目前對液晶屏的控制顯示多采用單片機、FPGA或CPLD作為控制器，編制程序多采用匯編語言或C51程序。本文以控制器和顯示屏集成一體的小型號LCM19264圖形點陣式液晶顯示器為例，提出并實現了一種新型的基于S3C2410A CPU和KS0107控制器的嵌入式液晶屏接口系統，適用于POS機等許多應用領域，具有較高的應用價值。
1 ARM微處理器及開發環境
1.1 ARM核心板采用S3C2410A
嵌入式系統的硬件核心是嵌入式微處理器，ARM處理器是目前公認的業界領先的32位嵌入式RISC微處理器，它具有體系結構可擴展，功耗低，成本低和支持處理實時多任務等特點，成為設計嵌入式系統時32位RISC芯片的首選，也是許多行業嵌入式解決方案的RISC芯片標準[1]。
16/32位RISC處理器S3C2410A 采用了ARM920T內核，0.18um工藝的CMOS標準宏單元和存儲器單元[2]。它的低功耗、精簡和出色的全靜態設計特別適用于對成本和功耗敏感的應用。它一方面具有處理器的所有優點：低功耗、高性能；同時又具有非常豐富的片上資源, 非常適合嵌入式產品的開發。
1.2 ARM嵌入式系統的開發環境
開發中嵌入式操作系統選用標準的LINUX2.4內核版本。為了滿足嵌入式核心板的系統性能要求，需要對內核進行一定程度的裁減修改，對某些功能模塊進行合理的配置。其中對指定的端口地址進行映射是必不可少的。采用專用的FPGA下載電纜即可將編譯通過的Linux內核下載移植到核心板的 S3C2410A中。內核的啟動Bootloader使用了vivi。這里的交叉編譯器采用的是Arm-Linux-Toolchains；而 S3C2410A整個根目錄則使用了可讀寫的yaffs文件系統[4]。開發調試中可通過串口或網口來實現宿主機對目標板的控制使用。
2 基于S3C2410A的液晶屏接口設計
2.1 S3C2410A與KS0107的接口控制
S3C2410A的存儲系統地址空間總共由8個存儲器Bank構成，每個Bank 128M字節，總共1G字節/8Banks。6個是ROM、SRAM等類型存儲器Bank。剩下的2個可以作為ROM、SRAM、SDRAM等存儲器 Bank。除Bank0只能是16/32位寬之外，其他Bank都具有可編程的訪問大小，可以是8/16/32位寬。前7個存儲器Bank有固定的起始地址，最后一個Bank的起始地址是可調整的，最后兩個Bank的大小是可編程的，且所有Bank的訪問周期都是可編程的。Bank0 的數據總線（nGCS0）必須首先設置成16位或32位的。因為Bank0通常作為引導ROM區（映射到地址0x0000-0000）。Bank6和 Bank7通常分給SDRAM.。S3C2410A接16/32位或多片8位存儲器時地址線需要錯位連接。
系統選用LCM19264系列液晶模塊，LCM19264點陣液晶屏單色液晶模塊帶有KS0107控制器，點陣形式為192 x 64，8位雙向數據總線，可以顯示圖形和文字。3個控制芯片，管理8頁(每頁為8行像素)和192列(每個芯片各自控制64列)的圖形屏幕，因此構成了 192列，64行的像素矩陣，即所能使用的顯示范圍。
LCM19264型圖形點陣液晶顯示模塊與S3C2410A CPU的連接方式采用直接訪問方式。直接訪問方式是將液晶顯示模塊的接口作為存儲器或I／O設備直接掛在S3C2410A總線上，S3C2410A以訪問存儲器或I／O設備的方式操作液晶顯示模塊的工作。KS0107控制器是應用于S3C2410A系統與液晶模塊之間的控制芯片，它接收來自 S3C2410A系統的指令與數據，并產生相應的時序及數據控制模塊的顯示。這樣可以大大緩解S3C2410A CPU的控制輸出，使用更加靈活，因此該解決方案具有很強的通用性。
對于液晶顯示屏的數據接口，因為S3C2410A與液晶顯示屏均由3.3V供電，可以經緩沖后將二者數據線相連，這樣S3C2410A就能將ROM或RAM中的數據直接送入KS0107控制器的緩存中以便顯示。
圖2 LCM192×64顯示模塊與S3C2410A CPU接口電路
液晶顯示屏的控制信號由S3C2410A地址線的第6位、第7位和第8位經過74HC138譯碼產生。因此液晶屏控制器的數據端口、控制端口和狀態端口具有不同的地址。S3C2410A對液晶屏的控制信號是由其自身的數據口來充當的，即控制信號作為數據的形式發送到液晶屏控制器KS0107，再由 KS0107按照固定時序完成對液晶顯示屏的控制。實際上完全可以將液晶屏的讀寫由一個端口地址來實現，此時譯碼輸出端該管腳為高時，通過非門輸出的低電平來做為選通液晶顯示屏的讀信號；當讀管腳為低時，則直接選通液晶顯示屏的寫管腳。表1是LCM192644的主要引腳功能。
