采用GT2X系列字庫(kù)芯片和UC1701一體化的液晶顯示模塊介紹

本文介紹了一種整合STN液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片UC1701和上海高通半導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)芯片GT2X系列為一體的液晶顯示模塊方案。這兩種芯片均采用SPI標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn)。UC1701是典型的128×64點(diǎn)陣COG液晶驅(qū)動(dòng)芯片。GT2X系列字庫(kù)芯片含有簡(jiǎn)、繁體中文，各類(lèi)字符集；12點(diǎn)至32點(diǎn)陣多種大小字庫(kù)以及170多國(guó)外文字庫(kù)等多款規(guī)格。該方案可填補(bǔ)字庫(kù)液晶模塊市場(chǎng)的空白，大大提高整機(jī)文字顯示軟硬件設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便性和文字專(zhuān)業(yè)性，并可明顯降低模塊成本。

字庫(kù)COG圖形顯示模塊實(shí)現(xiàn)原理

字庫(kù)COG一體化模塊的實(shí)現(xiàn)得益于專(zhuān)業(yè)字庫(kù)芯片廠(chǎng)商上海高通半導(dǎo)體公司最新推出的微型封裝的標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)芯片GT20L16S1Y（2.9mm×1.6 mm），可以像阻容元器件一樣貼片在FPC軟板上，從而可以和典型的COG驅(qū)動(dòng)芯片（本方案采用的是UC1701）整合為一體化字庫(kù)COG模塊。

圖1中COG驅(qū)動(dòng)芯片UC1701和字庫(kù)芯片GT20X系列均采用SPI總線(xiàn)，為了少用CPU的I/O接口，對(duì)應(yīng)CPU內(nèi)的SPI接口總線(xiàn)可以簡(jiǎn)化為只需CPU的一個(gè)SPI接口（3線(xiàn)）輔以#1和#2兩根CS片選線(xiàn)，只需增加一個(gè)I/O接口，因此原有主控板只需做增加一根#2片選線(xiàn)的微小改動(dòng)。為簡(jiǎn)化FPC字庫(kù)芯片布線(xiàn)，實(shí)際產(chǎn)品中GT20的SPI接口未在FPC上與COG驅(qū)動(dòng)芯片UC1701的SPI #1接口直接復(fù)聯(lián)，而是將字庫(kù)芯片的4根接口總線(xiàn)和2根電源線(xiàn)直接通過(guò)FPC與CPU連接，從而只用單面FPC即可實(shí)現(xiàn)本方案。本方案采用現(xiàn)有的COG圖形模塊，無(wú)需改動(dòng)原玻璃設(shè)計(jì)，只需新開(kāi)FPC軟板即可實(shí)現(xiàn)，這是由于字庫(kù)芯片雖然被安裝為一體化模塊中，但在電氣上與COG驅(qū)動(dòng)芯片并無(wú)直接聯(lián)接，兩者同時(shí)連向CPU總線(xiàn)上進(jìn)行工作。對(duì)于沒(méi)有SPI硬件接口的MCU,可利用通用GP I/O接口實(shí)現(xiàn)軟件模擬SPI接口。圖1中電容C1是用于提高干擾性能的退耦電容，是否安裝視FPC引線(xiàn)長(zhǎng)短而定。

COG驅(qū)動(dòng)芯片UC1701為典型的128×64點(diǎn)陣STN液晶驅(qū)動(dòng)芯片，可顯示16×16點(diǎn)陣漢字，8字×4行共32個(gè)漢字，相同功能的芯片還有ST756S和SPL502等。字庫(kù)芯片為GT20L16S1Y,芯片內(nèi)已經(jīng)固化了GB2312國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)集I、II級(jí)6763漢字和846個(gè)國(guó)際全角字庫(kù)以及96個(gè)ASCII英文、數(shù)字字符。芯片內(nèi)置字符點(diǎn)陣為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5199 15×16標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)陣字形。

以上模塊中的字庫(kù)芯片換用GT20L16P1Y后，片內(nèi)含有Unicode常用字庫(kù)和GBK常用簡(jiǎn)繁體字庫(kù)可以分別滿(mǎn)足MP3的歌名顯示和歌詞顯示的不同字符集內(nèi)碼。外文字庫(kù)芯片GT20L24F6Y內(nèi)置173國(guó)外文字庫(kù)，單芯片即可滿(mǎn)足外銷(xiāo)產(chǎn)品的幾乎所有文字，并且除5×7基本點(diǎn)陣外，還有16點(diǎn)陣和24點(diǎn)陣等大點(diǎn)陣外文字庫(kù)。

