选择最合适的LCD控制方法

方程4

从这个方程可以看出，随着LCD common数量的增加，识别率会降低。在任何控制方法中识别率都是这样的。识别率并不像理想的模拟控制方法那么有效率，不过对于当今的4common LCD来说已经足够了。

使用密度调制，由系统内PWM组成，可以产生类似传统模拟方法的波形。理想情况下，LCD模型是一个电容。然而，由于LCD玻璃的固有特性， LCD模型更像一个滤波器。LCD的这些固有特性在这种情况下是有利的。通过改变PWM参数，LCD的滤波器特性可用于生产直流电压。通过这种方法，产生的波形和图1所示的传统模拟方法非常相似。

该方法的最大优势是成本。由于是数字硬件来产生波形，数字元件比模拟硬件占用的die要小。开始PSoC3给出的值是近似~ 350 k 平方微米。通过切换到纯粹的数字系统，估计这个数字会降低到大约5.5 k平方微米。实现数字系统比相应模拟器件来说还会明显减少芯片设计风险。请注意，这一切随之而来的代价是更高的功率消耗，这是由于PWM需要更高速度的时钟。然而，在LCD管脚添加额外的外部电阻可以平衡这种实现的功耗。

方程5

方程6

这种方法的识别率比数字相关更高，可以产生更多的可定义的显示，如方程7所示。

方程7

实现

下面的工程范例是使用PSoC 3/5在PSoC Creator环境中实现和配置的。这个项目配置为可以实现数字相关和密度调制两种方法，1/2 和1/3偏置。在工程文件中通过简单地改变一些参数，工程文件就可以实现任何LCD控制技术。有两个主要的LCD控制部分。第一个驱动控制排序，如图3所示。第二部分是引脚驱动逻辑，见图4，其获得各种控制和驱动信号，并用适当的逻辑结合来生产所需的驱动波形。

图 3 数字LCD控制控制和驱动排序

序列器是用来指示正在生成控制波形子帧，同时决定波形信号是否需要倒置。这个模块扮演了一个连续循环的状态机角色。一旦整个LCD波形产生，它会翻转并重新开始。图3中所示为4 common 显示配置。然而，通过增加SubFrame[0..1]的尺寸，这个序列器可以扩展到多达16common。

PWM的停滞状态主要是用于控制差异，可以通过调整之前提到的RMS电压实现。通过改变PWM停滞时间参数，将common 和segment驱动为低的时间增加，从而降低LCD控制的RMS电压。

PWM偏置产生了两个PWM信号：一个高电平信号和一个低电平信号。当提到LCD为1/2， 1/3，或1/4偏置时，指的是结合系统的高、低电平产生所需的最终电平。

图4 common 和segment驱动逻辑

如图4所示，显示RAM存储的是LCD的每一个像素的信息，是开或关。随着序列器周期通过子帧，它将通过数字de-mux从显示RAM选择一位，见图4。要增加显示器的common数，就需要增加控制寄存器以支持期望的数值， de-mux 输入数目也是同样。在PSoC Creator工程中，有多页如图4所示的电路原理图，其提供了segment和 common必要的逻辑。区分segments和 common的部件是虚拟mux，设置为' 0 '为common，设置为' 1‘ 为segment。使用显示RAM，以及排序及控制元件，各种逻辑门一起工作来进行适当的解码，以确定信号如何表现在GPIO引脚。然后LCD作其他事情。

例如VIM-404 TN LCD。在固件中，一个按钮就可轻松实现各种控制切换，可以实时演示不同控制技术。图5为数字相关方法。

图5 TN LCD数字相关方法

有了这种方法，我们就能观察到识别率较低的影响。为了产生这样一个显示，在关闭像素的地方不亮，那么开电压必须也降低到开像不显示像传统的LCD控制方法定义的那个点。然而，观察到的效果会根据LCD参数不同而不同，如LCD象素尺寸，LCD电压，显示类型(STN或TN)。在STN LCD测试中，数字相关和传统控制方法没有明显差别。

图6和图7显示了PWM 1/2偏置和 1/3偏置驱动方法。可以明显观察到数字相关和PWM图像，但不管离的多近，都很难区分1/2还是1/3偏置， 1/3偏置会有更多可定义的显示。

图6 .TNLCD1/2 PWM偏置

图7 . TN LCD 1/3 PWM偏置

如前所述，通过增加优先级逻辑，显示RAM，以及增加另外的数字逻辑就可支持更多的common/segment，在CY8C-KIT006工具中，支持更大的LCD，16 common STN LCD，如图8所示。

图8 .CY8C-KIT006 STNLCD ，¼ PWM 偏置

使用电流泵和梯形电阻的模拟LCD控制标准已经在半导体行业存在20多年了，新一代数字控制方法将会证明其是一个可行的替代方案，因为它们实现的尺寸小，功耗低。