K U R S
Sterowanie graficznych wyświetlaczy
z telefonów komórkowych firmy Nokia, część 1
ryce LCD wraz z automatycznÄ… kompen-
Niejednokrotnie konstruując jakieś urządzenie wyposałone
sacjÄ… temperaturowÄ… ustawienia kontra-
w mikrokontroler jednoukładowy chcemy wyposałyĘ je w wyświetlacz
stu. W tab. 1 znajdujÄ… siÍ podstawowe
parametry sterownika, a na rys. 1 jego
LCD. Ze wzglÍdu na Å‚atwośĘ sterowania i popularnośĘ, najczÍÅ›ciej
schemat blokowy.
wybÛr pada na standardowy jedno- lub dwuliniowy wyÅ›wietlacz
Wyprowadzenia kontrolera majÄ… na-
stÍpujÄ…ce funkcje:
alfanumeryczny. Ma on jednak swoje wady. NajczÍÅ›ciej nie wystarcza
- R0...R47 - wyjścia wierszy do matry-
on do wyświetlenia wszystkich potrzebnych informacji - jest po prostu
cy LCD - podłączone wewnątrz wy-
za maÅ‚y. WiÍksze wyÅ›wietlacze, np. czteroliniowe, sÄ… drogie Å›wietlacza,
- C1...C83 - wyjścia kolumn do matrycy
i zazwyczaj dułe. Standardowe matryce graficzne są jeszcze drołsze
LCD - podłączone wewnątrz wyświet-
i na dodatek bardziej kłopotliwe w sterowaniu. W artykule lacza,
- VSS1, VSS2 - masa zasilania wypro-
przedstawiÍ alternatywne rozwiÄ…zanie, polegajÄ…ce na wykorzystaniu we
wadzona na złącze wyświetlacza,
własnych konstrukcjach graficznego wyświetlacza LCD uływanego - VDD1, VDD2 - zasilanie, wyprowadzo-
ne na złącze wyświetlacza,
w telefonach komÛrkowych firmy Nokia.
- VLCD1 - wyjście przetwornicy ładun-
kowej zasilającej sam wyświetlacz -
Wybrałem ten typ wyświetlacza z kil- Charakterystyka sterownika
ku powodÛw. NajwaÅ‚niejszym z nich jest W wiÍkszoÅ›ci wyÅ›wietlaczy stosowa-
dostÍpnośĘ dokumentacji opisujÄ…cej za- nych w telefonach Nokii zastosowano
stosowany w nich kontroler oraz jego ce- wyświetlacz z kontrolerem PCD8544 pro-
nÍ kompletnego moduÅ‚u (poniÅ‚ej 40 zÅ‚). dukowany przez firmÍ Philips lub jeden
Matryca wyÅ›wietlacza ma rozdzielczośĘ z jego odpowiednikÛw. UkÅ‚ad PCD8544
84x48 pikseli, co pozwala w trybie tek- jest kompletnym
stowym na wyświetlenie 6 linii tekstu sterownikiem gra-
po 14 znakÛw w kaÅ‚dej z nich. Dodat- ficznej matrycy
kowo mamy mołliwośĘ łatwego zdefinio- LCD, zawierającym
wania i wyÅ›wietlenia polskich znakÛw, w sobie szeregowy
dowolnej liczby symboli semigraficznych, interfejs wejściowy,
oraz rysowania i wyÅ›wietlania grafiki. Ze pamiÍĘ RAM wraz
wzglÍdu na maÅ‚e wymiary moduÅ‚u - z licznikami i ukÅ‚a-
około 40x35 mm (pole widoczne 30x23 dami adresowania
mm), przy grubości około 3 mm, wy- kolumn i wierszy,
Å›wietlacze nadajÄ… siÍ idealnie do urzÄ…- wzmacniacze ko-
dzeÒ przenoÅ›nych, dla ktÛrych istotnÄ… lumn i wierszy,
zaletÄ… jest rÛwnieÅ‚ niski pobÛr prÄ…du generator zegaro-
wynoszÄ…cy poniÅ‚ej 300 µA przy napiÍ- wy, oraz ukÅ‚ad
ciu zasilania 3,3 V. wytwarzania napiÍĘ zasilajÄ…cych mat-
połączone z VLCD2 wewnątrz wyświet-
lacza i wyprowadzone na zewnÄ…trz
w postaci styku VOUT,
- VLCD2 - wejście zasilania stopni ste-
rujących matrycą - połączone z VLCD1
wewnątrz wyświetlacza, oraz wyprowa-
dzone na zewnÄ…trz (VOUT) w celu
podłączenia kondensatora filtrującego
zasilanie matrycy,
- T1...T4 - wyprowadzenia testowe -
niedostÍpne na zewnÄ…trz moduÅ‚u wy-
świetlacza,
- SDIN - szeregowe wejście danych,
- SCLK - wejście zegara synchronizują-
cego wprowadzane dane,
- D/C - wejście wyboru trybu wprowa-
