• Domov
  •  > 
  • domov a rodinu
  •  > 
  • Ovládanie displeja: mikrokontroléry STM8L so zabudovaným LCD rozhraním. LCD ovládač Všeobecná charakteristika činnosti LCD indikátorov

Ovládanie displeja: mikrokontroléry STM8L so zabudovaným LCD rozhraním. LCD ovládač Všeobecná charakteristika činnosti LCD indikátorov

Raz som dostal nápad pripojiť externý LCD displej z mobilného telefónu Motorola V-180 k mikrokontroléru. V sieti som nenašiel hotové knižnice na prácu s ním. Ale je veľmi dobré mať takýto displej vo svojom arzenáli pre vývoj obvodov. Rozhodlo sa, že ich napíšem sám, keďže v tomto smere už existujú nejaké skúsenosti. Táto skúsenosť je. Celá knižnica je nabrúsená na prácu AVR Studio 6- nedávno naň prešiel.

Vo všeobecnosti sú dojmy rôzne. Písať tam je trochu ťažšie ako kódová vízia, ale kód sa ukazuje byť kompaktnejší, pokiaľ ide o množstvo obsadenej pamäte. Hlavnou vecou je pochopiť, čo odkiaľ potrebujete vziať, no, musíte užšie spolupracovať s údajovým listom. Kto potrebuje knižnice kódová vízia, môže sa obrátiť na fórum. Momentálne to ešte nie je dokončené - je potrebné pridať funkciu linkového výstupu.

Vráťme sa k displeju. Dá sa dokúpiť, alebo vytiahnuť z telefónu vo forme kábla s dvomi displejmi. Farbu zatiaľ odložte. Možno sa k tomu vrátime neskôr. Zaujíma nás vonkajšia monochromatická obrazovka s rozložením 32 x 96 pixelov. Bohužiaľ chýba vstavané podsvietenie. Pinout výstupov displeja je možné vidieť na schéme.

Kondenzátor je na kábli, jeho kapacita je 1 mikrofarad.

Pin CS je pripojený k 0. Je zodpovedný za zapnutie ovládača displeja. Teoreticky môžete ovládať viacero displejov paralelne, stačí pripojiť CS pin k samostatným nohám MK. V závislosti od stavu CS výstupu displeja medzi nimi môžete prepínať.

Poďme sa pozrieť do samotnej knižnice. V súbore MOTOV180.h môžete priradiť port pre prácu a výstupné čísla portu pre displej. Výstupné kolíky nie je potrebné konfigurovať samostatne. Knižnica má všetko.

  • void MOTOV180_send_byte (režim int8_t, uint8_t d); na displej môžete poslať bajt údajov alebo príkaz.
  • void MOTOV180_init(void); - funkcia inicializácie displeja.
  • void MOTOV180_clear(void); - funkcia na vymazanie displeja.
  • void MOTOV180_gotoxy(int8_t x,int8_t y); - Pomocou tejto funkcie môžete prejsť na určený súradnicový bod.
  • void MOTOV180_Putc(uint8_t c); funkcia na výstup jednej premennej z pamäte programu.
  • void MOTOV180_Print (znak* správa); - používa sa na výstup reťazca.

A jeho analógy, napríklad S6A0069, KS0066 atď. Tieto LCD indikátory sú textové a môžu zobrazovať textové a pseudografické symboly. Ich známa veľkosť je 5x8 pixelov, LCD indikátory sa dodávajú v rôznych veľkostiach a s rôznym rozlíšením, napríklad: 8 znakov na 2 riadky - 8x2, 16x2, 20x2, 40x2, 16x4, 20x4 atď.

V tejto lekcii sa budeme zaoberať 4-bitovým pripojením LCD indikátora k mikrokontroléru AVR a napísaním programu v .

Takéto indikátory LCD majú závery:
VSS – Gnd (výkon mínus)
VDD – Vcc (plus 5V napájanie)
VO - Nastavenie kontrastu matice LCD
RS - riadiaca linka RS
RW (Read/Write) – riadiaca linka RW
E (Enable) - E riadiaca čiara
D0 - Dátová linka D0 (nepoužíva sa v 4-bitovom režime)
D1 - Dátová linka D1 (nepoužíva sa v 4-bitovom režime)
D2 - Dátová linka D2 (nepoužíva sa v 4-bitovom režime)
D3 - Dátová linka D3 (nepoužíva sa v 4-bitovom režime)
D4 - Dátová linka D4
D5 - Dátový riadok D5
D6 - Dátový riadok D6
D7 - Dátová linka D7
A - Anóda LED podsvietenia displeja
K - Katóda LED podsvietenia displeja

Pozor! Rôzne LCD indikátory majú svoje vlastné usporiadanie kolíkov, presné usporiadanie kolíkov nájdete v technickej dokumentácii (Datasheet) pre váš LCD indikátor.

Indikačný kolík LCD VO riadi kontrast matice LCD v závislosti od napájacieho napätia aplikovaného na tento kolík. Výstup RW, ak nie je potrebné čítať informácie z displeja, je pripojený k mínusu výkonu.

Príklad 4-bitového pripojenia LCD indikátora k mikrokontroléru Attiny2313:

Trimmerový rezistor RV1 upravuje jas LCD displeja.
V BASCOM-AVR musíte predtým, ako indikátor LCD začne fungovať, špecifikovať, ktoré piny displeja sú pripojené ku ktorým portom mikrokontroléra, na tento účel existuje príkaz Config Lcdpin, príklad použitia tohto príkazu: Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb .4 , Db5 = Portb.5 , Db6 = Portb.6 , Db7 = Portb.7 , E = Portb.3 , Rs = Portb.2 a tiež špecifikujte rozlíšenie LCD indikátora príkazom Config Lcd, príklad: Config Lcd = 16 * 2 a inicializujte LCD indikátor príkazom Initlcd, potom bude LCD indikátor pripravený na prevádzku.

