Контроллер ЖК-дисплея Hitachi HD44780 — это буквенно-цифровой контроллер жидкокристаллического дисплея (ЖК-дисплея) с точечной матрицей , разработанный компанией Hitachi в 1980-х годах. Набор символов контроллера включает символы ASCII , японские символы кана и некоторые символы в двух строках по 40 символов. Используя драйвер расширения, устройство может отображать до 80 символов. [1] Многие дисплеи сторонних производителей совместимы с его 16-контактным интерфейсом и набором инструкций, что делает его популярным и дешевым драйвером ЖК-дисплея. [2]
ЖК-контроллер Hitachi HD44780 ограничен монохромными текстовыми дисплеями и часто используется в копировальных аппаратах , факсах , лазерных принтерах , промышленном испытательном оборудовании и сетевом оборудовании, таком как маршрутизаторы и устройства хранения данных .
Совместимые ЖК-экраны производятся в нескольких стандартных конфигурациях. Обычные размеры — это одна строка из восьми символов (8 × 1) и форматы 16 × 2, 20 × 2 и 20 × 4. Нестандартные размеры большего размера состоят из 32, 40 и 80 символов и из 1, 2, 4 или 8 строк. Чаще всего изготавливается более крупная конфигурация — 40×4 символа, для которой требуются два контроллера HD44780 с индивидуальной адресацией и микросхемами расширения, поскольку один чип HD44780 может адресовать только до 80 символов.
Символьные ЖК-дисплеи могут иметь подсветку , которая может быть светодиодной , флуоресцентной или электролюминесцентной . Номинальное рабочее напряжение для светодиодной подсветки составляет 5 В при полной яркости, затемнение при более низком напряжении зависит от таких деталей, как цвет светодиода. Несветодиодные подсветки часто требуют более высокого напряжения.
В символьных ЖК-дисплеях используется 16-контактный интерфейс, обычно с использованием контактов или краевых соединений карты с расстоянием между центрами 0,1 дюйма (2,54 мм). Те, у кого нет подсветки, могут иметь только 14 контактов, не считая двух контактов, питающих свет. Этот интерфейс был разработан для легкого подключения к интерфейсу Intel MCS-51 XRAM с использованием всего двух адресных контактов, что позволяло отображать текст на ЖК-дисплее с помощью простых команд MOVX, предлагая экономичный вариант добавления текстового дисплея на устройства. [ нужна цитата ]
Преобладающая распиновка следующая (существуют исключения):
Примечания:
В 8-битном режиме все передачи происходят за один цикл на выводе разрешения (E) со всеми 8 битами на шине данных и стабильными выводами RS и R/ W . В 4-битном режиме данные передаются в виде пар 4-битных « полубайтов » на верхних выводах данных, D7–D4, с двумя разрешающими импульсами и стабильными выводами RS и R/ W . Сначала должны быть записаны четыре старших бита (7–4), а затем четыре младших бита (3–0). Последовательность высокого/низкого уровня должна выполняться каждый раз, иначе контроллер не сможет правильно получать дальнейшие команды.
Выбор 4-битного или 8-битного режима требует тщательного выбора команд. Есть два основных соображения. Во-первых, когда D3–D0 не подключены, на этих линиях всегда будет высокий уровень (двоичный 1111) для HD44780, поскольку имеются внутренние подтягивающие МОП-транзисторы . [3] Во-вторых, изначально ЖК-дисплей может находиться в одном из трех состояний:
Состояние 3 может возникнуть, например, если предварительное управление было прервано после отправки только первых 4 битов команды, когда HD44780 находился в 4-битном режиме.
Следующий алгоритм гарантирует, что ЖК-дисплей находится в нужном режиме:
Одна и та же команда отправляется три раза, набор функций с 8-битным интерфейсом D7–D4 = двоичный 0011, младшие четыре бита «не заботятся», с использованием одиночных разрешающих импульсов. Если контроллер находится в 4-битном режиме, младшие четыре бита игнорируются, поэтому их нельзя отправить, пока интерфейс не будет в конфигурации известного размера.