dzania danych: H - dane, L - rozkazy,
- SCE - Chip Enable - wejście zezwole-
nia na wprowadzanie danych (aktyw-
ne dla poziomu niskiego),
- RES - sygnał zerowania sterownika
(aktywny dla poziomu niskiego),
Rys. 1. Schemat blokowy układu PCD8544
Elektronika Praktyczna 5/2003
81
K U R S
Typowe zasilanie wyświetlacza wy-
nosi od 2,7 do 3,3 V, lecz według da-
nych katalogowych maksymalne napiÍ-
cie zasilania mołe wynosiĘ 5 V. Prze-
prowadzane przeze mnie prÛby dowo-
dzą prawidłowej pracy wyświetlacza
przy napiÍciu rzÍdu 4,5 V - wyÅ‚szego
nie prÛbowaÅ‚em. W zwiÄ…zku z tym
w ukÅ‚adach zasilanych z napiÍcia 5 V
zaleca siÍ zasilanie wyÅ›wietlacza obni-
Å‚onym napiÍciem oraz zastosowanie
konwertera poziomÛw na liniach da-
nych. W najprostszym wykonaniu mołe
to byĘ prosty stabilizator 3,3 V wyko-
rzystujÄ…cy rezystor i diodÍ Zenera,
a konwersji poziomÛw na liniach da-
Fot. 2. Wyświetlacze LPH 7779 (po lewej) i LPH7366 (po prawej) od strony styków
nych mołna dokonaĘ za pomocą diod
przyłączeniowych
lub dzielnikÛw rezystancyjnych. Lepszym
sposobem jest zastosowanie układu bu-
fora linii zasilanego napiÍciem 3,3 V
z wejściami dopuszczającymi podanie
logicznej jedynki o poziomie 5 V. Przy-
kładem takiego bufora jest układ
74LVC245 lub 74LXC245.
Przykładowe sposoby podłączenia
wyświetlacza do otoczenia zasilanego na-
piÍciem 5 V pokazano na rys. 4. Znaj-
dujÄ…cy siÍ w ukÅ‚adzie kondensator tanta-
lowy 1 µF sÅ‚uÅ‚y do filtrowania napiÍcia
VLCD pochodzÄ…cego z wbudowanej
w kontroler przetwornicy, ktÛra zasila
bufory wyjściowe do matrycy LCD.
Sterowanie wyświetlaczem odbywa
siÍ przy pomocy szeregowego interfej-
su SPI uzupełnionego dodatkowo dwo-
Fot. 3. Wyświetlacze LPH 7779 (po lewej) i LPH7366 (po prawej) od strony
ma sygnałami: D/C oraz Reset. W su-
matrycy LCD
mie do podłączenia takiego wyświetla-
- OSC - wejÅ›cie zewnÍtrznego oscylato-
ra (w przypadku wykorzystania we-
Tab. 1. Podstawowe parametry sterownika
wnÍtrznego oscylatora musi byĘ pod-
Parametr Min. Typ. Maks. Jednostka
Parametr Min. Typ. Maks. Jednostka
Parametr Min. Typ. Maks. Jednostka
Parametr Min. Typ. Maks. Jednostka
Parametr Min. Typ. Maks. Jednostka
Å‚Ä…czone do VDD).
Sterownik ma wbudowany generator Zalecane napięcie zasilania 2,7 - 3,3 V
zegarowy sterujący wyświetlaniem obrazu
Dopuszczalne napięcie zasilania -0,5 - +5* V
na matrycy LCD. Po wpisaniu danych do
Zakres napięć zasilających matrycę 6 - 8,5 V
pamiÍci kontrolera sÄ… one automatycznie
Pobór prÄ…du - 240 300 µA
wysyłane na wyświetlacz i nie ma po-
trzeby ich pÛüniejszego odÅ›wieÅ‚ania. Ko- Pobór prÄ…du w trybie Power Down - 1,5 - µA
o
lejnÄ… zaletÄ… PCD8544 jest automatyczna
Zakres temperatur podczas pracy -25 - +70 C
kompensacja temperaturowa, ktÛra pozwa-
CzęstotliwoS
ć odS
wieżania wyS
wietlania - 67 - Hz
la na utrzymanie stałego kontrastu wy-
Czas od załączenia zasilania do podania sygnału RESET 0 - 30 ms
świetlanego obrazu, niezalełnie od tem-
Czas trwania impulsu RESET 100 - - ns
peratury otoczenia. Wbudowana przetwor-
nica pozwala na zasilanie wyświetlacza CzęstotliwoS
ć sygnału SCLK 0 - 4 MHz
pojedynczym napiÍciem VDD oraz na re-

gulacjÍ napiÍcia zasilajÄ…cego ciekÅ‚y krysz-
taÅ‚, co pozwala na programowÄ… regulacjÍ
Tab. 2. Zestawienie typów wyświetlaczy oraz modeli telefonów w których są
kontrastu wyświetlacza.
