ЖК-модули 12864 на ST7920: подключение и команды

Питание

Контроллер работает от напряжения от 2,7 до 5,5 В и потребляет около 450 мкА при 5 В (в режиме ожидания — до 30 мкА). Напряжение для ЖК-панели, до 7 В, делает встроенный удвоитель. Модули 12864 обычно рассчитаны на 5 В, поэтому подключаются к Arduino Uno без согласования уровней; контраст регулируют подстроечным резистором на плате модуля.

Интерфейсы

Вывод PSB выбирает интерфейс: высокий уровень — параллельный, низкий — последовательный.

Параллельный режим устроен как у HD44780: RS выбирает регистр команд или данных, RW — запись или чтение, E стробирует передачу, а 8- или 4-битный режим задаёт бит DL команды установки функции.

Последовательный режим

В последовательном режиме модуль только принимает данные — прочитать флаг занятости нельзя. Вывод CS здесь активен высоким уровнем; если модуль на шине один, CS по даташиту можно подтянуть к питанию, и останутся две линии: SID и SCLK. Такт SCLK формирует микроконтроллер, внутренний генератор контроллера с ним не связан.

Каждая передача начинается со стартового байта: пять единиц, бит RW (0 — запись), бит RS (0 — команда, 1 — данные) и ноль. Затем каждый байт делится на полубайты, и каждый полубайт дополняется четырьмя нулями:

1 1 1 1 1 RW RS 0 | D7 D6 D5 D4 0 0 0 0 | D3 D2 D1 D0 0 0 0 0
 стартовый байт       старший полубайт        младший полубайт

Так команда 0Ch (включить дисплей) передаётся тремя байтами: F8h 00h C0h, а символ «A» (41h) — байтами FAh 40h 10h. Между командами нужно выдерживать время выполнения: внутреннего буфера команд у ST7920 нет.

Команды

Набор команд переключается битом RE команды установки функции. Основной набор (RE = 0) почти повторяет команды HD44780:

Время выполнения указано для частоты генератора 540 кГц. Расширенный набор (RE = 1) включается командой 34h (8 бит) и даёт режим ожидания, вертикальную прокрутку, инверсию строк и графику: следующая за ней 36h включает графику, 34h — выключает. Команда 80h | Y, а за ней 80h | X задают адрес в GDRAM.

Текст

Знаки выводятся записью их кодов в DDRAM. Одна позиция DDRAM — 16 точек по ширине: в неё помещается один иероглиф 16 × 16 или два знака латиницы 16 × 8. Даташит задаёт адреса строк: первая — 80H–8FH, вторая — 90H–9FH и отмечает, что один ST7920 показывает две строки. Строка контроллера — это 16 позиций, то есть 256 точек, а экран модуля 128 × 64 собран из двух половин по 128 точек. Поэтому на модуле видны четыре строки по 8 позиций:

Например, чтобы написать текст с начала третьей строки, отправляют команду 88h, а затем коды знаков.

Графика

Графическая память GDRAM — 64 × 256 бит. Её адресуют 16-битными словами: вертикальный адрес Y (0–63), горизонтальный X (0–15), за каждый адрес — два байта данных, старший первым. После записи слова горизонтальный адрес увеличивается сам, а после 15 возвращается к нулю — вертикальный адрес при этом не меняется, его надо задавать для каждой строки заново.

Порядок записи одного слова:

1. 34h, затем 36h — расширенный набор команд и включение графики. Даташит запрещает менять биты DL, RE и G одной командой: сначала переключают набор (RE), потом графику (G).
2. 80h | Y — вертикальный адрес.
3. 80h | X — горизонтальный адрес.
4. Два байта данных: D15–D8, затем D7–D0.

Как и в тексте, в модуле 128 × 64 используется 32 строки GDRAM по 256 точек: слова X = 0–7 — верхняя половина экрана, X = 8–15 при тех же Y — нижняя. Полный кадр — 32 · 16 слов по 2 байта, 1024 байта, и при записи по последовательному интерфейсу с паузами на выполнение команд он передаётся заметно медленнее, чем у OLED-дисплеев на SSD1306. Поэтому графические библиотеки для ST7920, например U8g2, рисуют в копии экрана в памяти микроконтроллера (целиком или по частям) и затем переписывают её в GDRAM.