STM32串行通信模式驱动LCD12864，结合手册从原理让你理解显示过程

LCD12864 液晶显示

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发布时间: 2020-07-24

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常见的人机交互界面，除了数码管、LED、LCD1206，OLED，Nokia5110以外，比较常用的还有LCD12864。

LCD12864从字面意思就是横向可以显示128个像素点，纵向可以显示64个像素点。常见的LCD12864液晶模块分为带字库版本和不带字库版本，一般为了使用方便，直接选用带中文字库版本即可。

### 引脚定义

本文使用的是串行通信模式，下面仅介绍跟串行通信相关的引脚：

| 管脚号 |管脚名称  | 管脚功能描述 |
| :---: | :---: | :--- |
| 1 | VSS | 电源地 |
| 2 | VDD | 电源电压 |
| 3 | VO | 对比度（清晰度）调整 |
| 4 | RS(CS) | 串行通信模式时为片选，高电平有效  |
| 5 | R/W(SID) | 串行通信模式时数据输入引脚|
| 6 | E(CLK) | 串行同步时钟，上升沿时读取SID数据 |
| 15 |PSB  | 选择芯片与MCU通讯的接口形式：PSB=0，3线SPI串口通信模式 |
| 17 | /RESET | 复位信号，低电平复位 |
| 18 | VOUT | 当模块电压是3.3V时，此脚输出一个大约+4.6V的电压 |
| 19 | BLA | 背光板电源正 |
| 20 | BLK | 背光板电源负 |

本次实例选用的LCD12864背部如下所示，显示的型号为：**12864J-3 V1**

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/e7253c54cf9868b304b6e42335f0a396.png)

### 原理图

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/7d91d7aa2a846caa8ca76ff63fff67b2.png)

**具体连接情况：**  
**引脚1** VSS 电源负极，接地  
**引脚2** VDD 电源正极，接3.3V（注意自己所选的LCD12864是否支持3.3V）  
**引脚3** VO 调节屏幕对比度（模组背部自带可调电位器VR1），JP40与18脚VOUT相连  
**引脚4[PA8]** CS 片选引脚，高电平时可接受数据，低电平锁存数据  
**引脚5[PC9]** SID 串行数据输入端  
**引脚6[PC8]**  CLK 串行同步时钟  
**引脚15** PSB 低电平时为串行模式（在有的液晶屏背部，可以通过焊锡短接设置为默认模式为串行模式）,跳线与GND相连  
**引脚17** RESET 复位引脚，低电平可使LCD复位  
**引脚19** A LCD背光源的电源  
**引脚20** K LCD背光源的地

### 串行模式时序图分析

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/19764a7fb874c56bedc159eaaf67e2d7.png)

**串行模式下传输一个字节数据过程**

1. 数据传输过程中，片选CS引脚置高，此期间LCD可接受数据或指令；

2. 随后，单片机端（STM32）要给出同步位串：'11111'，5个连续的“1”作数据起始位；

3. 接下来一位为：RW，用于选择数据的传输方向，1是读数据，0是写数据，H 表示数据从 LCD 到 MCU，L 表示数据从 MCU 到 LCD；

4. 接下来一位为：RS，用于选择内部数据寄存器或指令寄存器，0是命令寄存器，1是数据寄存器；

5. 第一字节的最后位（第8位）固定为“0”；

6. 第一个字节传输完成之后，开始正式传输指令或者数据，在传输过程中会进行拆分处理，该字节指令或者数据将被分为2个字节来传输；

7. 第二个字节的高4位为待传输数据的高4位(D7-D4)，低4位用0填充；

8. 第三个字节的高4位为待传输数据的低4位(D3-D0)，低4位用0填充；

9. 经过上面几步，完成一个字节指令或数据的传送。  (D7-D0)

> 比如说你想发送的**数据**为“0”，对应16进制0x30，对应二进制 0011 0000
那么发送的顺序就是：
> 1) 先发送0xFA (11111 010) ==> 五个1，RW=0，RS=1
> 2) 发送**0011** 0000 ==> 高四位为数据“0”的高四位，低4位补0
> 3) 发送**0000**‬ 0000 ==> 高四位为数据“0”的低四位，低4位补0
> 到此一个字节发送完成。  
> 所以写指令之前，必须先发送 11111 000 （即0xF8）；  
> 写数据之前，必须先发送 11111 010 （即0xFA）

