안녕하세요 고군입니다~
이번 시간에는 텍스트LCD에 대하여 알아보고 AVR을 사용하여 화면을 표시해보도록 하겠습니다.
LCD는 저렴한 가격으로 인해 산업현장에서는 아직도 많이 사용되고 있으며, 표시(Display)장치와 구동(Driver)장치가 하나로 되어 있습니다.
LCD는 8문자 x 2라인, 16 x 2, 16 x 4, 20 x2, 40 x 2라인 등 많은 종류가 있는데 여기서는 16 x 2 LCD에 대해 알아보겠습니다.
[그림1] LCD 모듈구조 및 외형
핀 번호 |
기호 |
기 능 |
|
1 |
Vss |
0V |
전원 |
2 |
VDD |
5V |
|
3 |
VL |
VR 10k |
|
4 |
RS |
H : 데이터, L : 인스트력션 |
|
5 |
R / /W |
H : 리드, L : 라이트 |
|
6 |
E1 |
H : 인에이블 신호 |
|
7 |
D0 |
데이터 버스 4비트 사용시 : D4~D7만 사용 상위 4비트 하위 4비트 8비트 사용시 : D0~D7사용 |
|
8 |
D1 |
||
9 |
D2 |
||
10 |
D3 |
||
11 |
D4 |
||
12 |
D5 |
||
13 |
D6 |
||
14 |
D7 |
||
15 |
A |
LDE 백라이트 전원 |
|
16 |
K |
||
LCD 핀 기능
▶ VSS
LCD에 전원을 인가하는 단자로, 0V(GND)에 연결합니다.
▶ VDD
LCD에 전원을 인가하는 단자로, +5V에 연결합니다.
▶ VL
LCD의 밝기를 조절하는 단자로서, 10kΩ의 가변 저항을 연결하여 밝기를 조정합니다. 밝기 조정을 하지 않으려면 GND에 연결합니다.
▶ RS(Register Select)신호, 핀4
입력 신호를 받는 단자로서 액정 표시 모듈에 데이터 혹은 명령을 읽기/쓰기할 때 사용합니다.
▶ R / /W(Read/Write) 신호, 핀5
입력 신호로서 액정 표시 모듈에 데이터 혹은 명령을 라이트/리드할 때 사용합니다. 리드/라이트 신호 사양은 LCD 제조 회사마다 조금씩 다르다는 것을 유의하여야 합니다.
▶ E1(Enable) 신호, 핀6
이 신호는 Active High입니다. 이것은 GAL 16V8의 입력 어드레스 라인을 조합하여 생성해낸 출력 어드레스 라인을 이용하여 LCD 인에이블 신호를 선택하도록 합니다.
▶ D0~D7(Data Bus)
데이터 버스로서 CPU와 LCD 사이에 데이터를 주고받기 위한 데이터 버스입니다. 만약 4비트를 사용할 경우에는 D4~D7만 사용합니다.
▶ A
백 라이트의 전원 단자로서 IN4001(다이오드)을 연결하여 전압을 강하시켜서 사용합니다.
▶ K
백 라이트의 전원 단자로서 GND에 연결합니다.
1. LCD 제어기의 내부 구성
명령(Instruction)과 데이터(Data)를 위한 2개의 레지스터, BF(Busy Flag), AC(Address Counter), 문자발생램(CGRAM), 문자발생롬(CGROM), 데이터표시램(DDRAM)이 있습니다.
(1) 레지스터(Register)
▶명령레지스터(IR): DDRAM과 CGRAM에 대한 어드레스와 클리어, 커서시프트 등 제어명령을 보유
▶데이터레지스터(DR): DDRAM과 CGRAM에 쓴 데이터나 읽은 데이터를 일지적으로 저장
레지스터 선택방법: RS(4번핀)과 R/W(5번핀)을 사용하여 선택
RS=0, R/W=0 : IR쓰기(각종 제어 명령 쓰기)
RS=0, R/W=1 : BF읽기, AC읽기
RS=1, R/W=0 : DR쓰기
RS=1, R/W=1 : DR읽기
(2) 비지 플래그(Busy Flag : BF)
1이면 LCD의 콘트롤러가 동작 중으로 명령 수행 불능, 0이면 다음 명령 수행 가능 표시
(3) 어드레스 카운터(Address Counter : AC)
DDRAM과 CGRAM의 주소를 지정할 때 사용하는데 IR에 주소 정보를 쓰면 주소 정보가 AC로 전송되고 DDRAM이나 DDROM에 데이터를 쓰면 AC는 자동으로 +1혹은 -1이 됩니다..
