引言

ARM处理器凭借其强大的功能、极低的功耗、较小的封装广泛应用于门禁、无线抄表、智能温控等小型系统中，在这些系统中人机交互界面一般由LCD完成，但是通常LCD在显示亮度、环境适应等方面存在缺陷，所以越来越多新技术新产品逐渐出现，OLED就是一种。本文介绍了一种基于OLED的显示器VGS12864E的结构原理，给出了其在ARM7微处理器LPC2138系统应用中的硬件连接和具体程序设计。

系统简述

LPC2138简介

LPC2138是基于支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16 位ARM7TDMI-S CPU 的微控制器，带有512 KB高速Flash和32KB的SRAM。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16 位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。
LPC2138内含2个32位定时器、2个10位8路ADC、10位DAC、PWM通道和47个GPIO以及多达9个边沿或电平触发的外部中断，它还具有多个串口，包括2个16C550工业标准UART、2个高速I 2 C接口（400kbit/s）、SPITM和SSP（具有缓冲功能，数据长度可变）。
较小的封装和极低的功耗使LPC2138可理想地用于工业控制和医疗等小型系统中，如访问控制和POS机、通信网关、协议转换器、软modem、声音辨别和低端成像等等。

VGS12864E结构原理

VGS12864E是128列×64行点阵单色OLED图形字符显示模块，由于其采用有机发光技术，无需背光源，所以与传统LCD相比在阳光照射下更能呈现清晰的图像和数据，另外它还具有高亮度、高对比度、宽视角、低驱动电压和高发光效率等优越的特性，较宽的温度范围（存储温度：?30℃~80℃，工作温度：?20℃~70℃）也能适应更恶劣的环境。
VGS12864E使用两片列驱动控制器，分别驱动1-64列和65-128列和一片有64行输出的行驱动器，内藏64×64显示数据RAM，RAM中每位数据对应屏上一个点的亮、暗，其结构如图1所示：它把一个半屏分成了按行的八页，因为每个字节的数据按低位（LSB）在上，高 位（MSB）在下的结构排列，所以在提取字库的时候，需要设置取字模的方式为：纵向取模，字节倒序。

VGS12864E具有非常简洁的指令系统，指令如表1所示。

表1:VGS12864E指令表（略）

图1 VGS12864E的RAM结构(略)

系统硬件结构

VGS12864E共有20个引脚，功能定义如表2，它与LPC2138的连接如图2所示。尽管LPC2138的I/O口可以承受5V的输入电压，但是其输出的高电平电压不能驱动VGS12864，所以在它们中间需要加一个电平转换芯片。本系统电平转换采用IDT74FCT164245T芯片，它是基于高速CMOS技术的16位3.3V到5V的双向转换口（其中P1.28口负责数据方向的控制）。

表2:VGS12864E引脚定义（略）

图2 VGS12864E与LPC2138连接示意图（略）


程序设计

对VGS12864E的各种操作都是通过其指令系统完成的，通过控制脚的高低电平和数据口的数据来完成各种操作。显示时一般需要设置列地址和页地址，然后进行相应的读写操作（在写操作前都要读“忙”状态），最后根据需要进行相应的循环。在同页内，列地址在执行完读写操作后自动加一。

本文程序有如下宏定义：
#define uint32 unsigned int
#define uint16 unsigned short
#define uchar unsigned char

#define DIS_DIR 1<<24 //P1.24
#define DIS_DI1<<28 //P0.28
#define DIS_RW1<<29 //P0.29
#define DIS_E1<<30 //P0.30
#define DIS_CS21<<31 //P0.31
#define DIS_CS11<<16 //P1.16

读“忙”状子程序

在对VGS12864E的各种写操作执行之前都需要进行读“忙”操作，防止在“忙”状态下“写”操作的不正确执行，程序代码如下：

void read_status()

{ uchar busy;

uchar temp;

IOCLR0 = DIS_DI; //选择"指令"寄存器
IOSET0 = DIS_RW; //选择"读"操作
IOCLR1 = DIS_DIR; //控制电平转换方向
do
{ IOPIN0 = (IOPIN0 & 0xFFFFFF00) | 0xff;
IOSET0 = DIS_E;
busy=(IOPIN0 & 0xff);
IOCLR0 = DIS_E; //使能操作
temp=busy & 0x80;
}while(temp!=0); //忙则继续循环
IOSET1 = DIS_DIR; //控制电平转换方向

}

写指令子程序

// 对左半屏写指令操作，右半屏操作只需要改变片选电平（DIS_CS1、DIS_CS2）

void wr_command1()

{

IOCLR1 = DIS_CS1; //选择左半屏
IOSET0 = DIS_CS2;
read_status(); //读"忙"状态
IOSET0 = DIS_DI; //选择"写"操作
IOCLR0 = DIS_RW; //选择"指令"寄存器
IOPIN0 = (IOPIN0 & 0xFFFFFF00) | com; //送指令
IOSET0 = DIS_E; //使能操作
IOCLR0 = DIS_E;

}

写数据子程序

//对左半屏写数据操作，右半屏操作只需要改变片选电平（DIS_CS1、DIS_CS2）

void wr_data1()
{

IOCLR1 = DIS_CS1; //选择左半屏
IOSET0 = DIS_CS2;
read_status(); //读"忙"状态
IOSET0 = DIS_DI; //选择"写"操作
IOCLR0 = DIS_RW; //选择"数据"寄存器
IOPIN0 = (IOPIN0 & 0xFFFFFF00) | dat;//送数据
IOSET0 = DIS_E; //使能操作
IOCLR0 = DIS_E;

}

其他子程序

//OLED初始化子程序
void init_OLED()
{

com =0xc0; //第"0"行开始显示
wr_command1();
wr_command2();
com =0x3f; //打开OLED显示
wr_command1();
wr_command2();

}

//清屏程序
void clear_prog(void)
{

for(i=0;i<8;i++)
{
com =(0xb8+i); //页面地址设置
wr_command1(); wr_command2();
com =0x40; //列地址设置
wr_command1();
wr_command2();
for(j=0;j<64;j++)//在一页内，列地址自动增加
{

dat=0x00;
wr_data1();//写RAM都为0，这样完成清屏
}
}

}

//汉字显示标准函数：把屏幕分成0，1，2，3四行和64列进行汉字的显示，每个汉字占两//行，字库数据通过指针进行传递

void display(uchar hang,uchar lie,uchar *p_dis_data)
{

for(page=hang;page<hang+2;page++)
{
uchar m;
com=(0xb8 + page); //页面地址设置
wr_command1();
com=0x40+lie; //列地址设置
wr_command1();
f or(m=0;m<64;m++)//显示大小根据实际情况 进行改变 {
dat=*p_dis_data;
wr_data1();
p_dis_data++;
}
}

}

结束语

VGS12864E使用简单，而且相对LCD可以适应恶劣的环境，所以在工业控制、军事等方面都有广泛应用。由于需要通过字模软件设计界面，增强设计灵活性的同时也提高了设计复杂界面的难度，而且生成字库需要占用大量存储空间。而LPC2138是基于ARM7核心的微控制器，配合VGS12864E可以组成非常通用的小型显示控制系统。