综上所述，发送命令和数据的函数封装如下：

```C
void WriteCommand(uchar Cbyte )   
{ 		
	GPIO_SetBits(LCD_CS);      
	delay_ms(1);
	
	SendByte(0xF8);            	//11111,RW(0),RS(0),0   
	SendByte(0xF0&Cbyte);		//高四位          
	SendByte(0xF0&Cbyte<<4);  	//低四位(先执行<<)
	
	GPIO_ResetBits(LCD_CS); 
	delay_ms(2);
}

void WriteData(uchar Dbyte )   
{ 
	GPIO_SetBits(LCD_CS);  
	delay_ms(1);  
	
	SendByte(0xFA);            //11111,RW(0),RS(1),0  
	SendByte(0xF0&Dbyte);        
	SendByte(0xF0&Dbyte<<4);
	
	GPIO_ResetBits(LCD_CS); 	
	delay_ms(2);
} 
```

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/c4ee3f070730facf5143debef6e6bc67.png)

10. 完成一个字节数据的发送需要24个时钟周期（CLK引脚发送24个同步时钟信号），发送一个字节的有效数据实际上发送了3个字节；

11. 只有在时钟线SCLK拉低时，数据线SID上的数据才允许变化，在时钟线SCLK高电平时，SID上的数据必须保持稳定(不能变化)。即在低电平的时候改变数据，上升沿的时候模块读取SID数据。

### LCD内部资源及显示原理

* 设置命令为基本指令集

LCD的控制芯片为ST7920，每次执行新的命令之前，一般需要先发送一个0x30。
```C
WriteCommand(0x30);  
```

对应手册中下面位置：

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/a10ac405b922b7f01b12f73f382fbde2.png)

由上我们知道0x30对应着基本指令集。

* 设定显示地址
```C
WriteCommand(TABLE[8*row+col]);
```

其中TABLE内容如下：

```C
uchar const TABLE[]=
{   
   0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,  //第一行
   0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,  //第二行       
   0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f,   //第三行     
   0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c,0x9d,0x9e,0x9f,   //第四行    
}; 
```
此表格中的数值来自于手册中如下位置：

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/352bdd88ba40c0076037e9ef24e7371a.png)

由上面的分析之后，封装显示字符或者汉字的函数如下：

```C
/@@*! 
 *  @brief      显示字符或汉字
 *  @param  row: row(0~3)
 *  @param  col: line(0~7) 
 *  @param 	str: 要显示的字符或汉字
 */
void LCD_Display_Words(uchar row,uchar col,uchar *str)   
{   
	WriteCommand(0x30);       
	WriteCommand(TABLE[8*row+col]);      
	while(*str != '\0')     
	{   
	   if(col==8)             
	   {              
			 col=0;   
			 row++;   
	   }   
	   if(row==4) row=0;       
	   WriteCommand(TABLE[8*row+col]);   
	   WriteData(*str);      
	   str++;   
	   WriteData(*str);   
	   str++;   
	   col++;   
	}   
}
```

我们使用上面的函数打印输出一个汉字进行测试：
```C
LCD_Display_Words(0,0,(u8 *)"哈");
```

将WriteData的数据通过串口打印输出：

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/b1a75b5847fda9729adf90547fe83462.png)

我们可以在串口助手中看到打印的数据为：“B9 FE”，具体的结果如下：

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/4874c8b6c0e8d91ed76ff430221f14df.png)

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/2c28c2726e2f1972c2e6191be4dee091.png)

对应手册中字库，可以发现“哈”的编码即是“B9 FE”，由上我们知道了，为什么直接使用LCD_Display_Words函数输出汉字，就能够在LCD12864上显示出对应的汉字。

### 结果展示

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/2657563af616e480c988532d91e631aa.png)

### 资料获取

微信公众号后台回复“**LCD12864**”，可以下载本文对应的工程源码。

![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202008/adbe6d234303d4c6467df37b3d1063d9.png)

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江湖老李 282天前...

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