊ znakÛw wyúwietlanych w†linii w†try-

bie tekstowym lub iloúÊ bajtÛw (1 bit od-

powiada 1†punktowi) przypadaj¹cych na

jedn¹ linie w†trybie graficznym.

Set number of time division.

Kod 0x03

Parametr ì Time division î jest odwrotnoú-

ci¹ wielkoúci duty ratio (cykl wype³nienia)

charakteryzuj¹c¹ konkretny wyúwietlacz.

Dla wskaünika LMG640X duty ratio wynosi

1/128, st¹d Nx=128.

Mode control. Kod 0x00

Rozkaz ì Mode control î ustala sposÛb pra-

cy wskaünika (D1=0: tryb tekstowy, D1=1:

tryb graficzny). W†trybie tekstowym ustawia

siÍ atrybuty kursora (D2=0: kursor wy³¹czo-

ny, D2=1: kursor w³¹czony), mruganie zna-

ku pod kursorem (D3=0: znak nie mruga-

j¹cy, D3=1: znak mrugaj¹cy), wewnÍtrzny

(D0=0) lub zewnÍtrzny (D0=1) generator zna-

kÛw. ZarÛwno w†trybie tekstowym jak i†gra-

ficznym wskaünik moøna zgasiÊ (D5=0:

wskaünik w³¹czony, D5=1: wskaünik wy³¹-

czony). Bit D4 umoøliwia konfiguracjÍ ste-

rownika wskaünika w†ktÛrej wykorzystuje

siÍ dwa rÛwnolegle pracuj¹ce kontrolery

HD61830. W†przypadku stosowania poje-

dynczego kontrolera D4=1.

Set cursor position. Kod 0x04

Parametr ì Cursor position î waøny jedy-

nie w†trybie tekstowym ustala numer wier-

sza w†matrycy znaku gdzie wyúwietlany bÍ-

dzie kursor. Dla przyk³adu w†matrycy 5x7

kursor wyúwietlany bezpoúrednio pod zna-

kiem ustala siÍ przez Cp =8.

Set display start low address.

Kod 0x08

Set display start high address.

Kod 0x09

Rozkazy ì Set display address î ustalaj¹

odwzorowanie lewego gÛrnego rogu wskaü-

nika (pozycja Home) na pamiÍÊ RAM ek-

ranu. W†trybie graficznym adres ten sk³ada

siÍ 16 bitÛw. W†trybie tekstowym waøne s¹

jedynie bity D3..D0 starszego bajtu i†wszys-

tkie bity m³odszego.

Set character pitch. Kod 0x01

Rozkaz ì Set character pitch î dla trybu

tekstowego ustala rozmiary, wraz z†margi-

nesami, drukowanego znaku. WartoúÊ Vp,

istotna jedynie w†trybie tekstowym, ozna-

cza wysokoúÊ znaku a† Hp jego szerokoúÊ.

Moøliwe s¹ jedynie trzy wartoúci Hp :

Set cursor low address.

Kod 0x0a

Set cursor high address.

Kod 0x0b

Rozkazy ìSet cursor addressî ustalaj¹ ad-

res kursora w†pamiÍci RAM. Kolejne zapisy

(lub odczyty z) pamiÍci dokonywane bÍd¹

do (lub z) lokacji ustalonej przez po³oøenie

kursora. Producent zaleca aby adres kursora

by³ ustawiany w†kolejnoúci: najpierw m³od-

szy a†po tym starszy bajt.

Tab. 1. Lista rozkazów kontrolera HD61830B.

rozkaz

DIOR

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Mode control

0x00

0 dis ms blk cur gr cg

Set character pitch

0x01

(Vp−1)

0 (Hp−1)

Set number of chars 0x02

(Hn−1)

Set number of divs

0x03

(Nx−1)

Set cursor pos

0x04

0 (Cp−1)

Set disp addr low

0x08

(address)

Set disp addr high

0x09

(address)

Set cursor addr low

0x0a

(address)

Write display data. Kod 0x0c

Read display data. Kod 0x0d

Rozkazy ì Write/Read display data î s³uø¹

do zapisu/odczytu kodu znaku (w trybie

tekstowym) lub bajtu (w trybie graficznym).