Tu je zoznam príkazov pre prácu s LCD indikátorom v BASCOM-AVR:
Konfiglcdpin– Nastavenie konfigurácie výstupov LCD indikátora a mikrokontroléra
Konfigurácia LCD– Nastavenie rozlíšenia LCD displeja
initlcd– Inicializácia LCD
lcd– Textový výstup na LCD, príklad: LCD „Ahoj“
Cls– Čistenie LCD displeja
Nájditey,X– Nastavte kurzor do polohy x, y
spodná línia– Presuňte kurzor na spodný riadok
horná línia- Presuňte kurzor na horný riadok
Posun LCD doprava– Posuňte obraz na LCD displeji doprava o jeden znak
Posun LCD doľava– Posuňte obraz na LCD displeji doľava o jeden znak
Kurzor vypnutý- Zakázať kurzor
Kurzor zapnutý- Povoliť kurzor
Kurzor bliká– Povoliť blikajúci kurzor
Kurzor na Noblink- Zakázať blikajúci kurzor

Pozor! Keď používate 8x2 LCD na BASCOM-AVR, nakonfigurujte ho ako 16x2, keďže pre 8x2 LCD na BASCOM-AVR neexistuje žiadna konfigurácia.

Vzorový program v BASCOM-AVR pre vyššie uvedenú schému:

$regfile = "attiny2313.dat" $crystal = 8000000 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.4 , Db5 = Portb.5 , Db6 = Portb.6 , Db7 = Portb.7, E = Portb.3, Rs = Portb .2 Config Lcd = 16 * 2 Initlcd Cls Vyhľadajte 1 , 1 Lcd "Ahoj," Lowerline Lcd "world!" koniec

Tu je návod, ako to všetko funguje s 8x2 LCD:

Poistkové bity pre firmvér:

Nižšie si môžete stiahnuť súbory pre lekciu (projekt v , zdroj, firmware).

Napriek rozšírenému používaniu moderných farebných displejov existuje veľké množstvo zariadení, v ktorých je používanie čiernobielych LCD indikátorov stále veľmi žiadané. Pre takéto aplikácie je zvyčajne najdôležitejšie dosiahnuť nízku spotrebu a nízke náklady. Tento článok hodnotí vyhliadky na zdieľanie LCD indikátory a Mikrokontroléry STM8L výroba s integrovaným LCD ovládačom na vytváranie nízkoenergetických a lacných zariadení.

Moderná elektronika má obrovské množstvo prostriedkov na zobrazovanie informácií: od elementárnych LED po komplexné TFT panely. Zdalo by sa, že doba monochromatických LCD indikátorov (LCD) je minulosťou, no zďaleka to tak nie je. Existuje veľké množstvo aplikácií, v ktorých sú LCD stále žiadané. Mikrokontroléry rodiny STM8L s nízkou spotrebou s integrovaným LCD driverom (LCD modul) umožňujú realizovať všetky výhody tohto typu displeja.

Oblasti použitia čiernobielych LCD displejov

Aby sme pochopili, prečo si čiernobiele LCD držia svoje pozície, je potrebné zdôrazniť ich hlavné konkurenčné výhody: nízka spotreba energie, nízke náklady, vysoká viditeľnosť.

Čiernobiele LCD využívajúce odrazené svetlo majú minimálnu spotrebu energie. V skutočnosti je táto spotreba určená len dynamickými stratami pri dobíjaní kapacity LC článkov. Čím nižšia je frekvencia obrazovky, tým nižšia je spotreba.

Otázka nízkych nákladov nemusí byť na prvý pohľad taká zrejmá. Ale ak máte na mysli štandardné LCD bez integrovaného ovládača alebo vlastné displeje vyrábané vo veľkých množstvách, potom budú náklady na obrazovku veľmi nízke (menej ako 1 dolár).

Vysoká viditeľnosť by sa mala chápať takto: v špecializovaných a na mieru vyrobených LCD displejoch sú segmenty displeja vyrobené vo forme grafických obrázkov. Obrazovky tonometrov sa môžu stať nápadným príkladom. Okrem čísel bude obsahovať špecializované ikony („srdce“ ako indikátor režimu merania srdcového tepu, indikátor nabitia batérie, nápisy). Takéto obrázky sú pre používateľa intuitívne, a to je veľmi dôležité. Je zrejmé, že vytvorenie podobných LED indikátorov je možné, ale z mnohých technologických dôvodov zložité.

Nie je ťažké identifikovať tie aplikácie, v ktorých sú pozície čiernobielych LCD displejov dosť sebavedomé.

