韓永剛

(精電(河源)顯示技術(shù)有限公司，廣東河源，517000)

基于STM32在液晶顯示模塊上設(shè)計(jì)的研究

韓永剛

(精電(河源)顯示技術(shù)有限公司，廣東河源，517000)

以STM32F103C8T6為例介紹了STM32系列MCU在工業(yè)控制中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以低功耗，易開(kāi)發(fā)，高性能，低成本為特點(diǎn)，通過(guò)硬件接口的設(shè)計(jì)，程序編寫(xiě)來(lái)制作一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)控制系統(tǒng)，包含了對(duì)LCD控制器的控制，環(huán)境溫度的監(jiān)控，聲控電路的實(shí)現(xiàn)，在工業(yè)控制及儀器儀表，消費(fèi)品研發(fā)中可以參考使用。

STM32；工業(yè)控制；液晶顯示模塊；低功耗

0 引言

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)備越來(lái)越智能化，LCD是人機(jī)交換中不可缺少的器件，功耗低,直觀,是其主要特點(diǎn)，所以對(duì)MCU的要求也越來(lái)越高，功能強(qiáng)大，低功耗，高性能，易操作是最基本的要求，現(xiàn)在市面上常用的MCU功耗問(wèn)題比較難解決，開(kāi)發(fā)復(fù)雜STM32 系列MCU是法意半導(dǎo)體公司基于Cortex-M3 CPU內(nèi)核的32位處理器，具有杰出的功耗控制以及眾多的外設(shè)，功能比較強(qiáng)，使用簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)方便，與市面上眾多的 ARM 系列MCU相比，具有比較高的性價(jià)比，低功耗。另外STM32有復(fù)用IO口重映射功能，全部引腳都可以作為中斷輸入，支持串口下載程序，所以在工業(yè)控制、儀器儀表、醫(yī)療、消費(fèi)品市場(chǎng)是不錯(cuò)的選擇。

1 MCU的選取

STM32F101C8T6(LQFP48)是STM32系列中低檔的一個(gè)IC，屬于中等容量基本型，芯片集成定時(shí)器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART等多種功能，32位基于ARM核心的帶64字節(jié)閃存的微控制器，有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘可供選擇，最高時(shí)鐘頻率達(dá)72MHz，默認(rèn)內(nèi)部8MHz時(shí)鐘，2個(gè)DMA控制器，1個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，多達(dá)80個(gè)快速IO端口，8個(gè)定時(shí)器，7個(gè)通信接口，2個(gè)I2C總線接口, 2個(gè)SPI接口，12通道DMA控制器,有較多的外設(shè)方便使用，這里我們要用到的有串行外設(shè)接口(SPI)，I2C總線接口，串行 JTAG調(diào)試接口。STM32處理器采用了ARM公司V7的體系架構(gòu),速度比ARM7快1/3，功耗大約可降低1/4，也集成了分支預(yù)測(cè)，單周期乘法,硬件除法等功能，提高了處理器的數(shù)據(jù)處理能力。

2 液晶模塊的選取

這里我們選用STM32F103C8T6和精電公司的COG-VL2021-02液晶顯示模塊為例來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換的液晶顯示界面，讀取當(dāng)前環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)聲控功能。精電公司的COG-VL2021-01 是COG類型的圖形顯示模組，用UC1698u來(lái)做LCD 驅(qū)動(dòng)，UC1698u是ULTRACHIP公司推出的一款LCD驅(qū)動(dòng)IC，可以驅(qū)動(dòng)160COM*128RGB Matrix顯示，標(biāo)準(zhǔn)接口有 16bit/8bit parallel buses(8080 or 6800)、4-wire SPI、3-wire SPI serial buses，使用比較方便，UC1698u包含必須的booster電路，bias電路，溫度補(bǔ)償電路，時(shí)序產(chǎn)生電路和圖形數(shù)據(jù)memory。單顆IC控制驅(qū)動(dòng)160*128matrix C-STN模組，支持12-bit RGB(4K色)和16-bitRGB(64K色)。