Po wykonaniu rozkazu adres kursora jest

automatycznie zwiÍkszany o†1.

Set cursor addr high 0x0b

(address)

Write display data

0x0c (char/data)

Read display data

0x0d (char/data)

Clear bit

0x0e

0 0 (Nb−1)

Set bit

0x0f

0 0 (Nb−1)

Read busy flag

Elektronika Praktyczna 11/99

S P R Z Ę T

Clear bit. Kod 0x0e

Set bit. Kod 0x0f

Rozkazy ì Set/Clear bit î umoøliwiaj¹ ma-

nipulacjÍ pojedynczymi punktami na ekra-

nie. WartoúÊ Nb ustala pozycjÍ bitu w†bajcie

( Nb =1 odpowiada D0, Nb =8 odpowiada D7).

Po wykonaniu rozkazu adres kursora jest

automatycznie zwiÍkszany o†1.

TrochÍ rachunku

rÛøniczkowego

Nawet najwspanialszy wskaünik graficz-

ny bÍdzie ma³o uøyteczny jeúli nie bÍdzie-

my w†stanie generowaÊ na nim obrazÛw

graficznych. Aby mÛc praktyczne korzystaÊ

z†moøliwoúci graficznych potrzebne s¹ przy-

najmniej funkcje rysuj¹ce pojedynczy punkt,

liniÍ, prostok¹t i†okr¹g lub elipsÍ.

Podstawow¹ funkcj¹ graficzn¹ biblioteki

obs³ugi wskaünika LMG640X jest funkcja

lcgputpixel() umoøliwiaj¹ca w³¹czenie lub

zgaszenie dowolnego punktu na wskaüniku.

Punktem wyjúcia umoøliwiaj¹cym analizÍ

dzia³ania wszystkich funkcji graficznych jest

sposÛb w†jaki kontroler HD61830B odwzo-

rowuje wewnÍtrzny RAM na ekran. Lewy

gÛrny rÛg ekranu odpowiada najstarszemu

bitowi pierwszej komÛrki pamiÍci RAM. Ko-

lejne bity odwzorowuj¹ kolejne punkty na

ekranie. Na kaødy wiersz wskaünika w†try-

bie graficznym przypada 30 kolejnych baj-

tÛw. Logiczn¹ organizacjÍ ekranu przyjmu-

jemy podobnie jak na ekranie komputera PC

jako czwart¹ ÊwiartkÍ uk³adu wspÛ³rzÍd-

nych. Oú X†skierowana bÍdzie w†prawo zaú

oú Y†od punktu HOME w†dÛ³. Przy tak

przyjÍtym uk³adzie odniesienia punkt

o†wspÛ³rzÍdnej (x, y) odpowiadaÊ bÍdzie

bajtowi o†adresie: loc=(240*y+x)/8 i†bitowi

w†bajcie loc o†numerze pixel=(240*y+x)%8.

Maj¹c wartoúci loc i † pixel , rozkazami ì Set

cursor address î ustalamy adres bajtu a†roz-

kazami ì Set/Clear bit î w³¹czamy lub gasi-

my ø¹dany punkt na ekranie.

Maj¹c moøliwoúÊ kontroli dowolnego

punktu na ekranie moøemy juø kreúliÊ linie

i†okrÍgi. Rysowanie linii pionowych i†po-

ziomych jest trywialne. Wystarczy w†pÍtli

zmieniaÊ jedn¹ z†wspÛ³rzÍdnych i†rysowaÊ

kolejne punkty. Problem pojawia siÍ w†przy-

padku gdy zamierzamy narysowaÊ liniÍ pod

dowolnym k¹tem. Oczywiúcie moøna tÍ li-

niÍ rysowaÊ wprost korzystaj¹c z†ogÛlnego

wzoru funkcji liniowej: y=a*x+b, gdzie

a†i†b†s¹ sta³ymi a†x†zmienn¹ i†y†oczekiwan¹

wartoúci¹ funkcji. Niestety powyøszy spo-

sÛb jest ma³o efektywny i†w†rezultacie, ze

wzglÍdu na zaokr¹glenia, da nam poszar-

pan¹, a†co najwaøniejsze nieci¹g³¹ liniÍ.