  • Prenosné zdravotnícke pomôcky (glukomery, tlakomery, teplomery atď.). Ide o zariadenia na batérie, pri ktorých je faktor spotreby mimoriadne dôležitý. Napríklad pre človeka s cukrovkou by mal mať glukomer minimálnu spotrebu batérie, aby bol vždy pripravený, najmä počas dlhých ciest. Dôležitým faktorom je viditeľnosť displeja prístrojov, keďže používateľmi sú najmä starší ľudia.
  • Poplachové systémy a meracie prístroje pre domácnosť (plynomery, merače spotreby elektriny a vody). Tieto zariadenia sú napájané z batérie a mali by fungovať dlhú dobu bez výmeny batérie.
  • Domáce spotrebiče (práčky, chladničky, mikrovlnné rúry, kávovary, hodinky atď.). Tieto zariadenia vyžadujú nízku spotrebu a zároveň nízke náklady.
  • priemysel. LCD indikátory sú ideálne pre prenosné meracie prístroje (multimetre, merače impedancie).
  • Automobilové aplikácie. Medzi bežné zariadenia, ktoré používajú LCD displeje, patria hodiny do auta, rádiá, indikátory nabíjania batérie atď.

Je dôležité pochopiť, že nielen LCD displej určuje náklady a hospodárnosť konečného produktu. Na ovládanie LCD displeja je potrebný špeciálny ovládač a riadiaci mikrokontrolér. Ak sú zvolené zle, na všetkých výhodách LCD nezáleží.

Tento článok je venovaný spoločnému použitiu mikrokontrolérov STM8L a LCD indikátorov. Prečo STM8L? Tieto ovládače majú integrovaný LCD ovládač (LCD modul), veľmi nízku spotrebu a cenu. Teda presne tie vlastnosti, ktoré pomáhajú ešte viac zdôrazniť prednosti LCD. Použitím STM8L navyše získame výkonný procesor s pokročilými perifériami, prístup k nástrojom na ladenie v podobe hotových vyhodnocovacích súprav a bezplatného softvéru.

Aby sme však mohli vyvodiť závery o vyhliadkach spoločného používania, je potrebné dôsledne zvážiť vlastnosti LCD, vlastnosti mikrokontrolérov STM8L s integrovaným LCD kontrolérom a vlastnosti samotného LCD kontroléra.

Všeobecné charakteristiky činnosti LCD indikátorov

Zvážte štruktúru monochromatickej LC bunky pomocou príkladu TN (Twisted Nematic) (obrázok 1). Vrstva „tekutých kryštálov“ sa nachádza medzi dvoma sklenenými podstavcami. Na týchto podložkách sú nanesené priehľadné elektródy a polarizačné vrstvy (polarizačné filtre). Zadná sklenená základňa má zrkadlovú úpravu.

Na povrchu skla sú vytvorené vodidlá, ktoré vyrovnávajú molekuly LC rovnobežne s povrchom skla. Priestorovo sú molekuly stočené do špirály (obrázok 2).

Polarizačné filtre sú umiestnené na vonkajšej strane podstavcov. Smery polarizácie horného a spodného filtra sú kolmé. Je zrejmé, že ak by neexistovali žiadne molekuly LC, obrazovka by vyzerala čierna.

V neprítomnosti vonkajšieho elektrického poľa zostáva článok priehľadný (obrázok 2a). V skutočnosti sa nepolarizované svetlo, ktoré prechádza horným polarizátorom, ukáže ako polarizované (napríklad pozdĺž osi X). Svetlo pohybujúce sa v špirále molekúl LC v dôsledku odrazov mení smer polarizácie o 90 stupňov. Preto prejde spodným polarizátorom bez absorpcie.

Tabuľka 1. Charakteristika mikrokontrolérov STM8L s LCD modulom

názov Rám Pracovná frekvencia (max), MHz Flash, kByte RAM, kB EEPROM, bajty 12-bitový ADC, počet kanálov 12-bitový DAC Rozhrania Upit, V Ipotr (režim RUN), µA/MHz LCD
LQFP48 16 32 2 256 25 – SPI I2C; USART (IrDA, ISO 7816) 1,8…3,6 180 4×28
LQFP64 64 4 256 28 – 200 4×28/8×24
LQFP 48 UFQFPN 48 16 2 1024 25 1 1,65…3,6 195 4×28
LQFP 48 UFQFPN 48 32 2 1024 25 1 180 4×28
LQFP 48 UFQFPN 48 64 4 2048 28 2 200 4×32/8×28
LQFP 32 UFQFPN 32 16 2 1024 21 1 180 4×17
LQFP 32 UFQFPN 32 32 2 1024 21 1 180 4×17
LQFP80 64 4 2048 28 2 200 4×44/8×40
LQFP64 32 2 1024 28 2 200 4×40/8×36
LQFP64 64 4 2048 28 2 200 4×40/8×36
LQFP80 64 4 2048 28 2 200 4×44/8×40
LQFP64 64 4 2048 28 2 200 4×44/8×40

Tabuľka 2. LCD ovládače v mikrokontroléroch STM8L rôznych stupňov integrácie

názov Počet pixelov Režimy multiplexovania (služba) Režimy skreslenia RAM
4×28 statický;
1/2; 1/3; 1/4 		1/2; 1/3 až 14 x 8-bit
4×28
4×28
4×28
4×28
4×17
4×17
4×28/8×24 statický;
1/2; 1/3; 1/4; 1/8 		1/2; 1/3; 1/4 až 18 x 8-bit
4×32/8×28 statický;
1/2; 1/3; 1/4; 1/8 		1/2; 1/3; 1/4 až 22 x 8-bit
4×44/8×40
4×40/8×36
4×40/8×36
4×44/8×40
4×44/8×40

Ak sa na takýto článok aplikuje vonkajšie elektrické pole pomocou aplikovaných elektród, potom sa molekuly kryštálov začnú orientovať pozdĺž poľa a špirálová štruktúra sa rozbije. Výsledkom je, že svetlo prejde vrstvou molekúl LC bez zmeny smeru polarizácie a bude absorbované spodným polarizačným filtrom (obrázok 2b). Bunka bude tmavá.