表1 LCM192644芯片引腳說明
引腳名稱電平說明
3VO LCD屏操作電壓（調節VO的值可以調節顯示對比度）
4RSH/L指令/數據選擇，當RS是Low時，MCU會存取指令，而
RS是High時，MCU會存取顯示RAM的數據。
5R/WH/L讀取/寫入信號(R/W)，高電位時表示為讀取的動作，低電位時表示為寫入的動作。
6EH/H→L為Enable信號。R/W為L時，在E的下降沿寫入數據；R/W為H時，在E為高電平時讀出數據；
7~14DB0~DB7H/L8位數據線
15/CS1LCS1低電平時，選通左側1/3屏
16/RSTL復位信號
17/CS2LCS2為低電平時，選通中間1/3屏
18/CS3LCS2為低電平時，選通右側1/3屏
19VEE 負電壓輸出
VO通過電位器R來進行液晶屏對比度調節,VEE負壓也通過電位器進行改變。
液晶顯示模塊的速度相對于S3C24510A CPU較慢，中間用到三片SN74ALS573B鎖存數據和控制信息。S3C2410A CPU選取其低8位數據線來做為數據、命令的發送端，以及液晶屏數據、狀態的讀入端。這幾類信息均通過SN74ALS573B來連接到LCM19264液晶屏上。
2.2軟件設計
2.2.1設計分析
LCM192×64型液晶顯示器模塊與S3C2410A CPU模塊的連接采用直接控制方式，其特點是電路簡單，控制時序由軟件實現，可以實現高速ARM CPU與液晶顯示模塊的接口。
液晶屏的驅動控制程序軟件包括數據傳送、設置X/Y地址、液晶顯示控制等程序。
數據傳送包括初始化和將顯示數據發送到液晶屏的顯示存儲器中。
設置X/Y地址包括設置顯示起始行、設置頁面地址（即X地址）、設置Y地址。
液晶顯示控制等程序包括顯示開關控制、讀取液晶屏狀態以及讀取顯示數據等。
圖3 KS0107寫時序圖
因此，要使液晶屏正常顯示，主要實現兩個功能，一個是向與寫指令和寫數據相對應的I/O端口地址，寫入控制液晶屏工作的指令代碼和所要顯示的內容的編碼。另一個就是要用程序來控制實現KS0107的讀寫時序[5]，尤其是控制管腳E的高低電平持續時間產生液晶顯示所需的寫時序。KS0107寫操作的工作時序如圖3。
借助坐標設置指令可以對所要顯示的圖形進行準確的定位。KS0107有兩個常用指令用于設置光標的X(行)方向坐標、Y(列)方向坐標。光標出現的位置由0XB8(0~3比特位有效)和0x40(0~ 6比特位有效)分別加上一定的地址偏移量決定的。原則上在寫數據，顯示一行圖形的過程中，X(行)坐標保持不變，Y(列)坐標會自動循環加1，這樣對于靜態圖形的顯示，由于只需考慮行坐標，就很方便，但如果要動態顯示各種文字圖形，它的編程效率就不是很高。最好對X,Y向的地址偏移量都進行人為的設置，就可以精確控制圖像出現的位置。
[0XB8+(disp_x(屏幕坐標))]→X(行)向的物理坐標
[0XB8+(disp_y(屏幕坐標))]→Y(列)向的物理坐標
disp_x表示X(行)向的地址偏移量，取值范圍為0～7，也即代表顯示屏上的8行；disp_y表示Y(列)向的地址偏移量，取值范圍為0～63，也即代表顯示屏上的64列；當然在開始顯示圖形之前，由0X3F打開顯示，此外還要存入所要顯示圖形的編碼。
2.2.2LCM 硬件層原子編程
2.2.2.1LCM初始化
初始化 LCM 實現為后續寫入顯示數據做準備。
圖4 液晶屏初始化流程
寫整個 LCD 內部顯示存儲器的內容為 0x00，這樣整個 LCD 顯示空白的屏幕以達到清屏效果。
2.2.2.2 讀LCM狀態
每次讀寫LCM之前，都需要判斷LCM的上作狀態，以便能夠得到期望的結果。讀LCM狀態，就是讀LCM命令狀態寄存器，其最高位為‘1’，表示了 LCM的出于忙狀態，不能接受任何命令或者數據的寫入。在從端口讀到數據中，最高位表示了 LCM 的工作狀態，據此位即可獲得LCM狀態。
2.2.2.3 寫命令到 LCM
將一個命令字寫到指定的控制芯片的命令寄存器中(對應一個控制端口地址)。
RSR/WDB7~ DB0
10Write Command
設置頁地址即X地址時，DDRAM中8行為一頁，LCM19264液晶模塊共計64行即8頁，由最低3位地址來選擇0～7頁，讀寫數據對頁地址沒有影響，頁地址由本指令或RST信號改變，復位后頁地址為0。
2.2.2.4 寫數據到 LCM
將一個數據（就是顯示的數據）寫到指定控制芯片的 RAM 中。Y地址計算器具有自動加1功能，在每次讀／寫數據后自動加1，所以，在連續進行讀／寫數據時，不必每次都設置一次Y地址計數器。
RSR/WDB7