RS |
R/W |
동작 기능 |
0 |
0 |
IR을 선택하여 제어 명령 쓰기 |
0 |
1 |
D7로부터 비지 플래그를 읽기/어드레스 카운터를 D0~D6으로부터 읽기 |
1 |
0 |
DR 선택하여 데이터 값을 쓰기(DR에서 DD RAM 혹은 CG RAM로) |
1 |
1 |
DR 선택하여 데이터 값을 읽어 오기(DD RAM 혹은 CG RAM에서 DR로) |
(4) 표시 데이터 RAM(Display Data RAM : DD RAM)
80x8비트 용량으로 80개의 8비트 아스키코드를 저장할 수있다. 0x00-0F 주소가 LCD 1행의 1-16번째, 0x40-4F 주소가 LCD 2행의 1-16번째 문자로 표시됩니다.(1행 2행의 번호 불연속임에 주의해야 한다.)
(5) 문자 발생 ROM(Character Generator ROM : CG ROM)
사용자가 자유로이 문자를 만들 때 사용하는 램으로 5x7은 8개, 5x10은 4개 만들어 저장 가능합니다.
(6) 문자 발생 RAM(Character Generator RAM : CG RAM)
5x7, 5x10 도트의 문자를 내장하고 있다. 특수기호, 숫자, 영문자의
문자코드는 아스키코드와 일치합니다.
[그림2] CGROM 문자코드와 문자 패턴사이의 대응관계
[그림3] CGRAM 어드레스, DDRAM와 CGROM 사이의 관계
2. LCD 명령어
실제 텍스트 LCD를 제어 할 때 사용되는 명령어의 상세한 모드 설정과 사용 방법에 대한 내용은 아래 표에 나타나 있습니다.
텍스트 LCD 명령 표
(1) 디스플레이 클리어(Clear Display)
RS=R/W=0, DB=0b00000001, 실행시간 1.64msec, 표시내용을 소거하고 커서는 홈(1행1열, 0번지)로 돌아감, DDRAM에 스페이스코드(0x20)가 쓰여지고 AC=0으로 됩니다.
RS |
R/W |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
(2) 홈 리턴(Return Home)
RS=R/W=0, DB=0b0000001x, 실행시간 1.64msec, DDRAM의 AC=0x00로 세트되어 커서가 홈으로 가며 DDRAM의 내용은 변동 없습니다.
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | - |
(3) 엔트리 모드 설정(Entry Mode Set)
커서의 이동방향과 표시 내용의 시프트 여부 설정, 실행시간 0.04msec
RS=R/W=0, DB=0b00000101 : DDRAM에 데이터를 써넣은 후 표시 전체를 좌로 이동, 커서는 이동 안합니다.
RS=R/W=0, DB=0b00000111 : DDRAM에 데이터를 써넣은 후 표시 전체를 우로 이동, 커서는 이동 안합니다.
RS=R/W=0, DB=0b00000100 : 표시를 이동하지 않고 AC를 감소시키고 커서가 좌측으로 이동하게 합니다.
표시를 이동하지 RS=R/W=0, DB=0b00000110 : 않고 AC를 증가시키고 커서가 우측으로 이동하게 합니ㅏㄷ
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I/D | S |
(4) 디스플레이 제어(Display On/Off Control)
커서나 전체표시의 온오프제어 및 커서위치 문자의 깜박임 제어, 실행시간 0.04msec RS=R/W=0, DB=0b00001dcb : d=1일때 전체 온, c=1 커서 온, b=1 커서 위치 문자 점멸합니다.
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B |
(5) 커서 또는 디스플레이 시프트(Cursor or Display Shift)
DDRAM의 내용을 변경시키지 않은 상태에서 커서를 움직이거나 전체문자를 이동, 실행시간0.04msec
RS=R/W=0, DB=0b000100xx : AC를 1감소시키고 커서를 좌로 이동
RS=R/W=0, DB=0b000101xx : AC를 1증가시키고 커서를 우로 이동
RS=R/W=0, DB=0b000110xx : 모든 표시와 커서를 좌로 이동
RS=R/W=0, DB=0b000111xx : 모든 표시와 커서를 우로 이동
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S/C | R/L | - | - |
(6) 기능 설정(Function Set)
표시행수와 문자 폰트, 인터페이스 길이를 설정, 실행시간 0.04msec
RS=R/W=0, DB=0b0011NFxx : 8비트 인터페이스
RS=R/W=0, DB=0b0010NFxx : 4비트 인터페이스
여기에서 NF=00(1행 5x7 폰트), NF=01(1행 5x10 폰트), NF=1x(2행 5x7 폰트)
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | N | F | - | - |
(7) CGRAM 어드레스 설정(Set CGRAM Address)
CGRAM의 6비트 주소를 설정, 설정 후 전송 데이터는 CGRAM의 데이터로 취급됨, 실행시간 0.04msec RS=R/W=0, DB=0b01xxxxxx : xxxxxx 부분의 값이 AC로 설정됩니다.