3 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

我的方案采用直流3.3V穩(wěn)定供電，可以采用三端穩(wěn)壓芯片LM1117-3.3將輸入電壓穩(wěn)定到3.3V，是通過(guò)STM32做為MCU，采用8080并行端口來(lái)控制LCD驅(qū)動(dòng)器UC1698u工作來(lái)實(shí)現(xiàn)LCD顯示。因?yàn)槭怯肅STN 的驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)MONO顯示LCD，所以這里我選用12-bit RGB(4K色)模式，STM32和UC1698u之間可以采用多種連接方式，這里選用的COG-VL2021-02 是SPI通訊方式，而STM32本身有硬件支持 SPI通訊，所以采用直接用STM32自帶的SPI來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD顯示，背光亮度有MCU輸出PWM信號(hào)控制。如圖1所示。

4 溫度監(jiān)控的設(shè)計(jì)

LM75是NXP公司推出的具有I2C接口的數(shù)字溫度傳感器芯片，可廣泛運(yùn)用于系統(tǒng)溫度管理，個(gè)人計(jì)算機(jī)，電子設(shè)備，工業(yè)控制器等方面，我們可以通過(guò)I2C總線直接從這顆IC中讀出繼存器中的11位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計(jì)算，然后得出環(huán)境溫度，測(cè)量溫度在–55度到+127度，可實(shí)現(xiàn)0.125度的精度，當(dāng)D10=0時(shí)，此時(shí)測(cè)得的環(huán)境溫度為正值，計(jì)算公式如下：Temp value(C)=+(Temp data)0.125 C，當(dāng)D10=1時(shí)，此時(shí)測(cè)得的環(huán)境溫度為負(fù)值，計(jì)算公式如下：Temp value(C)=(2's complement of Temp data)0.125 C。這里我采用的是模擬I2C通訊，讀出二進(jìn)度數(shù)，并將溫度顯示在LCD顯示屏上，可以用硬件I2C協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)模擬I2C時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件連接如下圖2。

圖1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖

5 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)期目的，實(shí)現(xiàn)了靈活控制，STM32系列MCU應(yīng)用簡(jiǎn)單，操作方便，容易配置，方便開(kāi)發(fā)，硬件接口簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快，易于維護(hù)及修改。本文從軟件和硬件兩方面著手，祥細(xì)說(shuō)明了在工業(yè)儀表上的使用方法。

圖2 硬件連接圖

[1]李維諟,郭強(qiáng)編著.液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社. ISBN: 9787505348837.

[2]Joseph Yiu.The Defi nitive Guide to the ARM Cortex-M3. ISBN: 978-0-7506-8534-4.

[3]周立功.Cortex-M3 技術(shù)參考手冊(cè)[M].廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司.

[4]孫林軍,賀鋒濤, 基于STM32控制液晶的接口實(shí)現(xiàn)[J], 電視技術(shù),2013,37(1).

[5]李壯輝,朱清慧,任擁偉. 液晶顯示應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 液晶與顯示, 2013,28(6): 889-894.

[6]邸興,陳貝,韓俊,基于STM32的便攜式人機(jī)界面系統(tǒng).電子設(shè)計(jì)工程, 2011.3(19), 94-97.

Base on STM32 MCU design and drive on LCD module

Han Yonggang
(Varitronix Group co., LTD.,Heyuan Guangdong,517000)

By way of example of STM32F101C8T6 STM32 series MCU is introduced in the application of industrial control system, with a low power consumption, easy development, low cost as the characteristic, through the design of the hardware interface and programming to create a simple industrial control system, includes the control of the LCD controller UC1698u, environment temperature monitoring, acoustic control circuit implementation, in the industrial control and instrumentation, consumer can refer to use in the research and development.

STM32; Industrial control; LCD display module; low power consumption