one wykorzystywane
W tab. 2 znajduje siÍ zestawienie ty-
TypLCD Modele telefonów Liczba Komentarz
Typ LCD Modele telefonów Liczba Komentarz
Typ LCD Modele telefonów Liczba Komentarz
TypLCD Modele telefonów Liczba Komentarz
Typ LCD Modele telefonów Liczba Komentarz
pÛw wyÅ›wietlaczy oraz modeli telefo-
wyprowadzeń
wyprowadzeń
wyprowadzeń
wyprowadzeń
wyprowadzeń
nÛw, w ktÛrych wykorzystywane sÄ… opi-
sane wyświetlacze.
LPH-7366 lub N5110, N5150, 9 Wyprowadzenia na gumce przewodzÄ…cej,
LPH-7666 N6110, N6150 posiada plastikową matówkę do podS
wiet-
Podłączenie wyświetlacza do
lania diodami LED
mikrokontrolera
LPH-7677 lub N3210, N6210 8
Rozmieszczenie wyprowadzeÒ po-
LPH-7690
szczegÛlnych wyÅ›wietlaczy podano
LPH-7779 N3310, N3330, 8 Wyprowadzenia na złoconych
w tab. 3, przy załołeniu, łe patrzymy
N5510 stykach (moim zdaniem najlepszy wybór)
na wyświetlacz od strony wyprowa-
ECM-A-1091 N8210, N8250 9 Jak LPH-7366
dzeÒ i majÄ…c wyprowadzenia u gÛry
wyświetlacza (styk numer 1 znajduje
siÍ po lewej stronie zÅ‚Ä…cza). W przy- Tab. 3. Rozmieszczenie wyprowadzeÅ„ wyÅ›wietlaczy
padku zastosowania wyświetlaczy z 9-
Numerstyku 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Numer styku 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Numer styku 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Numerstyku 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Numer styku 1 2 3 4 5 6 7 8 9
stykowym złączem, wyprowadzenie
Dla 8-stykowych VDD SCLK SDIN D/C SCE GND VOUT RES -
OSC (styk nr 6) naleły połączyĘ do
VDD (styk nr 1). Dla 9-stykowych VDD SCLK SDIN D/C SCE OSC GND VOUT RES
Elektronika Praktyczna 5/2003
82
K U R S
Rys. 6. Sposób zapisu danych przy
adresowaniu pionowym
Rys. 7. Sposób zapisu danych przy
adresowaniu poziomym
teksty, musimy korzystaĘ z generatora
znakÛw zapisanego w pamiÍci ROM
(Flash) sterujÄ…cego nimi mikrokontrolera.
Po wysłaniu do wyświetlacza kałdego
bajtu danych - czyli ośmiu pikseli - ste-
rownik automatycznie zwiÍksza zawartośĘ
licznikÛw kolumn i wierszy, co umoÅ‚liwia
wysyłanie kolejnych danych bez koniecz-
noÅ›ci modyfikacji zawartoÅ›ci licznikÛw ko-
lumn i wierszy po kałdym wysłanym baj-
cie. Sterownik ma dwa tryby adresowania
Rys. 4. Sposoby podłączenia wyświetlacza do mikrokontrolera zasilanego
wyÅ›wietlacza: pionowy i poziomy, ktÛre
napięciem 5 V
rÛÅ‚niÄ… siÍ kolejnoÅ›ciÄ… zapisywania danych
cza potrzebne sÄ… 4 linie wyjÅ›ciowe Organizacja pamiÍci obrazu do pamiÍci kontrolera. Wyboru odpowied-
mikrokontrolera oraz sygnaÅ‚ zerujÄ…cy. PamiÍĘ kontrolera zorganizowana jest niego trybu dokonujemy wysyÅ‚ajÄ…c do wy-
Wiele mikrokontrolerÛw posiada wbu- w 6 bankÛw zawierajÄ…cych po 84 bajty Å›wietlacza komendÍ Function Set z odpo-
dowany sprzÍtowy interfejs SPI, ktÛry statycznej pamiÍci RAM (rys. 5). KaÅ‚dy wiednio ustawionym bitem DB0. Tryb ad-
moÅ‚emy wykorzystaĘ do sterowania li- z bankÛw kontroluje 8 linii wyÅ›wietlacza resowania moÅ‚emy w dowolnym momen-
niami SDIN i SCLK. W tym przypadku po 84 piksele. Aktualnie uływany numer cie zmieniĘ i nie ma to wpływu na za-
potrzebne bÍdÄ… jedynie dodatkowe li- banku zapisany jest w liczniku wierszy wartośĘ pamiÍci wyÅ›wietlacza.
