51XA单片机与图形液晶显示器的接口设计

0 引言
P51XA是PHILIPS公司的一种16位单片机，可管理的存储器空间大，运行速度快，支持实时多任务系统的增强了实现高级语言的支持，可以运用在需要复杂、高速控制的场合，在体系结构上与MCS－5高度兼容，便于实现向高性能微控制器的快速、平滑转移。北京精电蓬远显示技术有限公司的MGLS240128T是一种240×128点阵的图形LCD（液晶显示器），可以显示图形、曲线，全屏可显示15×8个汉字，适宜用在需要有较多显示内容的场合，它内含T6963C控制器，能直接与INTEL系列的微处理器接口。

1 P51XAG37单片机和T6963C简介
P51XA单片机的内部结构和外部数据总线均为16位结构，支持扩展的外部存储器空间为1MB－16MB，P51XA内核的结构进行了优化，克服了一般微处理器单累加器的瓶颈，其内核的几个寄存器中的每一个都可作为累加器使用，可以实现预取指令和操作数据的回写。P51XA在访问外部存储器时一个ALE（地质锁存允许）脉冲可以读取16个字节，从而大大提高访问外部存储器的速度，P51XA的存储器按分段组织，每段为64KB，P51XA有系统模式和用户模式两种工作模式，有SSP（系统堆栈指针）和USP（用户堆栈指针）两个堆栈指针，堆栈可以安排在内部存储中，也可以安排在外部存储器中。在运行实时多任务系统的情况下可以有效地实现任务间的保护，P51XA支持4种类型的中断－－异常中断、事件中断、陷阱中断和软中断，采用矢量中断的方法，加快了中断的相应速度，图1为P51XA访问外部数据总线的单个数据的时序图，在时钟频率为30M赫兹时的一个时钟周期为33.3ns。

图2为T6963C时序及参数，P51XA工作在30M赫兹时与T6963C的时序配合有一定差异，需要用软件和硬件的方法解决，在运行速度满足要求的情况下可适当减低XA的时钟频率。

MGLS240128T内部使用T6963C控制器和8KB的数据缓冲器，可以工作在图形模式和本文模式，工作在本文模式时可以使用其内部的字符发生器，也可以使用外部的字符发生器。但它的字符发生器的容量不大，如果系统中仅需要显示部分特定的汉字，则可以在LCD的片内RAM中建立一个字符发生器，工作在本文模式，这里主要介绍图形模式下工作。T6963C通过指令设置其显示功能，指令可以带1个或2个参数，也可不带参数，T6963C的指令系统有10种指令，这里仅介绍用于图形显示的部分指令。如图3所示。

MGLS240128T内部的显示缓存在系统中的地址安排由其地址译码电路决定，而图形显示区的首地址则可以由软件设定，通过修改显示首地址可以实现滚动效果。首地址的第1个字节的D7位对应于LCD显示屏左上角的一个点，然后是D6、D5、…D0位等，再接下一个字节等，直到设定的图形显示区右边界为止。然后是下一行第1个字节，如此等等，写入指令前最好先检查它的状态字，如T6963C处于准确就绪状态，则可以写入指令，顺序是先写入参数，然后写入指令。它的状态字结构如图4所示。


进行不同的操作时需检测不同的状态位。

（1）显示区域设置

设置图形区首地址：PAR1，PAR2，42H，其中：PAR1、PAR2分别为图形显示区首地址的低字节和高字节，42H为指令代码。

设置图形区宽度（字节数/行）：PAR，00H，43H。其中：PAR为用字节数表示的宽度，43H为指令代码。

（2）显示开关

格式如下：

98H：图形显示开

90H：图形显示关

（3）数据自动读写方式设置

设置数据自动读/写方式后，每读/写显示缓冲区一次，其内部地址指针自动加1，格式如下：

B0H：设置自动写

B1H：设置自动读

B2H/B3H：自动读/写结束

（4）数据一次读写方式

共有6条，分别如下所示（其中DATA为要写入的数据，读操作时不需要数据）：

DATA C0H：数据写，地址加1

C1H：数据读，地址加1

DATA C2H：数据写，地址减1

C3H：数据读，地址减1

DATA C4H：数据写，地址不变

C5H：数据读，地址不变

（5）位操作

该指令可将当前地址指针位置的显示缓冲区的某一字节的制定位置1或清零，格式如下：

1 1 1 1 n3 n2 n1 n0

其中：n3＝1置1，n3＝0清零，n2 n1 n0为字节内的位地址。利用位操作指令可以在屏上显示各种曲线或图形。

2 接口硬件设计
虽然P51XA有SFR（特殊功能寄存器）总线，可以将扩展的外部接口器件连接在SFR总线上，但并不是每一种派生产品都将SFR总线引到片上外，所以在大多数情况下和MCS－51类似，利用外部数据存储器空间来扩展外部接口，由于一般使用XA的场合往往需要数据存储器的空间较大，而XA的外部数据存储器空间是分段结构的，为了使接口电路简单