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 0 | 1 | AC(Address Counter) | |||||
(8) DDRAM 어드레스 설정(Set DDRAM Address)
DDRAM의 7비트 주소를 설정, 설정 후 전송 데이터는 DDRAM의 데이터로 취급됨, 실행시간 0.04msec RS=R/W=0, DB=0b1xxxxxxx : xxxxxxx 부분의 값이 AC로 설정됨
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | 1 | AC(Address Counter) | ||||||
(9) 비지 플래그와 어드레스 읽기(Read Busy Flag & Address)
BF의 값이나 AC의 값을 읽어 들인다. 실행시간 0.04msecRS=0, R/W=1 : DB7이 BF의 값이고 DB6-0가 AC값입니다.
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 1 | BF | AC(Address Counter) | ||||||
(10) CGRAM 또는 DDRAM에 데이터 쓰기(Write Data to CGRAM or DDRAM)
이전에 주소가 설정된 램에 쓰고 엔트리 모드에 따라 주소값이 +1 혹은 -1 RS=1, R/W=0 : 기능설정의 인터페이스 길이에 따라 DB를 통해 쓴다.
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
1 | 0 | Write Data | |||||||
(10) CGRAM 또는 DDRAM에 데이터 읽기(Read Data from CGRAM or DDRAM)
읽기 전에 주소설정 명령을 해야 함, 안 그러면 두 번째 데이터부터 유효 RS=1, R/W=1 : 기능설정의 인터페이스 길이에 따라 DB를 통해 읽습니다.
RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
1 | 1 | Read Data | |||||||
3. LCD 초기화
텍스트 LCD를 작동시키기 위해서는 위와 같은 초기화 과정이 필요합니다. 위 그림은 데이타시트에서 발취해 놓은 것으로 제조사마다 차이는 있을 수 있으나 거의가 비슷하다고 생각하시면 됩니다. 프로그램 상에는 아래와 같은 순서로 코드를 넣어 초기화 시켜주면 되는데 중간에 지연시간에 주의해서 작성해야 합니다.
|
4. 텍스트LCD 제어에 사용되는 디지털 출력 레지스터
텍스트LCD 제어를 위한 입/출력 관련 레지스터
DDRx 레지스터는 포트의 입출력 방향을 결정하는 레지스터이며 DDRxndml 비트값이 0이면 입력, 1이면 출력으로 설정됩니다. Atmega128에서 레지스터는 0~7번까지 8비트가 존재합니다. PORTx 레지스터는 포트에 출력할 논리 값을 저장하는 레지스터이며 x는 포트명입니다. PINx는 DDRx레지스터, PORTx 레지스터 등과는 달리 포트의 논리를 읽을 수 있는 어드레스이면 x는 포트명입니다.
5. AVR 연습용 메인 키트에서 동작시켜 보기
텍스트 LCD 출력 장치 실험을 위한 회로 연결
>>> (예제 1.) 텍스트 LCD의 어드레스 카운터를 설정하여 문자열을 텍스트LCD에 출력하기.
