隨著液晶技術(shù)的日益成熟，液晶顯示器在顯示技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前LCD顯示技術(shù)已經(jīng)成為新一代平板技術(shù)顯示技術(shù)的主流。LCD顯示屏幕主要包括液晶屏幕，驅(qū)動(dòng)電路以及控制驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)?！　♂t(yī)療設(shè)施（如血糖儀和血壓監(jiān)護(hù)儀），LCD字段式驅(qū)動(dòng)器無所不正在，致使正在某些型號(hào)的汽車外都無其身影。簡直所無MCU廠商都提供LCD驅(qū)動(dòng)功效，那類從事方案已經(jīng)使用了相當(dāng)長的時(shí)間。既然該技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)好久了，人們大概很難想象它還會(huì)無什么創(chuàng)新了，不過，本文將沉點(diǎn)介紹那一成熟技術(shù)新出現(xiàn)的令人沖動(dòng)的功效，并談?wù)勀切┬鹿πУ靡詫?shí)現(xiàn)的背后故事。

　　血糖儀什么時(shí)間用LCD 字段式驅(qū)動(dòng)器的新方式，血糖儀什么時(shí)間用很少無廠商測驗(yàn)測驗(yàn)將電阻器梯形電路（resistordder）轉(zhuǎn)移到器件內(nèi)部。那類電阻器梯形電路要經(jīng)過劣化才能讓給定的顯示器得到功耗和比擬度。內(nèi)部梯形電路能合外滿腳尺度顯示器的要求，但可能難以滿腳所無系統(tǒng)的要求。創(chuàng)新技術(shù)使用高位值電阻器或可編程電阻器梯形電路來劣化功耗，并用動(dòng)態(tài)可控的緩沖器來從事驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度問題。那類緩沖器可主動(dòng)封閉，從而正在像素電壓到達(dá)目標(biāo)值后節(jié)約功耗，并讓低驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度輸出保持該狀態(tài)。該特性能節(jié)省外部組件，削減對(duì)器件上數(shù)量有限的寶貴引腳的占用，同時(shí)還能提供微調(diào)偏放電路的全部優(yōu)勢，從而實(shí)現(xiàn)的功耗和比擬度。

　　圖 1:MCU/SoC 中典型的 LCD 字段式控制器與新方法的對(duì)比。

　　傳統(tǒng)方法

　　A   需要外部組件和少數(shù)引腳的偏置電路。

　　B   1:LCD 引腳為多功能多路復(fù)用。

　　B.2:通常 4 個(gè) 公共端（common） 限制總像素驅(qū)動(dòng)功能。

　　新方法

　　A 內(nèi)部偏置電路節(jié)省了引腳和組件數(shù)量，支持提高公共端的更多偏置級(jí)。

　　B  1:任何引腳都能是字段或公共端引腳，方便的布局/引腳分配。

　　創(chuàng)新之一：可編程電阻器梯形電路

　　很少有廠商嘗試將電阻器梯形電路轉(zhuǎn)移到器件內(nèi)部。這種電阻器梯形電路要經(jīng)過優(yōu)化才能讓給定的顯示器獲得功耗和對(duì)比度。內(nèi)部梯形電路能折中滿足標(biāo)準(zhǔn)顯示器的要求，但可能難以滿足所有系統(tǒng)的要求。創(chuàng)新技術(shù)使用高位值電阻器或可編程電阻器梯形電路來優(yōu)化功耗，并用動(dòng)態(tài)可控的緩沖器來解決驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度問題。這種緩沖器可自動(dòng)關(guān)閉，從而在像素電壓達(dá)到目標(biāo)值后節(jié)約功耗，并讓低驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度輸出保持該狀態(tài)。該特性能節(jié)省外部組件，減少對(duì)器件上數(shù)量有限的寶貴引腳的占用，同時(shí)還能提供微調(diào)偏置電路的全部優(yōu)勢，從而實(shí)現(xiàn)的功耗和對(duì)比度。

　　創(chuàng)新之二：在每個(gè)引腳放置多路復(fù)用器

　　器件總是具有固定的引腳分配是在 MCU 和 SoC 上進(jìn)行 LCD 字段式驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)普遍現(xiàn)象。這就是說，某些引腳定義為公共端 （COM），而某些引腳則定義為不同的段 （SEG） 輸出。此外，器件在這些引腳上會(huì)有某些其他 MCU 功能，如 UART 和 SPI 信號(hào)等。因此，設(shè)計(jì) LCD 系統(tǒng)通常都是不容易的。而關(guān)鍵就在于識(shí)別引腳，在不影響 MCU 關(guān)鍵功能的前提下驅(qū)動(dòng)必需的像素，同時(shí)還要保證 PCB 布局和固件的簡單性。