Dôležitým ukazovateľom LCD obrazovky je kontrast, ktorý je určený rozdielom v miere priehľadnosti medzi svetlými a tmavými bunkami.

Nie je ťažké uhádnuť, že stupeň priehľadnosti bunky sa mení v závislosti od veľkosti aplikovaného poľa (napätia). V súlade s tým môže byť transparentnosť riadená PWM aplikovaného napätia alebo zmenou amplitúdy signálu.

Je tu ešte jedna dôležitá vlastnosť. Pri aplikácii konštantného napätia dochádza k degradácii štruktúry kryštálov. Preto je potrebné tvoriť riadiace signály tak, aby sa zabránilo konštantnej zložke napätia. Hodnota DC offsetu väčšia ako 100 mV nie je povolená.

Ak chcete určiť, pri akej frekvencii sa oplatí zmeniť polaritu, zvážte ekvivalentný elektrický obvod článku LCD (obrázok 3). Ide o sériovú R-C reťaz. Odpor R obmedzuje rýchlosť nabíjania kapacity a podľa toho maximálnu frekvenciu riadiaceho signálu. Ak sa amplitúda signálu zvýši, rýchlosť nabíjania sa zvýši a v dôsledku toho sa môže zvýšiť frekvencia.

Na druhej strane je možné vidieť, že takáto schéma znamená iba dynamickú spotrebu energie. Čím vyššia je prevádzková frekvencia, tým vyššia je spotreba.

Keď sme sa zaoberali vlastnosťami jednotlivých buniek, zvážime vlastnosti ovládania LCD displejov pozostávajúcich z mnohých buniek.

Existuje niekoľko druhov LCD displejov, ktoré sa líšia typom pripojenia riadiacich elektród. V najjednoduchšom prípade je každý segment pripojený k spoločnej (COM) a individuálnej (SEG) riadiacej elektróde. Takáto schéma sa nazýva statická bez multiplexovania. Ovláda sa jednoducho, ale má jednu nevýhodu - počet ovládacích výstupov je veľký a rovná sa (N + 1), kde N je počet buniek.

Na zníženie počtu kolíkov sa používajú rôzne schémy zapojenia matice. Takže pre obvod s dvoma spoločnými kolíkmi COM budú potrebné iba (N / 2) + 2 riadiace linky (obrázok 4). Avšak tvar riadiacich signálov bude zložitejší so zvyšovaním stupňa multiplexovania (1/2, 1/3, 1/4, 1/8).

V tomto príklade (obrázok 4) budú segmenty S00 a S11 tmavé a segmenty S01 a S10 budú priehľadné.

Analýza riadiacich signálov ukazuje, že existuje niekoľko funkcií:

  • striedavé napätie sa aplikuje na všetky segmenty bez konštantnej zložky;
  • perióda signálu je rozdelená na časti. Prvá časť periódy (nepárny rámec) pre kolíky COM je charakterizovaná aktívnou úrovňou nízkeho napätia a pre SEGn je vysoká. Počas druhej polovice cyklu (párny rám) - naopak;
  • signály majú rôzne úrovne napätia (rôzne posuny). Tento príklad používa 1/2 predpätie s tromi úrovňami napätia VLCD, VLCD/2, VSS.

Záverom tejto časti sú požiadavky na ovládač LCD. Musí vytvárať potrebné časové intervaly (vrátane LCD s niekoľkými COM linkami), generovať potrebné napäťové úrovne a mať požadovaný počet riadiacich výstupov. Všetky tieto požiadavky spĺňa integrovaný modul mikrokontroléra LCD STM8L.

Stručný prehľad mikrokontrolérov STM8L so vstavaným LCD ovládačom

Nízkoenergetický rad STM8L zahŕňa štyri rady mikrokontrolérov s LCD ovládačom (LCD modul) (obrázok 5, tabuľka 1). V rade STM8L05 je v súčasnosti modul LCD prítomný iba v ovládačoch STM8L052C6 a STM8L052R8 (tabuľka 1).

Linka STM8L152x- Toto je úplne prvý rad z rodiny STM8L. Má vysoký výkon a bohaté periférie:

  • 12-bitový ADC 1 Msps až 28 kanálov;
  • dva 12-bitové DAC s výstupnou vyrovnávacou pamäťou;
  • modul ovládača LCD;
  • DMA na štyroch kanáloch pre DAC, ADC, SPI, I2C, USART, časovače, jeden kanál na prenos z pamäte do pamäte;
  • dva komparátory s nízkym výkonom;
  • tri 16-bitové dvojkanálové časovače s kvadratúrnym kódovačom;
  • jeden 16-bitový časovač s doplnkovými výstupmi pre riadenie motora;
  • jeden 8-bitový časovač so 7-bitovým frekvenčným deličom;
  • jeden nezávislý strážny časovač (IWDT);
  • generačná jednotka pre externé zvukové zariadenia (napríklad piezoelektrické prvky) pri 1,2 a 4 kHz;
  • veľa komunikačných rozhraní: SPI, I2C, USART;
  • až 67 všeobecných I/O;
  • až 16 kanálov na pripojenie dotykových tlačidiel;
  • 96-bitové jedinečné číslo.

STM8L162x- produktívny rad, ktorý má integrovanú AES kryptografickú jednotku, ktorá vám umožňuje šifrovať a dešifrovať dáta pomocou AES algoritmu.

STM8L052x "Value Line" je lacná verzia STM8L. Tento rad je určený pre aplikácie, kde je určujúcim faktorom cena a spotreba energie. Zloženie periférie a množstvo pamäte je v porovnaní s vyššie uvedenými riadkami znížené. FLASH do 64 Kbytes a RAM do 2 Kbajtov však umožňujú implementovať pomerne zložité programy.

Jednou z hlavných vlastností prezentovaných radov je nízka spotreba a prítomnosť integrovaného LCD modulu.

Vlastnosti integrovaného LCD ovládača

Na objasnenie stojí za zmienku, že existuje niekoľko druhov modulov LCD pre mikrokontroléry STM8L s rôznym stupňom integrácie (tabuľka 2).

Tabuľka 2 ukazuje, že LCD ovládače mikrokontrolérov STM8L152xx/STM8L162xx s vysokým stupňom integrácie majú najpokročilejšie možnosti. Zvážte ich štruktúru podrobnejšie (obrázok 6). Obsahuje tri hlavné bloky: generátor hodín, ovládače LCD, kontrolnú jednotku kontrastu.

Generátor hodinových impulzov. Ako už názov napovedá, hlavnou úlohou tohto bloku je vytváranie hodinových impulzov. Vstupným signálom pre generátor je hodinový impulz, ktorého frekvencia sa rovná frekvencii hodín reálneho času (RTC) delenej 2 a musí byť v rozsahu 16,384…500 kHz. Na získanie nižších frekvencií sa používajú dva deliče. 16-bitový delič s deliacim faktorom 1...65535 a ak je potrebné plynulé nastavenie, dodatočný delič (deliaci faktor je 16...31).

Tabuľka 3. Režimy nízkej spotreby STM8L

* - Spotreba prúdu je uvedená pre STM8L052x v prípade deaktivovaných periférií a programu vykonávaného z FLASH, pokiaľ nie je uvedené inak.

Prijatý hodinový signál fLCD určuje základnú frekvenciu rámcov s prihliadnutím na stupeň multiplexovania (duty): fLCD = fLCD x duty. Ako je uvedené vyššie, má zmysel zvoliť frekvenciu z rozsahu 30...100 Hz. Pri vyššej frekvencii bude spotreba výrazná a kvalita obrazu zostane nezmenená.

Modul LCD umožňuje organizovať hardvérové ​​blikanie, na tento účel má generátor špeciálny blok na vytváranie frekvencie blikania 0,5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 4 Hz.

LCD ovládače. Na vytvorenie signálov COMn a SEGn sa používajú dva ovládače LCD. Blok obsahuje časovacie obvody potrebné na vytvorenie požadovaných časových intervalov.

Okrem toho je v bloku integrovaná RAM, v ktorej sú uložené informácie o tom, ktorý z pixelov má byť aktívny.

Kontrastná riadiaca jednotka. Tento blok hrá kľúčovú úlohu. Kontrast riadi hľadaním kompromisu medzi spotrebou energie a hodnotou samotného kontrastu.

Ako je uvedené vyššie, kontrast závisí od napájacieho napätia VLCD. Toto napätie môže byť generované buď integrovaným meničom alebo externým zdrojom. Pri použití integrovaného prevodníka je možné programovo upraviť hodnotu napätia VLCD. Pre mikrokontroléry s priemerným stupňom integrácie (tabuľka 2) je rozsah nastavenia 2,6 ... 3,3 V. Pre mikrokontroléry s vyšším stupňom integrácie je rozsah 2,6 ... 3,5 V.

Kontrast je možné nastaviť pomocou hardvérového vytvárania "mŕtveho času" v riadiacich signáloch. Počas mŕtveho času sú signály COMn a SEGn ťahané k zemi a spotreba je v tomto prípade minimálna.

Ďalšou úlohou bloku je tvorba napäťových úrovní riadiacich signálov. Takže napríklad v režime s posunom o 1/4 je potrebné generovať signály piatich napäťových úrovní: 0, VLCD /4, VLCD /2, VLCD /4 a VLCD.

Na vyriešenie tohto problému sú implementované dva odporové deliče (obrázok 7). Jeden z nich, nízkoodporový, slúži na zvýšenie rýchlosti spínania pri dobíjaní kapacity LCD článku. Po prepnutí je možné tento rozdeľovač deaktivovať, aby sa znížila spotreba. Druhý delič zostáva zapnutý - vysokoodporový, udržiava úroveň napätia počas zvyšku fázy impulzu.

Z obvodového hľadiska je na použitie ideálny vnútorný menič, ktorý má množstvo riadiacich možností, pričom si vyžaduje len jeden externý kondenzátor.

Na záver tejto časti vymenujeme výhody a vlastnosti integrovaného LCD modulu v STM8L:

  • Modul je schopný riadiť LCD s veľkým počtom pixelov, s rôznymi úrovňami multiplexovania a rôznymi úrovňami posunov (tabuľka 2).
  • LCD radič má integrovanú RAM pre zobrazovacie pixely.
  • Integrovaný prevodník umožňuje generovať všetky potrebné napäťové úrovne a programovo regulovať napájacie napätie VLCD, pričom je potrebný iba jeden externý kondenzátor.
  • Možnosť využitia hardvérového efektu blikania s frekvenciou 0,5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 4 Hz.

Vzhľadom na vlastnosti STM8L a LCD môžete zhodnotiť výhody ich kombinovaného použitia z hľadiska zníženia spotreby energie.

Optimalizácia spotreby energie pri súčasnom použití STM8L a LCD

Ak je cena a integrovaný ovládač nepopierateľnými výhodami systému STM8L + LCD, potom je potrebné dôkladnejšie zvážiť otázku spotreby. Aby sme to dosiahli, určíme hlavné spôsoby zníženia spotreby energie.

Ryža. 7. Vznik napäťových hladín
výstupné signály ovládača

Optimalizácia spotreby LCD. Ako je uvedené vyššie, hlavným LCD je dynamická spotreba energie. Môžete ho znížiť niekoľkými spôsobmi. Najprv znížte obnovovaciu frekvenciu pixelov. V tomto prípade bude spodná hranica približne 30 Hz. Keď sa frekvencia ďalej zníži, bude viditeľné blikanie. Po druhé, ak to umožňujú parametre LCD, môžete znížiť napájacie napätie.

Integrovaný modul LCD vám poskytuje väčšiu flexibilitu pri správe napájania pridaním ďalších spôsobov zníženia spotreby. Po prvé, ovládač LCD vám umožňuje programovo ovládať hodnotu napätia. Po druhé, je možné použiť "mŕtvy čas" vo fázach riadiacich signálov. Po tretie, regulátor riadi čas používania odporových hlavných deličov (obrázok 4). Skrátením doby používania nízkoodporového rozdeľovača možno znížiť spotrebu.

Ešte raz je potrebné zdôrazniť, že uvedené metódy majú, žiaľ, nevýhody - vedú k zníženiu kontrastu alebo k viditeľnému blikaniu. Preto má zmysel baviť sa nie o jednoduchom znížení spotreby, ale o hľadaní kompromisu medzi spotrebou energie a komfortom indikácie pre užívateľa.

Mimoriadne dôležitou výhodou integrovaného LCD modulu je jeho plná kompatibilita s režimami nízkej spotreby STM8L (tabuľka 3). Keďže LCD modul je taktovaný rovnakým signálom ako hodiny reálneho času, LCD ovládanie je možné vo všetkých režimoch okrem režimu HALT.

STM8L Optimalizácia spotreby energie. Mikrokontroléry STM8L dokážu dynamicky meniť množstvo spotreby energie a dosiahnuť ultranízku spotrebu vďaka využitiu ich funkcií:

  • flexibilný systém napájania obsahuje dva regulátory napätia a môže pracovať pri napájacom napätí až 1,65 V (1,8 V pre STM8L052x);
  • flexibilný systém taktovania umožňuje použitie širokého výberu zdrojov hodinového signálu, vykonávanie frekvenčného delenia, individuálne taktovanie integrovaných periférií. V správnom čase môže mikrokontrolér zvýšiť svoju vlastnú frekvenciu, aby vyriešil problém, a potom ju znížiť na prijateľné minimum;
  • existujú režimy nízkej spotreby.

Okrem nízkej spotreby majú zariadenia založené na kombinácii LCD + STM8L perspektívu rýchleho rozvoja. Je to možné vďaka dostupnosti vyhodnocovacích súprav a bezplatného softvéru, tradičného pre mikrokontroléry vyrábané ST Microelectronics.

Hodnotiace súpravy a softvér pre STM8L

Na rýchle zvládnutie STM8L môžete použiť vyhodnocovacie súpravy vyrobené spoločnosťou ST Microelectronics. Je ich veľa: STM8L-Discovery, STM8L1526-EVAL, STM8L1528-EVAL, STM8L15LPBOARD, STM8L101-EVAL. Ich hlavnou črtou je, že všetky obsahujú LCD displej a sadu bezplatného softvéru. Stavebnice sa líšia typom mikrokontroléra, inštalovanými externými perifériami a typom LCD displeja.

Hodnotiaca súprava STM8L-Discovery (obrázok 8) je ideálna na zoznámenie sa s STM8L a zvládnutie práce v spojení s STM8L + LCD.

Súprava STM8L-Discovery je napájaná cez USB a má nasledujúce funkcie:

  • mikrokontrolér STM8L152C6T6 (32 KB FLASH, 2 KB RAM, 1 KB EEPROM, 48-pin LQFP balenie);
  • vstavaný debugger ST-LINK USB;
  • vlastné LED diódy a tlačidlá;
  • obvod merania spotreby prúdu;
  • všetkých 48 nôh ovládača je privedených na kontaktné podložky;
  • SPI LCD displej (122×32 pixelov) so vstavaným ovládačom;
  • alfanumerický LCD displej syntetizujúci znaky (24×4 segmenty).

Vlastnosti LCD:

  • 24×4 segmenty;
  • spôsob riadenia: multiplexovanie 1/4, offset 1/3;
  • napájacie napätie: 3 V;
  • prevádzková teplota: 0…50°C.

Každá súprava sa dodáva s bezplatným softvérom stsw-stm8008. Táto softvérová sada obsahuje dva priečinky.

V priečinku Knižnica je STM8L Peripheral Standard Library, ktorý obsahuje hlavičkové súbory (napríklad stm8l15x_lcd.h - hlavičkový súbor pre modul LCD) a implementačné súbory (napríklad stm8l15x_lcd.c) pre každú integrovanú periférnu jednotku. Umožňuje prácu s perifériami bez nutnosti dôkladného oboznamovania sa s riadiacimi registrami.

Takže namiesto toho, aby ste si pamätali, ktoré bity nastaviť v registroch na inicializáciu ovládača LCD, bude stačiť použiť funkciu LCD_Init (stm8l15x_lcd.c) a vyplniť všetky požadované polia:

LCD_Prescaler_TypeDef LCD_Prescaler, //rozdelenie vstupnej frekvencie 16-bitovým deličom

LCD_Divider_TypeDef LCD_Divider, //delenie vstupnej frekvencie dodatočným deličom

LCD_Duty_TypeDef LCD_Duty, //Určite trvanie snímky

LCD_Bias_TypeDef LCD_Bias, //definícia posunu

LCD_VoltageSource_TypeDef LCD_VoltageSource //Výber zdroja napätia.

Platné hodnoty parametrov sú popísané v stm8l15x_lcd.h. Napríklad trvanie snímky je určené pomocou výčtu LCD_Duty_TypeDef:

LCD_Duty_Static = (uint8_t)0x00, /*!< Static duty */

LCD_Duty_1_2 = (uint8_t)0x02, /*!<1/2 duty */

LCD_Duty_1_3 = (uint8_t)0x04, /*!<1/3 duty */

LCD_Duty_1_4 = (uint8_t)0x06, /*!<1/4 duty */

LCD_Duty_1_8 = (uint8_t)0x20 /*!<1/8 duty */

LCD_Duty_TypeDef;

Práca s touto knižnicou výrazne zjednodušuje vývoj vlastného softvéru.

Priečinok Project Project_template obsahuje šablónu na vytváranie projektov založených na STM8L v prostrediach EWSTM8 a STVD.

Vzorové projekty sa nachádzajú na rovnakom mieste – v priečinku Projekt. Prezentované sú dva projekty: Discovery a WavesGenerator. Účelom týchto príkladov je ukázať možnosti samotnej dosky STM8L. Vo vašich vlastných aplikáciách však môžu byť užitočné aj hlavičkové súbory popisujúce platformu (priečinok inc) – stm8l_discovery_lcd.h, stm8l-discovery.h, discover_board.h, ako aj ich zodpovedajúce implementácie v jazyku C (priečinok src).

Záver

Mikrokontroléry STM8L majú najširšie možnosti optimalizácie pomeru spotreba / výkon pri bohatej sade periférií a pri zachovaní nízkych nákladov.

Integrovaný LCD modul je schopný riadiť LCD s až 320 pixelmi pomocou ôsmich spoločných riadkov. Zabudovaný menič napätia vyžaduje iba jeden externý kondenzátor.

Kombinácia LCD displejov a mikrokontrolérov STM8L s integrovaným LCD modulom je perspektívna pri vytváraní nízkorozpočtových nízkoenergetických zariadení s veľmi priateľským rozhraním vďaka možnosti použitia hotových vyhodnocovacích súprav a bezplatného proprietárneho softvéru od ST Microelectronics. vývoj takýchto zariadení zaberie málo času.

Literatúra

  1. RM0031. Návod na použitie STM8L05xx, STM8L15xx, STM8L162x, STM8AL31xx a rodina mikrokontrolérov STM8AL3Lxx. Rev 10. ST Microelectronics, 2012.
  2. AN3114. aplikačná poznámka. Ako používať ovládače LCD STM8AL3Lxx, STM8L152xx a STM8L162xx. Rev 3. ST Microelectronics, 2012.
  3. UM0684. Používateľská príručka STM8L1526-EVAL vyhodnocovacia doska. Rev 1. ST Microelectronics, 2010.
  4. UM1037. Používateľská príručka STM8L1528-EVAL hodnotiaca doska. Rev 1. ST Microelectronics, 2010.
  5. UM0970. Návod na použitie STM8L-DISCOVERY. Rev 2. ST Microelectronics, 2011.
  6. Dokumentácia pre mikrokontroléry a softvér.

STMicroelectronics uviedla na trh nový rad nízkoenergetických mikrokontrolérov STM8L05x „Value Line“. Hlavným poznávacím znakom radu oproti starším zástupcom je pomer ceny a funkčnosti. Nízkonákladový mikrokontrolér STM8L051F3P6 za menej ako 0,5 $ poskytuje vývojárovi 16 MIPS výpočtový výkon (16 MHz) a kompletnú sadu periférií – od 12-bitového ADC (10 riadkov) po štvorkanálový DMA pre jednoduchú interakciu s SPI, Sériové rozhrania I2C a USART alebo pre rýchly prístup k ADC rýchlosťou až 1 Msps.

Výpočtový výkon mikrokontroléra stačí na riešenie rôznych úloh – inštrukčná sada obsahuje 8-bitové násobenie a 16-bitové delenie a bežný lineárny adresný priestor zjednodušuje písanie „rýchleho“ kódu. Spotreba prúdu v režime zastavenia so zapnutými hodinami reálneho času je 1,3 µA alebo menej; pri prevádzke pri nízkej frekvencii hodín - 5,1 μA; pri maximálnej taktovacej frekvencii 16 MHz odoberá jadro menej ako 5 mA (kód sa vykonáva z Flash pamäte pri vypnutých perifériách). Prídavný uzol (PVD) riadi napájanie a informuje hlavný program o poklese napätia batérie na vopred stanovený prah (sedem úrovní 1,85 ... 3,05 V). Periféria mikrokontroléra STM8L051F3P6 má takmer rovnakú štruktúru ako pri rade STM32, čo výrazne uľahčuje následný prechod na 32-bitovú rodinu mikrokontrolérov.

Vlastnosti STM8L05x "Value Line":

  • Externý quartz od 1…16 MHz; 32 kHz;
  • Do 64 KB Flash, do 1 KB RAM, 256 bajtov EEPROM;
  • 5 režimov nízkej spotreby, 400 nA v režime STANDBY;
  • Vstavané oscilátory 16 MHz a 38 kHz;
  • Kalendár (RTC) s presnosťou ± 0,5 ppm;
  • Časovače 2×16-bit + 1×8-bit; kvadratúrny kódovač.

Časový ovládač, tiež známy ako T-con alebo maticový ovládač, je zariadenie nezávislé od príkazov z centrálneho procesora na konverziu video údajov prenášaných z hlavnej dosky na signály zrozumiteľné pre maticu LCD televízora. Výsledkom jeho práce je, že na televíznej obrazovke pozorujeme obraz, ktorý potrebujeme. Porušenie reprodukcie farieb, celistvosti, brilantnosti a prirodzenosti obrazu, vlnenie a rozmazanie na obrazovke môže byť výsledkom poruchy tohto zariadenia.

T-con bloková schéma

Časový ovládač obsahuje

  • Procesor na spracovanie vstupných dátových potrubí LVDS do nezávislých potrubí R, G, B a hodinových signálov pre horizontálne a vertikálne maticové ovládače. Procesor komunikuje s RAM a Eeprom ROM. Pevné 5 alebo 12 voltové napájacie napätie dodávané zo základnej dosky sa pomocou DC/DC meničov premieňa na niekoľko sekundárnych napätí požadovaných regulátorom.
  • Generátor referenčného napätia pre ovládače DAC, ktoré poskytujú potrebné zakrivenie histogramu obrazu. Inak sa tento proces nazýva gama korekcia.
  • Jednotka na generovanie napätia na napájanie budičov, zvyčajne vyrobená na regulátore PWM a kľúčovom tranzistore s efektom poľa.

Diagnostika a oprava T-con

Diagnostikovať poruchu v ovládači časovania môže byť niekedy mimoriadne ťažké. Faktom je, že spojenie tohto bloku s hlavnou doskou a maticou LCD je také veľké, že niekedy nie je možné vizuálne určiť, čo je zdrojom chyby. Iba merania na kontrolných bodoch T-con môžu nepriamo indikovať jeho nefunkčnosť. Pri vlastnej oprave maticového ovládača musíte mať veľké množstvo informácií, ktoré vám môže internet poskytnúť pri starostlivom a starostlivom vyhľadávaní. Samotný ovládač sa považuje za neoddeliteľnú súčasť LCD panela a výrobcovia neposkytujú schémy zapojenia tejto jednotky. Táto situácia núti telemastera pri oprave tejto jednotky riadiť sa predovšetkým svojim profesionálnym inštinktom a skúsenosťami s takýmito opravami.

Ak sa na vašom televízore začal vo svetlých alebo tmavých oblastiach obrazu zobrazovať nekontrastný, negatívny, belavý obraz s moaré rôznych odtieňov, je pravdepodobné, že jednotka maticového ovládača nefunguje správne. Aby sa vylúčil vplyv základnej dosky a vykonala sa diagnostika, mnohí výrobcovia matíc LCD zabezpečujú zahrnutie T-con do režimu offline. V tomto prípade sa kábel spájajúci tieto dosky odstráni, do regulátora sa privedie len napájacie napätie a zopnutím servisných kontaktov sa panel uvedie do testovacieho režimu. Ak je LCD panel a časovanie ovládača v dobrom stave, na obrazovke sa pozoruje vlastná diagnostika panela vo forme striedajúcich sa farebných polí a pruhov ako z generátora skúšobného televízneho signálu. Každý názov LCD panela má svoj vlastný spôsob vstupu do testovacieho režimu.

Na elimináciu vplyvu LCD panela na maticový ovládač pri meraní napájacieho napätia budičov alebo referenčných napätí pre ovládače DAC sa používa krátkodobé odpojenie slučiek, jednej alebo dvoch, na LCD paneli. Na základe povahy zmeny údajov prístroja a vizuálneho vnímania obrazu na obrazovke možno vyvodiť určité závery o príčinách poruchy. Pre spoľahlivú kontrolu výkonu jednotky počas meraní je potrebné kontrolovať prítomnosť, tvar, amplitúdu, frekvenciu a pracovný cyklus impulzov, čo je možné vykonať pomocou osciloskopu. Prítomnosť osciloskopu uľahčuje vyhľadávanie defektu a vždy sa používa na diagnostiku v stacionárnom servisnom stredisku.

V niektorých prípadoch je potrebné pochybovať o zdraví maticového ovládača pri absencii obrazu s tmavou alebo veľmi svetlou (bielou) obrazovkou monitora. Je potrebné riadiť prechod napájacieho napätia zo základnej dosky a tvorbu sekundárnych napätí DC / DC meničmi v samotnom bloku. Niekedy môžu nastať problémy s ovládačom časovania a dokonca aj so samotnou maticou v dôsledku príliš opatrného majiteľa, utierania televíznej obrazovky príliš vlhkou handričkou alebo naopak neopatrného rozliatia tekutiny na LCD panel. alebo vo vnútri zariadenia. Ak sa vlhkosť dostane na matricu, môžu nastať nenapraviteľné následky vo forme zničenia vodivých slučiek, ich korózie, skratovania ovládačov a zlyhania ovládača matrice v dôsledku kritického narušenia jeho prevádzkového režimu.

Opravu časovania výrobca LCD matíc nezabezpečuje, iba jeho výmenu. Preto nie sú uvedené technické informácie o obnove bloku a neexistujú preň žiadne schémy. V našej dielni však používame Hodnotenie 4.33 /5 (20 hlasov)