基于STM32在液晶显示模块上设计的研究

韩永刚

(精电(河源)显示技术有限公司，广东河源，517000)

基于STM32在液晶显示模块上设计的研究

韩永刚

(精电(河源)显示技术有限公司，广东河源，517000)

以STM32F103C8T6为例介绍了STM32系列MCU在工业控制中的系统设计，以低功耗，易开发，高性能，低成本为特点，通过硬件接口的设计，程序编写来制作一个简单的工业控制系统，包含了对LCD控制器的控制，环境温度的监控，声控电路的实现，在工业控制及仪器仪表，消费品研发中可以参考使用。

STM32；工业控制；液晶显示模块；低功耗

0 引言

随着科技的发展，现代设备越来越智能化，LCD是人机交换中不可缺少的器件，功耗低,直观,是其主要特点，所以对MCU的要求也越来越高，功能强大，低功耗，高性能，易操作是最基本的要求，现在市面上常用的MCU功耗问题比较难解决，开发复杂STM32 系列MCU是法意半导体公司基于Cortex-M3 CPU内核的32位处理器，具有杰出的功耗控制以及众多的外设，功能比较强，使用简单，开发方便，与市面上众多的 ARM 系列MCU相比，具有比较高的性价比，低功耗。另外STM32有复用IO口重映射功能，全部引脚都可以作为中断输入，支持串口下载程序，所以在工业控制、仪器仪表、医疗、消费品市场是不错的选择。

1 MCU的选取

STM32F101C8T6(LQFP48)是STM32系列中低档的一个IC，属于中等容量基本型，芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART等多种功能，32位基于ARM核心的带64字节闪存的微控制器，有内部时钟和外部时钟可供选择，最高时钟频率达72MHz，默认内部8MHz时钟，2个DMA控制器，1个12位模数转换器，多达80个快速IO端口，8个定时器，7个通信接口，2个I2C总线接口, 2个SPI接口，12通道DMA控制器,有较多的外设方便使用，这里我们要用到的有串行外设接口(SPI)，I2C总线接口，串行 JTAG调试接口。STM32处理器采用了ARM公司V7的体系架构,速度比ARM7快1/3，功耗大约可降低1/4，也集成了分支预测，单周期乘法,硬件除法等功能，提高了处理器的数据处理能力。

2 液晶模块的选取

这里我们选用STM32F103C8T6和精电公司的COG-VL2021-02液晶显示模块为例来实现人机交换的液晶显示界面，读取当前环境温度，实现声控功能。精电公司的COG-VL2021-01 是COG类型的图形显示模组，用UC1698u来做LCD 驱动，UC1698u是ULTRACHIP公司推出的一款LCD驱动IC，可以驱动160COM*128RGB Matrix显示，标准接口有 16bit/8bit parallel buses(8080 or 6800)、4-wire SPI、3-wire SPI serial buses，使用比较方便，UC1698u包含必须的booster电路，bias电路，温度补偿电路，时序产生电路和图形数据memory。单颗IC控制驱动160*128matrix C-STN模组，支持12-bit RGB(4K色)和16-bitRGB(64K色)。

3 系统电路设计

我的方案采用直流3.3V稳定供电，可以采用三端稳压芯片LM1117-3.3将输入电压稳定到3.3V，是通过STM32做为MCU，采用8080并行端口来控制LCD驱动器UC1698u工作来实现LCD显示。因为是用CSTN 的驱动器来驱动MONO显示LCD，所以这里我选用12-bit RGB(4K色)模式，STM32和UC1698u之间可以采用多种连接方式，这里选用的COG-VL2021-02 是SPI通讯方式，而STM32本身有硬件支持 SPI通讯，所以采用直接用STM32自带的SPI来驱动LCD显示，背光亮度有MCU输出PWM信号控制。如图1所示。

4 温度监控的设计

LM75是NXP公司推出的具有I2C接口的数字温度传感器芯片，可广泛运用于系统温度管理，个人计算机，电子设备，工业控制器等方面，我们可以通过I2C总线直接从这颗IC中读出继存器中的11位二进制数据，根据公式计算，然后得出环境温度，测量温度在–55度到+127度，可实现0.125度的精度，当D10=0时，此时测得的环境温度为正值，计算公式如下：Temp value(C)=+(Temp data)0.125 C，当D10=1时，此时测得的环境温度为负值，计算公式如下：Temp value(C)=(2's complement of Temp data)0.125 C。这里我采用的是模拟I2C通讯，读出二进度数，并将温度显示在LCD显示屏上，可以用硬件I2C协议来实现，也可以通过模拟I2C时序来实现，硬件连接如下图2。

图1 系统电路设计图

5 结论

通过实验的验证，达到了预期目的，实现了灵活控制，STM32系列MCU应用简单，操作方便，容易配置，方便开发，硬件接口简单，稳定性好，响应速度快，易于维护及修改。本文从软件和硬件两方面着手，祥细说明了在工业仪表上的使用方法。

图2 硬件连接图

[1]李维諟,郭强编著.液晶显示应用技术[M].电子工业出版社. ISBN: 9787505348837.

[2]Joseph Yiu.The Defi nitive Guide to the ARM Cortex-M3. ISBN: 978-0-7506-8534-4.

[3]周立功.Cortex-M3 技术参考手册[M].广州周立功单片机发展有限公司.

[4]孙林军,贺锋涛, 基于STM32控制液晶的接口实现[J], 电视技术,2013,37(1).

[5]李壮辉,朱清慧,任拥伟. 液晶显示应用控制系统设计与实现[J]. 液晶与显示, 2013,28(6): 889-894.

[6]邸兴,陈贝,韩俊,基于STM32的便携式人机界面系统.电子设计工程, 2011.3(19), 94-97.

Base on STM32 MCU design and drive on LCD module

Han Yonggang
(Varitronix Group co., LTD.,Heyuan Guangdong,517000)

By way of example of STM32F101C8T6 STM32 series MCU is introduced in the application of industrial control system, with a low power consumption, easy development, low cost as the characteristic, through the design of the hardware interface and programming to create a simple industrial control system, includes the control of the LCD controller UC1698u, environment temperature monitoring, acoustic control circuit implementation, in the industrial control and instrumentation, consumer can refer to use in the research and development.

STM32; Industrial control; LCD display module; low power consumption