　　MCU 和 SoC 使用 m 到 n 多路復(fù)用器 （Mux），這里的 m 是指所支持的全部像素，而 n 是指段引腳（圖 1:傳統(tǒng)方法）。新方法則在每個(gè)引腳上放置 mux（圖 1:新方法）。這樣，Mux 的 p到 1 會(huì)小得多，其中 p 是指支持的偏置等級(jí)。這就使任何引腳都能成為公共端或段，從而為設(shè)計(jì)人員提供實(shí)施不同功能的靈活性。此外，這種邏輯還可作為焊盤邏輯的一部分，不需要額外占用硅片區(qū)域，即盡可能減少成本方面的影響。

　　使用可編程的電阻器梯形電路（創(chuàng)新之一）可讓添加更多偏置級(jí)的工作得以簡化，而且無需使用更多引腳，也不會(huì)影響功耗。在每個(gè)引腳上放置 mux（創(chuàng)新之二）可以簡化輸出更多偏置級(jí)。上述兩種創(chuàng)新方法相結(jié)合，可以更方便地支持較高的偏置級(jí)，這樣，我們就能使用更多公共端或背板。有了更多公共端或背板，就能驅(qū)動(dòng)更多 LCD 像素或用更少的引腳驅(qū)動(dòng)相同數(shù)量的 LCD 像素。以帶有52個(gè)引腳的 MCU 或 SoC進(jìn)行 LCD驅(qū)動(dòng)為例，如果支持 4 個(gè)公共端，那么系統(tǒng)多可驅(qū)動(dòng) 192 個(gè)像素（48 段 x 4 公共端）。不過，如果 MCU 或SoC 支持 16 個(gè)公共端，那么相同的 52 個(gè)引腳就能驅(qū)動(dòng) 576 個(gè)像素（36 段 x 16 公共端）。如果要驅(qū)動(dòng)的像素?cái)?shù)量較少，則可減少引腳數(shù)量，這就是說，設(shè)計(jì)人員可使用引腳數(shù)量較少的 MCU,以求降低系統(tǒng)成本?？芍匦露ㄎ坏?LCD 引腳還能隨之帶來另一個(gè)優(yōu)勢，即能向多個(gè)引腳輸出相同的公共端信號(hào)，這樣可非常簡單地驅(qū)動(dòng)需要較高驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的大型顯示器。

　　創(chuàng)新之三：圖形用戶界面

　　如果您曾經(jīng)開發(fā)過驅(qū)動(dòng) LCD 字段式顯示器的固件，那么您一定會(huì)了解這項(xiàng)工作的繁瑣程度。您需要手動(dòng)將每個(gè)像素映射到段和公共端交叉處，識(shí)別 MCU 寄存器映射中相應(yīng)的控制位，然后再編寫控制每個(gè)寄存器映射的函數(shù)。如果需要對(duì)成百上千的像素進(jìn)行上述處理的話，顯然會(huì)非常費(fèi)時(shí)，而且容易出錯(cuò)。完成這項(xiàng)工作往往至少需要幾天的時(shí)間。而隨著軟件的發(fā)展，上述這種需要大量人力的工作已經(jīng)被時(shí)代所淘汰了。通過簡單易用的圖形用戶界面，我們所做的工作可以得到大幅簡化。例如，塞普拉斯全新 PSoC Creator 軟件的圖形界面只需在 PSoC 3 器件中拖放各種 LCD 對(duì)象就能創(chuàng)建任意類型的顯示器。一旦顯示器創(chuàng)建完成，每個(gè)像素就能被拖放到縱橫交叉處進(jìn)行分配。分配完成后，軟件就能生成必需的固件 API,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與主應(yīng)用的集成。這樣，圖形用戶界面就能將數(shù)天的圖形化配置工作縮短到一個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成，從而節(jié)約寶貴的工程設(shè)計(jì)資源。

　　圖2:PSoC Creator 軟件中像素的簡化映射

　　固然很多設(shè)計(jì)職員還會(huì)繼續(xù)沿用此前已經(jīng)使用過有數(shù)次的LCD驅(qū)動(dòng)開拓方式，但新的技術(shù)發(fā)展為LCD字段式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來了全新的設(shè)計(jì)方式。那類創(chuàng)新技術(shù)使設(shè)計(jì)職員能得到以下優(yōu)勢：（1）節(jié)省天生偏放電壓所需的引腳和外部無流組件；（2）任何引腳都能做為段或大眾端，從而簡化PCB結(jié)構(gòu)，并能限度地使用板載外設(shè)；（3）將大眾端信號(hào)輸出到多個(gè)引腳，以提升驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，并能用單個(gè)器件驅(qū)動(dòng)更大的顯示器；（4）驅(qū)動(dòng)更多大眾端（多達(dá)16個(gè)），以增添驅(qū)動(dòng)的像素?cái)?shù)量，或以較少的引腳驅(qū)動(dòng)不異的像素?cái)?shù)量；（5）大幅縮短LCD字段式驅(qū)動(dòng)固件開拓所需時(shí)間。