顯示流程：MCU將所需顯示漢字的雙字節(jié)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成3字節(jié)字庫(kù)芯片存儲(chǔ)總線(xiàn)中對(duì)應(yīng)地址碼；從字庫(kù)芯片中讀出對(duì)應(yīng)的32字節(jié)（15×16點(diǎn)陣）的字形數(shù)據(jù)通過(guò)MCU送往COG液晶顯示屏，即完成一個(gè)漢字的顯示。

圖2:字庫(kù)COG一體化液晶模塊顯示流程

以上字庫(kù)COG一體化液晶模塊具有以下特點(diǎn)：

1.字庫(kù)芯片安裝在FPC軟板上，無(wú)需改動(dòng)原有玻璃設(shè)計(jì)；

2.單一規(guī)格COG同時(shí)支持全球各國(guó)外文；

3.漢字點(diǎn)陣為GB5199國(guó)標(biāo)正版字形數(shù)據(jù)。

字符式LCM模塊+字庫(kù)實(shí)現(xiàn)原理

圖3:圖形COG替代方案

圖4:字符式COG傳統(tǒng)方案

圖5:字符式COB傳統(tǒng)方案

針對(duì)字符式COG（圖4）和字符式COB（圖5）液晶模塊，對(duì)應(yīng)的字庫(kù)模塊替代方案見(jiàn)圖3,由UC1701驅(qū)動(dòng)芯片和GT20L24F6Y兩片組成，其原理同圖1.利用圖3中128×64圖形顯示模塊可以同時(shí)支持16字符×1行直到 16字符×8行顯示。字符是由8×8顯示像素組成，因此對(duì)于128×64圖形屏，16字符×1行占用128×8,2行占用128×16,3行占用128×24,8行占用128×64.采用圖形顯示方案替換傳統(tǒng)字符式COB和COG的特點(diǎn)如下：

1.同時(shí)支持173國(guó)外文，而傳統(tǒng)方案的驅(qū)動(dòng)芯片針對(duì)小語(yǔ)種需要另開(kāi)字庫(kù)掩膜；

2.除了支持傳統(tǒng)字符COB和COG的8套外文之外，還支持ISO8859編碼的全部14套5×7字符。此外還支持Unicode編碼的173國(guó)5×7字符；

3.改變的傳統(tǒng)方案只能顯示5×7字符的單一字號(hào)。同時(shí)支持5×7、7×8、8×16、6×18、12×24 五種字號(hào)以及16點(diǎn)和24點(diǎn)不等寬字符

4.驅(qū)動(dòng)芯片無(wú)需因字符行數(shù)增加而升級(jí)，顯示多行時(shí)，成本降低更明顯。

漢字COB方案實(shí)現(xiàn)原理

圖6:字庫(kù)COB替代方案

圖7:字庫(kù)COB傳統(tǒng)方案。

采用圖形式COB（控制芯片0107）加上字庫(kù)芯片實(shí)現(xiàn)192×64的漢字COB模塊（見(jiàn)圖6），與傳統(tǒng)COB字庫(kù)模塊（控制芯片7920）相比（見(jiàn)圖7），除了芯片成本降低近一半以外，還具有傳統(tǒng)方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)：

1、多點(diǎn)陣（11×12、15×16、24×24）大中小字顯示；

2、圖形和文字可以混合排放；

3、單芯片同時(shí)支持中日韓及173國(guó)外文；無(wú)需針對(duì)日文或韓文另外定制字庫(kù)掩膜；

4、打印機(jī)可以共享COB字庫(kù)；

5、 漢字點(diǎn)陣為GB5199和GB5007國(guó)際正版字型，字形規(guī)范、美觀(guān)。

128×64的漢字COB模塊方案與上述圖6的COB模塊方案原理相同。

表1:字庫(kù)一體化液晶模塊適用字庫(kù)

隨著帶中外文字庫(kù)的COB液晶驅(qū)動(dòng)芯片已應(yīng)運(yùn)而生，可是COG驅(qū)動(dòng)芯片限于裸片尺寸，無(wú)法將字庫(kù)整合到單芯片中，致使字庫(kù)+液晶顯示一體化COG模塊迄今仍是一項(xiàng)市場(chǎng)空白。鑒于漢字庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化要求的特殊性，整機(jī)制造廠(chǎng)商均希望LCM廠(chǎng)商提供字庫(kù)一體化液晶模塊以省去字庫(kù)開(kāi)發(fā)工作。目前，STN圖形COG液晶模塊廣泛應(yīng)用于手持設(shè)備、金融機(jī)具、MP3歌詞顯示、DAB收音機(jī)等諸多場(chǎng)合。然而使用液晶模塊的整機(jī)制造廠(chǎng)商一般都要在主控板上安裝含字庫(kù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)芯片，兩者組合才能實(shí)現(xiàn)液晶模塊的文字顯示功能。