更简便容易使用之STN液晶显示器控制接口
华凌拥有相当丰富的字符型液晶显示器模块标准品，依据显示型式有WH0802、WH1202、WH1601、WH1602、WH1604、WH2002、WH2004、WH2402、WH4002等系列的标准品。客户可以用最少的控制脚来达成显示目的，可以让客户端更方便容易选择MCU使用。市面上常见的字符型液晶显示器模块 (Character LCD Module)，如果要使用I2C接口时，通常会在模块上外加一个I2C接口转接电路板，除了LCM的厚度增加，生产制造也会多几道工序，进而导致良率下降等风险。如图1所示
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| 图1: T为市面上常见外加一块 I2C 转接电路板的字符型液晶显示模块。 | 图2: 为华凌 WH1602 的字符型液晶显示器模块，背面不需要转接电路板就可以直接使用 I2C、SPI 接口来控制。 |
以下介绍华凌字符型液晶显示器模块，在不需要额外转接电路板的情况下，搭配开发板 Arduino Uno就可以直接使用不同的通讯接口控制字符型液晶显示器模块。
- Winstar WH1602 LCM: 每行可显示16个字，共可显示2行字。
- Winstar WH2002 LCM: 每行可显示20个字，共可显示2行字。
- Winstar WH2004 LCM: 每行可显示20个字，共可显示4行字。
这三款LCM内部皆采用RW1063这个LCD控制器 (LCD controller)，它提供了I2C、SPI两种串行接口和一个6800并列接口(Parallel interface)。
识别 LCM 的脚位
表1 ： LCM的脚位说明| 编号 | 脚位名称 | 说明 |
|---|---|---|
| No.1 | Vss | 电源负极输入脚(接地)。 |
| No.2 | Vdd | 电源正极输入脚(5V)。 |
| No.3 | V0 | 对比控制脚。 |
| No.4 | RS | 命令/数据选择线。 |
| No.5 | RW | 只有6800 8/4bit接口有用到，读取/写入选择线。 |
| No.6 | E | 只有6800 8/4bit接口有用到，致能选择线。 |
| No.7 | DB0/SA0 | 6800 8bit接口时为数据线位0。 I2C接口时为SA0地址设定线。 |
| No.8 | DB1/SA1 | 6800 8bit接口时为数据线位1。 I2C接口时为SA1地址设定线。 |
| No.9 | DB2 | 只有6800 8bit接口有用到，数据线位2。 |
| No.10 | DB3 | 只有6800 8bit接口有用到，数据线位3。 |
| No.11 | DB4 | 只有6800 8/4bit 接口有用到，数据线位4。 |
| No.12 | DB5/CSB/CSB | 6800 8/4bit 接口时为数据线位5。 I2C和SPI接口时为CSB芯片致能选择线。 |
| No.13 | DB6/SDA/SCLK | 6800 8/4bit 接口时为数据线位6。 I2C接口时为SDA数据线。 SPI接口时为SCLK频率控制线。 |
| No.14 | DB7/SCL/SID | 6800 8/4bit 接口时为数据线位7。 I2C接口时为SCL频率控制线。 SPI接口时为SID数据线。 |
| No.15 | A+ | 背光电源正极输入脚。 |
| No.16 | K- | 背光电源负极输入脚。 |
关于上表中的 V0，这边是使用 20k Ohm 的可变电阻来调整字符的对比，如果测试使用时，看不文字或者持续显示底影的画面，可以转动这个可变电阻调整对比。
V0 可变电阻连接方式，如下图3所示：
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| 图3：VR可变电阻连接方式示意图。 |
LCM 和开发板 Arduino Uno 接线方式
如图4所示，LCM 四种通讯接口I2C、SPI、6800 8bit/4bit连接 Arduino Uno 的方式。读者可以观察到 I2C 和 SPI 接口只需要少量的 GPIO 脚位控制字符型液晶显示器模块。
其中，I2C接口的接法，是因为Arduino Uno的I2C脚位内部，提供了上拉电阻，所以，没有再额外接上拉电阻到SDA和SCL脚位．如果用户在程序中停用内部的上拉电阻时，必须自行外接一组上拉电阻。
| (a)采用I2C接口的接法 |
(b) 采用SPI接口的接法 |
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| (c)采用6800-4bit接口的接法 |
(d)采用6800-8bit接口的接法 |
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| 图4：LCM 四种通讯接口连接 Arduino Uno方式 | |
LCM的指令
并不是每个通讯接口都可以使用LCM全部的指令集；采用SPI 接口时，没有RW控制线和MISO脚位，因此，不支持读取的指令。写入方面是透过RS控制线决定是写入命令数据或写入显示数据。
在I2C接口，同样没有RW控制线，所以，也不支持读取的指令。写入方面，没有RS控制线，在写入命令数据或显示数据前，要先发送命令句柄(A0=0)，或数据控制码(A0=1)，来决定下一个发送的字节是命令数据，还是显示数据。
SPI和I2C界面的时序
两张时序图，如图5及图6所示．是以 SPI 接口方式控制 LCM 的时序图。使用者可以观察到 LCM 采用的 SPI ，并非一般 MCU 所提供的典型 SPI 接口，它需要额外一条 RS 信号线，来决定当前送出的字节是命令?还是资料?数据线(SID)的位(BIT7~BIT0)数据，在频率线(SCLK)为低准位时变动；位(BIT7~BIT0)数据，在频率线(SCLK)为高准位时抓取(BIT7~BIT0)。
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| 图5：SPI写入命令的时序。 |
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| 图6：SPI 写入资料的时序。 |
如图7及图8所示。是以 I2C 接口方式控制 LCM 的时序图，除了芯片选择线(CSB)，读者可以观察到I2C接口控制，是每次送出三个字节写入一笔命令数据或显示数据。其中，第二个字节的A0位，会决定第三个字节是命令数据？还是显示数据?
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| 图7：I2C 写入命令的时序。 |
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| 图8：I2C 写入资料的时序。 |
程序代码
根据使用的液晶显示器模块修改程序设定，就可以直接编译并使用。
第一步：设定 LCM 单行最大字符数
例如下面设定单行最多有 16 个字符。
第二步：设定 LCM 最大行数
例如下面设定 LCM 共有 2 行。
第三步：设定 LCM 使用的通讯接口
例如下面设定使用 I2C 的接口。
第四步：编译并上传程序到Arduino Uno开发板
如图9所示，是三款LCM呈现的画面示意。
当显示对比出现偏淡或偏深的情况时，可调整V0 脚位的可变电阻到适当的对比，如图10所示。
| (a) 对比偏淡只看到浅浅的字符 | (b) 对比适中 | (c) 对比偏深 每个字符有明显的底影 |
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| 图9：三款 LCM 呈现画面示意图。 | ||
图10：V0 脚位可调变。
如果需要索取完整的程序代码，请联络我们。