[단계 1] AVR Studio4로 Project를 생성하고, C언어 소스 작성하기 링크
AVR Studio4 편집 화면에 아래 C언어 소스 프로그램을 작성하여 화일명.c로 저장합니다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 | // ATmega128의 레지스터 등이 정의되어 있음 #include <avr/io.h> // _delay_ms() 함수 등이 정의되어 있음 #include <util/delay.h> #define sbi(x, y) (x |= (1 << y)) // x의 y 비트를 설정(1) #define cbi(x, y) (x &= ~(1 << y)) // x의 y 비트를 클리어(0) // CON 포트는 포트 C와 연결됨을 정의 #define LCD_CON PORTC // DATA 포트는 포트 A와 연결됨을 정의 #define LCD_DATA PORTA // DATA 포트의 출력 방향 설정 매크로를 정의 #define LCD_DATA_DIR DDRA // DATA 포트의 입력 방향 설정 매크로를 정의 #define LCD_DATA_IN PINA // RS 신호의 비트 번호 정의 #define LCD_RS 0 // RW 신호의 비트 번호 정의 #define LCD_RW 1 // E 신호의 비트 번호 정의 #define LCD_E 2 // 텍스트 LCD로 부터 상태(명령)를 읽는 함수 unsigned char LCD_rCommand(void){ unsigned char temp=1; LCD_DATA_DIR = 0X00; cbi(LCD_CON, LCD_RS); // 0번 비트 클리어, RS = 0, 명령 sbi(LCD_CON, LCD_RW); // 1번 비트 설정, RW = 1, 읽기 sbi(LCD_CON, LCD_E); // 2번 비트 설정, E = 1 _delay_us(1); temp = LCD_DATA_IN; // 명령 읽기 _delay_us(1); cbi(LCD_CON, LCD_E); // 명령 읽기 동작 끝 LCD_DATA_DIR = 0XFF; _delay_us(1); return temp; } // 텍스트 LCD의 비지 플래그 상태를 확인하는 함수 char LCD_BusyCheck(unsigned char temp){ if(temp & 0x80) return 1; else return 0; } // 텍스트 LCD에 명령을 출력하는 함수 - 단, 비지플래그 체크하지 않음 void LCD_wCommand(char cmd){ cbi(LCD_CON, LCD_RS); // 0번 비트 클리어, RS = 0, 명령 cbi(LCD_CON, LCD_RW); // 1번 비트 클리어, RW = 0, 쓰기 sbi(LCD_CON, LCD_E); // 2번 비트 설정, E = 1 LCD_DATA = cmd; // 명령 출력 _delay_us(1); cbi(LCD_CON, LCD_E); // 명령 쓰기 동작 끝 _delay_us(1); } // 텍스트 LCD에 명령을 출력하는 함수 - 단, 비지플래그 체크함 void LCD_wBCommand(char cmd){ while(LCD_BusyCheck(LCD_rCommand())) _delay_us(1); cbi(LCD_CON, LCD_RS); // 0번 비트 클리어, RS = 0, 명령 cbi(LCD_CON, LCD_RW); // 1번 비트 클리어, RW = 0, 쓰기 sbi(LCD_CON, LCD_E); // 2번 비트 설정, E = 1 LCD_DATA = cmd; // 명령 출력 _delay_us(1); cbi(LCD_CON, LCD_E); // 명령 쓰기 동작 끝 _delay_us(1); } // 텍스트 LCD를 초기화하는 함수 void LCD_Init(void){ _delay_ms(100); // 비지 플래그를 체크하지 않는 Function Set LCD_wCommand(0x38); _delay_ms(10); // 비지 플래그를 체크하지 않는 Function Set LCD_wCommand(0x38); _delay_us(200); // 비지 플래그를 체크하지 않는 Function Set LCD_wCommand(0x38); _delay_us(200); // 비지 플래그를 체크하는 Function Set LCD_wBCommand(0x38); // 비지 플래그를 체크하는 Display On/Off Control LCD_wBCommand(0x0c); // 비지 플래그를 체크하는 Clear Display LCD_wBCommand(0x01); } // 텍스트 LCD에 1바이트 데이터를 출력하는 함수 void LCD_wData(char dat){ while(LCD_BusyCheck(LCD_rCommand())) _delay_us(1); sbi(LCD_CON, LCD_RS); // 0번 비트 설정, RS = 1, 데이터 cbi(LCD_CON, LCD_RW); // 1번 비트 클리어, RW = 0, 쓰기 sbi(LCD_CON, LCD_E); // 2번 비트 설정, E = 1 LCD_DATA = dat; // 데이터 출력 _delay_us(1); cbi(LCD_CON, LCD_E); // 데이터 쓰기 동작 끝 _delay_us(1); } // 텍스트 LCD에 문자열을 출력하는 함수 void LCD_wString(char *str){ while(*str) LCD_wData(*str++); } // C 언어의 주 실행 함수 int main(void){ // 포트 A의 방향 설정, 0 : 입력, 1 : 출력 DDRA = 0B11111111; // 포트 C의 방향 설정, 0 : 입력, 1 : 출력 DDRC = 0B11111111; LCD_Init(); // 텍스트 LCD 초기화 - 함수 호출 LCD_wBCommand(0x80 | 0x00); // DDRAM Address = 0 설정 LCD_wString("TEXT LCD"); // 텍스트 LCD 문자열 출력 LCD_wBCommand(0x80 | 0x40); // DDRAM Address = 0x40 설정 LCD_wString("HELLO WORLD!"); // WESNET 문자열 출력 // 함수의 형태와 같이 정수형(int)의 값을 반환함 return 1; } | cs |
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