nie dla sygnaÅ‚Ûw SCE (czyli chip se- (Adres Y), ktÛry moÅ‚e przyjmowaĘ war- Przy adresowaniu pionowym (rys. 6)
lect) oraz dla D/C. JeÅ›li wybrany mik- toÅ›ci od 0 do 5. WykorzystujÄ…c wiÍc wy- po kaÅ‚dym wysÅ‚anym bajcie danych
rokontroler nie posiada sprzÍtowego in- Å›wietlacz w trybie tekstowym jeden bank zwiÍkszany jest licznik wierszy, a po
terfejsu SPI moÅ‚emy wykorzystaĘ pro- pamiÍci odwzorowuje nam jednÄ… liniÍ osiÄ…gniÍciu maksymalnej wartoÅ›ci - czyli
gramowÄ… emulacje SPI, ktÛra jest bar- tekstu. KaÅ‚dy wysÅ‚any do wyÅ›wietlacza 5 - jest on zerowany oraz zwiÍksza siÍ
dzo prosta w realizacji. W dalszej czÍÅ›- bajt danych odwzorowany jest na wy- zawartośĘ licznika kolumn. KaÅ‚de 6 baj-
ci artykuÅ‚u przedstawiÍ przykÅ‚ad takiej Å›wietlaczu jako osiem pionowo umieszczo- tÛw wysÅ‚anych do wyÅ›wietlacza tworzy
procedury. nych pikseli, przy czym najwyÅ‚ej poÅ‚oÅ‚o- wiÍc jednÄ… pionowÄ… liniÍ obrazu bieg-
Maksymalna szybkośĘ zegara synchro- ny piksel odpowiada najmłodszemu bito- nącą przez całą wysokośĘ wyświetlacza.
nizujÄ…cego wysyÅ‚anie danych do wy- wi z wysÅ‚anego bajtu. KaÅ‚dy bank pamiÍci Tryb ten jest wygodny podczas rysowa-
Å›wietlacza moÅ‚e wynosiĘ 4 MHz, co teo- zawiera wiÍc 84 bajty danych, a aktualny nia peÅ‚noekranowej grafiki.
retycznie umołliwia wysłanie całej za- numer bajtu adresowany jest poprzez licz- Przy adresowaniu poziomym (rys. 7)
wartości ekranu w czasie niewiele prze- nik kolumn (Adres X). po kałdym wysłanym bajcie danych
kraczajÄ…cym 1 milisekundÍ. W praktyce Sterowniki prezentowanych wyÅ›wiet- zwiÍkszany jest stan licznika kolumn,
bÍdzie to kilka razy wiÍcej, lecz laczy nie majÄ… wbudowanego generatora a po osiÄ…gniÍciu maksymalnej wartoÅ›ci -
i tak bardzo szybko. znakÛw, wiÍc jeÅ›li chcemy wyÅ›wietlaĘ czyli 83 - jest on zerowany oraz zwiÍk-
sza siÍ zawartośĘ licznika wierszy. Tryb
adresowania poziomego najlepiej jest wy-
korzystywaĘ do wyÅ›wietlania tekstÛw za-
kÅ‚adajÄ…c wyÅ›wietlanie znakÛw o wysokoÅ›-
ci 8 pikseli. Przy załołeniu - standardo-
wej dla alfanumerycznych wyświetlaczy
LCD - wielkości znaku 5x7 pikseli licz-
nik wierszy adresuje jednÄ… z 6 dostÍp-
nych linii tekstu, a wyświetlenie jedne-
go znaku polega na wysłaniu do wy-
Å›wietlacza 6 bajtÛw pobranych z tablicy
generatora znakÛw. DokÅ‚adniej bÍdzie to
opisane w drugiej czÍÅ›ci artykuÅ‚u.
Romuald Biały
Rys. 5. Organizacja pamięci RAM wyświetlacza
Elektronika Praktyczna 5/2003
83