Znacznie efektywniejszym i†elegantszym

rozwi¹zaniem jest uøycie algorytmu nume-

rycznego.

Podstaw¹ wszelkich metod numerycznych

jest zasada obliczania kolejnej wartoúci fun-

kcji w†oparciu o†wartoúÊ poprzedni¹ i†usta-

lony ma³y krok:

1. ustalamy wartoúci pocz¹tkowe (krok,

zmienna, wartoúÊ),

2. obliczamy kolejn¹ wartoúÊ,

3. zwiÍkszamy zmienn¹ o†wartoúÊ kroku,

4. przechodzimy do punktu 2.

W†przypadku kreúlenia figur na ekranie

krok bÍdzie mia³ wartoúÊ 1†(1 punkt)

a†wspÛ³rzÍdne bÍd¹ siÍ zmienia³y w†zakre-

sie <0, x, 240) i†<0, y, 128). Zauwaømy, øe

ekran moøemy potraktowaÊ jako prostok¹t-

n¹ siatkÍ z†punktami na ekranie odpowia-

daj¹cymi przeciÍciom linii siatki. Na tak

rozumiany ekran moøemy na³oøyÊ hipote-

tyczn¹ liniÍ (y=a*x+b) do wykreúlenia.

Oczywistym jest, øe na ekranie mog¹ po-

jawiÊ siÍ jedynie punkty wynikaj¹ce z†prze-

ciÍcia siÍ linii siatki a†nie wynikaj¹ce z†rÛw-

nania linii. Prezentowany algorytm Bresen-

hamía dzia³a w†ten sposÛb, øe obliczaj¹c

wartoúÊ funkcji (y) dla kolejnego punktu (x)

Read busy flag

Rozkaz ì Read busy flag î umoøliwia

sprawdzenie stanu zajÍtoúci kontrolera. Roz-

kaz wykonywany jest przez bezpoúrednie

odczytanie bajtu z†rejestru rozkazÛw IR . Bit

D7=1 oznacza, øe kontroler jest w†trakcie

wykonywania poprzedniego rozkazu i†nie

moøe otrzymaÊ ani nastÍpnego rozkazu ani

danej bÍd¹cej czÍúci¹ rozkazu.

Rys. 4.

dokonywane jest porÛwnanie z†najbliøszy-

mi punktami siatki. W†zaleønoúci od odleg-

³oúci od siatki punkt rysowany jest bliøej

gÛrnego (A) lub dolnego (B) wiersza tak jak

pokazane jest to na rys. 3. RÛwnanie linii

y=a*x+b moøna przekszta³ciÊ do postaci nu-

merycznej: y=(dy/dx)*x+b, gdzie dy/dx

oznacza tangens nachylenia linii (dy=y2-y1

i†dx=x2-x1). RÛønicÍ odleg³oúci pomiÍdzy

prawdziw¹ wartoúci¹ funkcji w†punkcie

x†((dy/dx)*x+b) a†punktami A†(y+1) i†B†(y)

moøna wyraziÊ jako: d(x)=a-b=2*(dy/dx)*x

- 2*y -1.

