Регистрация

[Программирование микроконтроллеров] STM32 и LCD2004A без I2C интерфейса

Ответить на тему
Автор Сообщение
news_bot ®

Стаж: 6 лет 4 месяца
Сообщений: 27286

Создавать темы news_bot ® написал(а)
11-Окт-2020 14:31
Цитировать

Недавно начал изучать STM32 контроллеры и понадобилось взаимодействие с LCD дисплеем. Из дисплеев нашел у себя только 2004A, причем без I2C интерфейса. О нем и пойдет речь в этой статье.
Для начала необходимо подключить дисплей к контроллеру. Подключаем по схеме:

PB0 — PB7 — выводы контроллера.

Назначение выводов дисплея :

SPL
Номер вывода
Сигнал
Назначение сигнала
1
GND
Земля (общий провод)
2
VCC
Питание + 5 В
3
VEE
Управление контрастностью дисплея. Подключается средний вывод делителя напряжения. Обычно это подстроечный резистор 10-20 кОм, но я распаял на плате дисплея резисторы.
4
RS
Выбор регистра: 0 – регистр команд; 1 – регистр данных.
5
R/W
Направление передачи данных:
0 – запись;
1 – чтение.
Как правило чтение из дисплея не используется, поэтому сажаем вывод на землю.
6
EN
Строб операции шины. При спадающем фронте данные, находящиеся на шине данных «защелкиваются» в регистр.
7
DB0
Младшие биты восьми битного режима. При четырех битном интерфейсе не используются и обычно сажаются на землю.
8
DB1
9
DB2
10
DB3
11
DB4
Старшие биты восьми битного режима или биты данных четырех битного интерфейса.
12
DB5
13
DB6
14
DB7
15
A
Анод питания подсветки (+)
16
K
Катод питания подсветки (-). Ток должен быть ограничен.

Итак, дисплей подключили. Самое время научить микроконтроллер работать с ним. Я решил создать свою библиотеку для того, чтобы можно было ее использовать в разных проектах. Она состоит из двух файлов — lcd_20x4.h и lcd_20x4.c
Начнем с заголовочного файла.
#ifndef LCD_LCD_20X4_2004A_LCD_20X4_H_
#define LCD_LCD_20X4_2004A_LCD_20X4_H_
#include "stm32f1xx.h"
#include "delay.h"

В начале подключаем файл библиотеки CMSIS stm32f1xx.h так как у меня камень STM32F103C8T6. Следующим включением подключаем файл delay.h — это моя библиотека для работы с задержками на основе системного таймера. Здесь ее описывать не буду, вот ее код:

Файл delay.h

SPL
#ifndef DELAY_DELAY_H_
#define DELAY_DELAY_H_
#include "stm32f1xx.h"
#define F_CPU 72000000UL
#define US F_CPU/1000000
#define MS F_CPU/1000
#define SYSTICK_MAX_VALUE 16777215
#define US_MAX_VALUE SYSTICK_MAX_VALUE/(US)
#define MS_MAX_VALUE SYSTICK_MAX_VALUE/(MS)
void delay_us(uint32_t us); // до 233 мкс
void delay_ms(uint32_t ms); // до 233 мс
void delay_s(uint32_t s);
#endif /* DELAY_DELAY_H_ */

Файл delay.с

SPL
#include "delay.h"
/* Функции задержек на микросекунды и миллисекунды*/
void delay_us(uint32_t us){ // до 233 016 мкс
  if (us > US_MAX_VALUE || us == 0)
    return;
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_TICKINT_Msk; // запретить прерывания по достижении 0
  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk; // ставим тактирование от процессора
  SysTick->LOAD = (US * us-1); // устанавливаем в регистр число от которого считать
  SysTick->VAL = 0; // обнуляем текущее значение регистра SYST_CVR
  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; // запускаем счетчик
  while(!(SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)); // ждем установку флага COUNFLAG в регистре SYST_CSR
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk;  // скидываем бит COUNTFLAG
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; // выключаем счетчик
}
void delay_ms(uint32_t ms){ // до 233 мс
  if(ms > MS_MAX_VALUE || ms ==0)
    return;
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;
  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk;
  SysTick->LOAD = (MS * ms);
  SysTick->VAL = 0;
  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
  while(!(SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk));
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk;
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
void delay_s(uint32_t s){
  for(int i=0; i<s*5;i++) delay_ms(200);
}


Дисплей 2004A основан на контроллере фирмы HITACHI HD44780. Поэтому заглянем в даташит на данный контроллер. В таблице 6 есть система команд, а так же тайминги выполнения этих команд.

Перепишем нужные команды в макроопределения в заголовочном файле:
// display commands
#define CLEAR_DISPLAY 0x1
#define RETURN_HOME 0x2
#define ENTRY_MODE_SET 0x6 // mode cursor shift rihgt, display non shift
#define DISPLAY_ON 0xC // non cursor
#define DISPLAY_OFF 0x8
#define CURSOR_SHIFT_LEFT 0x10
#define CURSOR_SHIFT_RIGHT 0x14
#define DISPLAY_SHIFT_LEFT 0x18
#define DISPLAY_SHIFT_RIGHT 0x1C
#define DATA_BUS_4BIT_PAGE0 0x28
#define DATA_BUS_4BIT_PAGE1 0x2A
#define DATA_BUS_8BIT_PAGE0 0x38
#define SET_CGRAM_ADDRESS 0x40 // usage address |= SET_CGRAM_ADDRESS
#define SET_DDRAM_ADDRESS 0x80

Теперь необходимо настроить выводы контроллера для работы с дисплеем. Определяем положение битов в порте ODR контроллера. Следует обратить внимание на PIN_D4. У меня там прописан 10-й бит вместо 4. На моем контроллере не работает 4-й вывод. Не знаю с чем это связано, но в регистре ODR этот бит всегда единица, даже до начала инициализации тактирования контроллера. Не знаю с чем это связано, возможно камень не оригинальный.
// положение битов в порте ODR
#define PIN_RS 0x1
#define PIN_EN 0x2
#define PIN_D7 0x80
#define PIN_D6 0x40
#define PIN_D5 0x20
#define PIN_D4 0x400

Далее настраиваем управляющие регистры для выводов. Я решил это сделать в виде макросов препроцессора:
#define     LCD_PORT                 GPIOB
#define  LCD_ODR         LCD_PORT->ODR
#define     LCD_PIN_RS()         LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF0; \
              LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE0;    // PB0  выход тяни-толкай, частота 50 Мгц
#define     LCD_PIN_EN()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;\
            LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE1;        // PB1
#define     LCD_PIN_D7()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF7;\
            LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE7;          // PB7
#define     LCD_PIN_D6()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF6;\
            LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE6;       // PB6
#define     LCD_PIN_D5()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5;\
            LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE5;         // PB5
#define     LCD_PIN_D4()            LCD_PORT->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF10;\
            LCD_PORT->CRH |= GPIO_CRH_MODE10;         // PB10
#define     LCD_PIN_MASK   (PIN_RS | PIN_EN | PIN_D7 | PIN_D6 | PIN_D5 | PIN_D4) // 0b0000000011110011 маска пинов для экрана

В завершении заголовочного файла определяем функции работы с дисплеем:
void portInit(void); // инициализация ножек порта под экран
void sendByte(char byte, int isData);
void lcdInit(void); // инициализация дисплея
void sendStr(char *str, int row ); // вывод строки
#endif /* LCD_LCD_20X4_2004A_LCD_20X4_H_ */

С заголовочным файлом закончили. Теперь напишем реализации функций в файле lcd_20x4.c
Первым делом нужно настроить выводы для работы с дисплеем. Это делает функция void portInit(void):
void portInit(void){
//----------------------включаем тактирование порта----------------------------------------------------
  if(LCD_PORT == GPIOB) RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
  else if (LCD_PORT == GPIOA) RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;
  else return;
//--------------------- инициализация пинов для LCD-----------------------------------------------------
    LCD_PIN_RS();// макроопределения в заголовочном файле
    LCD_PIN_EN();
    LCD_PIN_D7();
    LCD_PIN_D6();
    LCD_PIN_D5();
    LCD_PIN_D4();
    lcdInit(); // функция инициализации дисплея
  return ;
}

Что касается функции lcdInit() — это функция инициализации дисплея. Напишем и ее. Она основана на блок-схеме инициализации дисплея из даташита:
//--------------------- инициализация дисплея-----------------------------------------------------------
void lcdInit(void){
      delay_ms(15); // ждем пока стабилизируется питание
      sendByte(0x33, 0); // шлем в одном байте два 0011
      delay_us(100);
      sendByte(0x32, 0); // шлем в одном байте  00110010
      delay_us(40);
      sendByte(DATA_BUS_4BIT_PAGE0, 0); // включаем режим 4 бит
      delay_us(40);
      sendByte(DISPLAY_OFF, 0); // выключаем дисплей
      delay_us(40);
      sendByte(CLEAR_DISPLAY, 0); // очищаем дисплей
      delay_ms(2);
      sendByte(ENTRY_MODE_SET, 0); //ставим режим смещение курсора экран не смещается
      delay_us(40);
      sendByte(DISPLAY_ON, 0);// включаем дисплей и убираем курсор
      delay_us(40);
  return ;
}

Функция инициализации использует функцию void sendByte(char byte, int isData). Напишем ее реализацию. Она основана на временной диаграмме из даташита:
void sendByte(char byte, int isData){
  //обнуляем все пины дисплея
  LCD_ODR &= ~LCD_PIN_MASK;
  if(isData == 1) LCD_ODR |= PIN_RS; // если данные поднимаем RS
    else LCD_ODR &= ~(PIN_RS);       // иначе скидываем RS
  LCD_ODR |= PIN_EN; // поднимаем пин E
  // ставим старшую тетраду на порт
  if(byte & 0x80) LCD_ODR |= PIN_D7;
  if(byte & 0x40) LCD_ODR |= PIN_D6;
  if(byte & 0x20) LCD_ODR |= PIN_D5;
  if(byte & 0x10) LCD_ODR |= PIN_D4;
  LCD_ODR &= ~PIN_EN; // сбрасываем пин Е
  LCD_ODR &= ~(LCD_PIN_MASK & ~PIN_RS);//обнуляем все пины дисплея кроме RS
       LCD_ODR |= PIN_EN;// поднимаем пин E
  // ставим младшую тетраду на порт
  if(byte & 0x8) LCD_ODR |= PIN_D7;
  if(byte & 0x4) LCD_ODR |= PIN_D6;
  if(byte & 0x2) LCD_ODR |= PIN_D5;
  if(byte & 0x1) LCD_ODR |= PIN_D4;
  LCD_ODR &= ~(PIN_EN);// сбрасываем пин Е
  delay_us(40);
  return;
}

Теперь мы умеем отсылать байт на дисплей по 4-битной шине. Этим байтом может быть как команда так и символ. Определяется передачей в функцию переменной isData. Пришло время научиться передавать строки.
Дисплей 2004A состоит из 4 строк по 20 символов, что отражается в названии. Дабы не усложнять функцию я не буду реализовывать обрезку строк до 20 символов. В функцию будем отправлять строку символов и строку в которой ее вывести.
Для отображения символа на экране нужно записать его в память DDRAM. Адресация DDRAM соответствует таблице:
void sendStr(char *str, int row ){
  char start_address;
  switch (row) {
  case 1:
    start_address = 0x0; // 1 строка
    break;
  case 2:
    start_address = 0x40; // 2 строка
    break;
  case 3:
    start_address = 0x14; // 3 строка
    break;
  case 4:
    start_address = 0x54; // 4 строка
    break;
  }
  sendByte((start_address |= SET_DDRAM_ADDRESS), 0); // ставим курсор на начало нужной строки  в DDRAM
  delay_ms(4);
  while(*str != '\0'){// пока не встретили конец строки
    sendByte(*str, 1);
    str++;
  }// while
}

Вот и все, библиотека для дисплея готова. Теперь настало время ее использовать. В функции main() пишем:
portInit();// инициализация портов под дисплей
  sendStr("    HELLO, HABR", 1);
  sendStr("     powered by", 2);
  sendStr("   STM32F103C8T6", 3);
  sendStr("Nibiru", 4);

И получаем результат:

В заключение приведу полный листинг файлов:

lcd_20x4.h

SPL
#ifndef LCD_LCD_20X4_2004A_LCD_20X4_H_
#define LCD_LCD_20X4_2004A_LCD_20X4_H_
#include "stm32f1xx.h"
#include "delay.h"
// display commands
#define CLEAR_DISPLAY 0x1
#define RETURN_HOME 0x2
#define ENTRY_MODE_SET 0x6 // mode cursor shift rihgt, display non shift
#define DISPLAY_ON 0xC // non cursor
#define DISPLAY_OFF 0x8
#define CURSOR_SHIFT_LEFT 0x10
#define CURSOR_SHIFT_RIGHT 0x14
#define DISPLAY_SHIFT_LEFT 0x18
#define DISPLAY_SHIFT_RIGHT 0x1C
#define DATA_BUS_4BIT_PAGE0 0x28
#define DATA_BUS_4BIT_PAGE1 0x2A
#define DATA_BUS_8BIT_PAGE0 0x38
#define SET_CGRAM_ADDRESS 0x40 // usage address |= SET_CGRAM_ADDRESS
#define SET_DDRAM_ADDRESS 0x80
// положение битов в порте ODR
#define PIN_RS 0x1
#define PIN_EN 0x2
#define PIN_D7 0x80
#define PIN_D6 0x40
#define PIN_D5 0x20
#define PIN_D4 0x400
#define     LCD_PORT                 GPIOB
#define    LCD_ODR         LCD_PORT->ODR
#define     LCD_PIN_RS()         LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF0; \
                  LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE0;    // PB0  выход тяни-толкай, частота 50 Мгц
#define     LCD_PIN_EN()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;\
                  LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE1;        // PB1
#define     LCD_PIN_D7()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF7;\
                  LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE7;          // PB7
#define     LCD_PIN_D6()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF6;\
                  LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE6;       // PB6
#define     LCD_PIN_D5()            LCD_PORT->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5;\
                  LCD_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE5;         // PB5
#define     LCD_PIN_D4()            LCD_PORT->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF10;\
                  LCD_PORT->CRH |= GPIO_CRH_MODE10;         // PB10
#define     LCD_PIN_MASK   (PIN_RS | PIN_EN | PIN_D7 | PIN_D6 | PIN_D5 | PIN_D4) // 0b0000000011110011 маска пинов для экрана
void portInit(void); // инициализация ножек порта под экран
void sendByte(char byte, int isData);
void lcdInit(void); // инициализация дисплея
void sendStr(char *str, int row ); // вывод строки
#endif /* LCD_LCD_20X4_2004A_LCD_20X4_H_ */

lcd_20x4.c

SPL
#include "lcd_20x4.h"
// посылка байта в порт LCD
void sendByte(char byte, int isData){
  //обнуляем все пины дисплея
  LCD_ODR &= ~LCD_PIN_MASK;
  if(isData == 1) LCD_ODR |= PIN_RS; // если данные ставмим RS
    else LCD_ODR &= ~(PIN_RS);       // иначе скидываем RS
  // ставим старшую тетраду на порт
  if(byte & 0x80) LCD_ODR |= PIN_D7;
  if(byte & 0x40) LCD_ODR |= PIN_D6;
  if(byte & 0x20) LCD_ODR |= PIN_D5;
  if(byte & 0x10) LCD_ODR |= PIN_D4;
  // поднимаем пин E
  LCD_ODR |= PIN_EN;
  LCD_ODR &= ~PIN_EN; // сбрасываем пин Е
  //обнуляем все пины дисплея кроме RS
  LCD_ODR &= ~(LCD_PIN_MASK & ~PIN_RS);
  // ставим младшую тетраду на порт
  if(byte & 0x8) LCD_ODR |= PIN_D7;
  if(byte & 0x4) LCD_ODR |= PIN_D6;
  if(byte & 0x2) LCD_ODR |= PIN_D5;
  if(byte & 0x1) LCD_ODR |= PIN_D4;
  // поднимаем пин E
  LCD_ODR |= PIN_EN;
  //delay_us(10);
  // сбрасываем пин Е
  LCD_ODR &= ~(PIN_EN);
  delay_us(40);
  return;
}
// функция тактирует порт под дисплей и задает пины на выход тяни толкай и частоту 50 Мгц
void portInit(void){
//----------------------включаем тактирование порта----------------------------------------------------
  if(LCD_PORT == GPIOB) RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
  else if (LCD_PORT == GPIOA) RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;
  else return;
//--------------------- инициализация пинов для LCD-----------------------------------------------------
    LCD_PIN_RS();
    LCD_PIN_EN();
    LCD_PIN_D7();
    LCD_PIN_D6();
    LCD_PIN_D5();
    LCD_PIN_D4();
    lcdInit();
  return ;
}
//--------------------- инициализация дисплея-----------------------------------------------------------
void lcdInit(void){
      delay_ms(15); // ждем пока стабилизируется питание
      sendByte(0x33, 0); // шлем в одном байте два 0011
      delay_us(100);
      sendByte(0x32, 0); // шлем в одном байте  00110010
      delay_us(40);
      sendByte(DATA_BUS_4BIT_PAGE0, 0); // включаем режим 4 бит
      delay_us(40);
      sendByte(DISPLAY_OFF, 0); // выключаем дисплей
      delay_us(40);
      sendByte(CLEAR_DISPLAY, 0); // очищаем дисплей
      delay_ms(2);
      sendByte(ENTRY_MODE_SET, 0); //ставим режим смещение курсора экран не смещается
      delay_us(40);
      sendByte(DISPLAY_ON, 0);// включаем дисплей и убираем курсор
      delay_us(40);
  return ;
}
void sendStr(char *str, int row ){
  char start_address;
  switch (row) {
  case 1:
    start_address = 0x0; // 1 строка
    break;
  case 2:
    start_address = 0x40; // 2 строка
    break;
  case 3:
    start_address = 0x14; // 3 строка
    break;
  case 4:
    start_address = 0x54; // 4 строка
    break;
  }
  sendByte((start_address |= SET_DDRAM_ADDRESS), 0); // ставим курсор на начало нужной строки  в DDRAM
  delay_ms(4);
  while(*str != '\0'){
    sendByte(*str, 1);
    str++;
    //delay_ms(100);
  }// while
}


 ===========
 Источник:
habr.com
===========
Похожие новости: Теги для поиска: #_programmirovanie_mikrokontrollerov (Программирование микроконтроллеров), #_stm32f103, #_programmirovanie_mikrokontrollerov (
Программирование микроконтроллеров
)
Профиль  ЛС 
Показать сообщения:     
Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 13-Июн 15:17
Часовой пояс: UTC + 5