嵌入式系统 LCD 编程

嵌入式系统是指在一个大型系统中嵌入的计算机系统，LCD 是液晶显示器的缩写，嵌入式系统中的 LCD 编程涉及到如何控制 LCD，使得它可以在嵌入式系统中正常工作。本文将介绍嵌入式系统 LCD 编程的一些基本知识和技巧。

LCD 的基本知识

什么是 LCD

LCD (Liquid Crystal Display) 又叫液晶显示器，是一种通过调整液晶分子的取向来改变光的传递方向与偏振状态，从而控制光的透过或阻挡，实现图像显示的设备。

LCD 的显示原理是利用LCD模块两个玻璃片中间夹带液晶分子，在两个图形极板间施加一定的电压，使液晶分子产生规则排列，从而改变光的偏振方向，通过配合背光源来达到显示的效果。

LCD 的类型

目前市场上主流的 LCD 类型有：

• 字符型 LCD：用于显示文本信息，通常由 16×2, 20×4, 40×4 等规格组成。每个字符位置由一个点阵上的固定像素点组成。
• 图形型 LCD：用于显示图形信息，通常由 128×64, 128×32, 240x320 等规格组成。每个像素点由自己的像素值决定。

LCD 的接口

常用的 LCD 接口有以下几种：

• 8080 接口：需要使用多个 IO 管脚，速度较慢，但是兼容性较好。
• 6800 接口：需要使用多个 IO 管脚，速度较慢，但是兼容性较好。
• SPI 接口：只需要使用 4 个 IO 管脚，速度较快，但是兼容性较差。
• I2C 接口：只需要使用 2 个 IO 管脚，速度较慢，但是兼容性较好。

LCD 的驱动芯片

LCD 的驱动芯片决定了 LCD 的使用方式，主流的驱动芯片有：

• HD44780
• ST7920
• SSD1306
• ILI9341

嵌入式系统 LCD 编程

安装开发环境

嵌入式系统 LCD 编程通常需要用到嵌入式系统的开发环境，包括编译器、调试器、下载器等工具，这些工具的选择和安装需要根据不同的嵌入式系统和硬件平台来决定。

初始化 LCD

在使用 LCD 之前，需要进行初始化，包括设置通信接口、驱动芯片、显示模式等等。不同的 LCD 需要不同的初始化过程，所以需要根据具体的 LCD 型号来编写相应的初始化代码。

// 初始化 16×2 行模式 LCD
void lcd_init()
{
    // 设置通信接口
    lcd_set_interface_8bit();

    // 发送命令初始化
    lcd_send_command(0x38); // 8 bit mode, 2 lines, 5x7 dot matrix
    lcd_send_command(0x0c); // display on, cursor off, blink off
    lcd_send_command(0x06); // increment cursor, no display shift
    lcd_send_command(0x01); // clear display, move cursor to home position
}

// 设置通信接口为 8bit
void lcd_set_interface_8bit()
{
    // 设置数据口为输出
    LCD_DATA_DDR |= 0xff;
    LCD_DATA_PORT &= 0x00;

    // 设置控制口为输出
    LCD_CONTROL_DDR |= (1<<LCD_STROBE) | (1<<LCD_RS) | (1<<LCD_RW);
    LCD_CONTROL_PORT &= 0x00;

    // 等待初始化完成
    _delay_ms(10);
}

显示字符和字符串

在 LCD 上显示字符和字符串是嵌入式系统 LCD 编程中最基本的操作之一。

// 在 LCD 上显示一个字符
void lcd_putc(char c)
{
    lcd_send_data(c);
}

// 在 LCD 上显示一个字符串
void lcd_puts(char *s)
{
    while (*s)
    {
        lcd_send_data(*s++);
    }
}

移动光标和清屏

在 LCD 上移动光标和清屏也是常用的操作。

// 移动光标到指定位置
void lcd_gotoxy(uint8_t x, uint8_t y)
{
    if (y == 0)
    {
        lcd_send_command(0x80 + x);
    }
    else if (y == 1)
    {
        lcd_send_command(0xc0 + x);
    }
}

// 清屏
void lcd_clear()
{
    lcd_send_command(0x01);
    _delay_ms(10);
}

滚动显示、光标显示和光标闪烁

滚动显示、光标显示和光标闪烁是一些比较高级的 LCD 显示特效。

// 滚动显示
void lcd_scroll(uint8_t direction)
{
    if (direction == SCROLL_UP)
    {
        lcd_send_command(0x18); // scroll left
    }
    else if (direction == SCROLL_DOWN)
    {
        lcd_send_command(0x1c); // scroll right
    }
}

// 显示光标
void lcd_cursor_on()
{
    lcd_send_command(0x0e);
}

// 隐藏光标
void lcd_cursor_off()
{
    lcd_send_command(0x0c);
}

// 光标闪烁
void lcd_cursor_blink()
{
    lcd_send_command(0x0f);
}

总结

本文介绍了嵌入式系统 LCD 编程的基本知识和技巧，包括 LCD 的基本知识、接口、驱动芯片以及嵌入式系统 LCD 编程的实现方法等。希望本文能够对嵌入式系统开发者有所帮助。