Istot¹ algorytmu Bresenhamía nie jest ob-

liczanie bezwzglÍdnej wartoúci odleg³oúci

(d(x)) od siatki w†punkcie x†ale rÛønicy

w†stosunku do odleg³oúci obliczonej w†po-

przednim punkcie (d(i)-d(i-1)). Jeúli wzglÍd-

na rÛønica jest wiÍksza od 0†punkt umiesz-

czamy w†A†w†przeciwnym razie w†B. W†po-

dobny sposÛb dzia³a algorytm rysowania

elipsy (lub okrÍgu jeúli przyjmiemy rÛwne

pÛ³osie). Co wiÍcej ze wzglÍdu na symetriÍ

elipsy wystarczy obliczyÊ jedynie wspÛ³-

rzÍdne dla pierwszej Êwiartki, a†nastÍpnie

symetrycznie w†pozosta³ych Êwiartkach

umieúciÊ punkty na ekranie. Mimo iø al-

gorytmy rysowania linii i†elipsy wygl¹daj¹

na skomplikowane ich praktyczna realizacja

w†funkcjach lcgline() i † lcgellipse() jest sto-

sunkowo prosta.

Konfiguracja wskaünika

LMG640X

Jak widaÊ z†powyøszego opisu konfigura-

cja wskaünika sprowadza siÍ do obliczenia

kilku parametrÛw a†nastÍpnie wpisania ich

do rejestrÛw wewnÍtrznych kontrolera. Do-

konajmy wszystkich obliczeÒ zarÛwno dla

trybu tekstowego jak i†graficznego. Aby usta-

wiÊ w³¹czony wskaünik w†trybie tekstowym,

z†wewnÍtrznym generatorem znakÛw,

z†mrugaj¹cym i†w³¹czonym kursorem nale-

øy ustawiÊ s³owo kontrolne na 0x3C. Usta-

wienie trybu graficznego z†wy³¹czonym kur-

sorem uzyskamy programuj¹c rejestr mode

na 0x32.

Za³Ûømy, øe w†trybie tekstowym stoso-

waÊ bÍdziemy matrycÍ 6x8 (znak 5x7 oraz

jednopunktowy margines), wtedy Vp=8,

Hp=6. Jeúli przyjmiemy dodatkowo, øe kur-

sor umieúcimy w†ostatniej linii matrycy zna-

kÛw to Cp=8. Jeúli w†trybie graficznym zmie-

rzamy odwzorowywaÊ kaødy bit bajtu z†pa-

miÍci RAM musimy przyj¹Ê Hp=8.

Przyjmuj¹c szerokoúÊ znaku jako Vp =6 to

w†linii moøemy wyúwietliÊ Hn =240/ Hp =40

znakÛw. W†trybie graficznym na jedn¹ liniÍ

bÍdzie przypadaÊ Hn =240/ Hp =30 bajtÛw.

WartoúÊ Nx dla wskaünika LMG640X z†da-

nych katalogowych producenta przyjmuje-

my jako Nx =128. Jako lokacjÍ Home najwy-

godniej bÍdzie przyj¹Ê pocz¹tek pamiÍci

RAM to jest adres 0. W† tab. 2 zebrane s¹

przyk³adowe parametry konfiguracyjne za-

rÛwno dla trybu tekstowego jak i†graficzne-

go.

Przyk³ad programu obs³ugi

wskaünika

Obs³uga wskaünika LMG640X sprowadza

siÍ do jego inicjacji do trybu tekstowego lub

graficznego. Po inicjacji wskaünik gotowy

jest do pracy. Przyk³ad programu przedsta-

wiony w†list. 2†(EP10/99) rysuje na ekranie

dwa prostok¹ty, dwie linie ukoúne po czym

wrysowuje we wskaünik elipsÍ i†okr¹g.

Janusz J. Młodzianowski

Karta katalogowa (PDF) sterownika

HD61830 jest dostÍpna pod adresem http:/

/www.ep.com.pl/ftp/lcdgraf.pdf.

Tabela 2. Przykładowe parametry

konfiguracyjne wskaźnika LMG640X.

rozkaz

tryb tryb

tekstowy graficzny

Mode control

0x3C

0x32

Set character pitch

0x75

0x77

Set number of chars

0x27

0x1D

Set number of divs

0x7F

Set cursor pos

0x07

−

Set disp addr low

0x00

Set disp addr high

0x00

100

Elektronika Praktyczna 11/99

Sterowanie wskaznikami LCD - sterownik cz2.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: