基于STM32在液晶顯示模塊上設計的研究

韓永剛

(精電(河源)顯示技術有限公司，廣東河源，517000)

基于STM32在液晶顯示模塊上設計的研究

韓永剛

(精電(河源)顯示技術有限公司，廣東河源，517000)

以STM32F103C8T6為例介紹了STM32系列MCU在工業控制中的系統設計，以低功耗，易開發，高性能，低成本為特點，通過硬件接口的設計，程序編寫來制作一個簡單的工業控制系統，包含了對LCD控制器的控制，環境溫度的監控，聲控電路的實現，在工業控制及儀器儀表，消費品研發中可以參考使用。

STM32；工業控制；液晶顯示模塊；低功耗

0 引言

隨著科技的發展，現代設備越來越智能化，LCD是人機交換中不可缺少的器件，功耗低,直觀,是其主要特點，所以對MCU的要求也越來越高，功能強大，低功耗，高性能，易操作是最基本的要求，現在市面上常用的MCU功耗問題比較難解決，開發復雜STM32 系列MCU是法意半導體公司基于Cortex-M3 CPU內核的32位處理器，具有杰出的功耗控制以及眾多的外設，功能比較強，使用簡單，開發方便，與市面上眾多的 ARM 系列MCU相比，具有比較高的性價比，低功耗。另外STM32有復用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，所以在工業控制、儀器儀表、醫療、消費品市場是不錯的選擇。

1 MCU的選取

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

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實現人機交換的液晶顯示界面，讀取當前環境溫度，實現聲控功能。精電公司的COG-VL2021-01 是COG類型的圖形顯示模組，用UC1698u來做LCD 驅動，UC1698u是ULTRACHIP公司推出的一款LCD驅動IC，可以驅動160COM*128RGB Matrix顯示，標準接口有 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，溫度補償電路，時序產生電路和圖形數據memory。單顆IC控制驅動160*128matrix C-STN模組，支持12-bit RGB(4K色)和16-bitRGB(64K色)。

3 系統電路設計

我的方案采用直流3.3V穩定供電，可以采用三端穩壓芯片LM1117-3.3將輸入電壓穩定到3.3V，是通過STM32做為MCU，采用8080并行端口來控制LCD驅動器UC1698u工作來實現LCD顯示。因為是用CSTN 的驅動器來驅動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來驅動LCD顯示，背光亮度有MCU輸出PWM信號控制。如圖1所示。

4 溫度監控的設計

LM75是NXP公司推出的具有I2C接口的數字溫度傳感器芯片，可廣泛運用于系統溫度管理，個人計算機，電子設備，工業控制器等方面，我們可以通過I2C總線直接從這顆IC中讀出繼存器中的11位二進制數據，根據公式計算，然后得出環境溫度，測量溫度在–55度到+127度，可實現0.125度的精度，當D10=0時，此時測得的環境溫度為正值，計算公式如下：Temp value(C)=+(Temp data)0.125 C，當D10=1時，此時測得的環境溫度為負值，計算公式如下：Temp value(C)=(2's complement of Temp data)0.125 C。這里我采用的是模擬I2C通訊，讀出二進度數，并將溫度顯示在LCD顯示屏上，可以用硬件I2C協議來實現，也可以通過模擬I2C時序來實現，硬件連接如下圖2。

圖1 系統電路設計圖

5 結論

通過實驗的驗證，達到了預期目的，實現了靈活控制，STM32系列MCU應用簡單，操作方便，容易配置，方便開發，硬件接口簡單，穩定性好，響應速度快，易于維護及修改。本文從軟件和硬件兩方面著手，祥細說明了在工業儀表上的使用方法。

圖2 硬件連接圖

[1]李維諟,郭強編著.液晶顯示應用技術[M].電子工業出版社. 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 技術參考手冊[M].廣州周立功單片機發展有限公司.

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

[5]李壯輝,朱清慧,任擁偉. 液晶顯示應用控制系統設計與實現[J]. 液晶與顯示, 2013,28(6): 889-894.

[6]邸興,陳貝,韓俊,基于STM32的便攜式人機界面系統.電子設計工程, 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