Начиная с состояния 1 (8-битная конфигурация):
Начиная с состояния 2 (4-битная конфигурация, ожидание первой 4-битной передачи):
Начиная с состояния 3 (4-битная конфигурация, ожидание последней 4-битной передачи):
Во всех трех стартовых случаях интерфейс шины теперь находится в 8-битном режиме, 1 строка, 5х8 символов. Если требуется другая конфигурация 8-битного режима, необходимо отправить команду установки функций 8-битной шины для установки полных параметров. Если желателен 4-битный режим, двоичный код 0010 должен быть отправлен на D7–D4 одним разрешающим импульсом. Теперь контроллер будет находиться в 4-битном режиме, и полная 4-битная последовательность команд набора функций шины (два включения с командными битами 7–4 и 3–0 в последующих циклах) завершит настройку регистра набора функций.
Набор инструкций HD44780 показан ниже: [4]
DDRAM — это ОЗУ для отображаемых данных, а CGRAM — это ОЗУ для генератора символов. [5] Размер DDRAM составляет 80 байт (40 на строку), адресация которых осуществляется с промежутком между двумя строками. Первая строка содержит адреса от 0 до 39 в десятичном формате или от 0 до 27 в шестнадцатеричном. Вторая строка — это адреса с 64 по 103 в десятичном формате или с 40 по 67 в шестнадцатеричном.
CGRAM — это память для чтения/записи, используемая для кодирования до 8 символов в генераторе символов. Он состоит из 64 полей по адресам от 0 до 3F в шестнадцатеричном формате. Каждое поле представляет собой 5-битное отображение строки пикселей каждого символа. Каждые 8 полей в CGRAM используются для каждого символа. Младшие 3 бита кодов символов от 0 до 7 и от 8 до 15 выбирают группы из 8 полей в памяти CGRAM.
Чтение и запись в DDRAM осуществляется путем установки высокого уровня на входе RS во время передачи данных по шине. DDRAM также необходимо выбрать с помощью команды Set DDRAM Address, которая выбирает DDRAM для доступа, а также устанавливает начальный адрес для доступа к DDRAM.
Аналогичным образом чтение и запись в CGRAM осуществляется путем установки высокого уровня на входе RS во время передачи данных по шине. CGRAM также необходимо выбрать с помощью команды Set CGRAM Address, которая выбирает CGRAM для доступа, а также устанавливает начальный адрес для доступа к CGRAM.
Время выполнения, указанное в этой таблице, основано на частоте генератора 270 кГц. В технических характеристиках указано, что для резистора сопротивлением 91 кОм при V CC =5 В частота генератора может изменяться от 190 кГц до 350 кГц, что приводит к времени ожидания 52,6 мкс и 28,6 мкс вместо 37 мкс. Если дисплей с рекомендуемым резистором 91 кОм питается от напряжения 3,3 В, генератор будет работать намного медленнее. Если бит занятости не используется и инструкции синхронизируются внешней схемой, это следует принять во внимание.
Исходное ПЗУ генератора символов HD44780 содержит 208 символов в точечной матрице 5×8 и 32 символа в точечной матрице 5×10. Доступны более новые совместимые чипы с более высоким разрешением, соответствующие дисплеям с большим количеством пикселей. [ нужна цитата ]
Разработаны две версии ПЗУ: [5]
7-битное подмножество ASCII для японской версии нестандартно: оно содержит символ иены там, где обычно встречается символ обратной косой черты, а также символы стрелок влево и вправо вместо тильды и символа рубаута .
Ограниченное количество пользовательских символов можно запрограммировать в устройство в виде растрового изображения с помощью специальных команд. Эти символы необходимо записывать в устройство каждый раз при его включении, поскольку они хранятся в энергозависимой памяти .