STN圖形COG液晶模塊廣泛應用于手持設備、金融機具、MP3歌詞顯示、DAB收音機等諸多場(chǎng)合。然而使用液晶模塊的整機制造廠(chǎng)商一般都要在主控板上安裝含字庫數據的存儲芯片，兩者組合才能實(shí)現液晶模塊的文字顯示功能。鑒于漢字庫標準化、專(zhuān)業(yè)化要求的特殊性，整機制造廠(chǎng)商均希望LCM廠(chǎng)商提供字庫一體化液晶模塊以省去字庫開(kāi)發(fā)工作。之前帶中外文字庫的COB液晶驅動(dòng)芯片已應運而生，如ST7920、RA8816等�？墒荂OG驅動(dòng)芯片限于裸片尺寸，無(wú)法將字庫整合到單芯片中，致使字庫+液晶顯示一體化COG模塊迄今仍是一項市場(chǎng)空白。
本文介紹了一種整合STN液晶顯示驅動(dòng)芯片UC1701和上海高通半導體的標準字庫芯片GT2X系列為一體的液晶顯示模塊方案。這兩種芯片均采用SPI標準串行接口總線(xiàn)。UC1701是典型的128×64點(diǎn)陣COG液晶驅動(dòng)芯片。GT2X系列字庫芯片含有簡(jiǎn)、繁體中文，各類(lèi)字符集；12點(diǎn)至32點(diǎn)陣多種大小字庫以及170多國外文字庫等多款規格。該方案可填補字庫液晶模塊市場(chǎng)的空白，大大提高整機文字顯示軟硬件設計的簡(jiǎn)便性和文字專(zhuān)業(yè)性，并可明顯降低模塊成本。此外，本文還就該方案替代16字符×3行的字符式COB和COG液晶顯示模塊以及替代中日韓文COB液晶顯示模塊的實(shí)現方案進(jìn)行了說(shuō)明。
字庫COG圖形顯示模塊實(shí)現原理
字庫COG一體化模塊的實(shí)現得益于專(zhuān)業(yè)字庫芯片廠(chǎng)商上海高通半導體公司最新推出的微型封裝的標準字庫芯片GT20L16S1Y（2.9mm×1.6 mm），可以像阻容元器件一樣貼片在FPC軟板上，從而可以和典型的COG驅動(dòng)芯片（本方案采用的是UC1701）整合為一體化字庫COG模塊。其實(shí)現原理和產(chǎn)品化實(shí)物照片見(jiàn)圖1。
圖1：字庫COG一體化模塊實(shí)現原理和產(chǎn)品化實(shí)物圖。
圖1中COG驅動(dòng)芯片UC1701和字庫芯片GT20X系列均采用SPI總線(xiàn)，為了少用CPU的I/O接口，對應CPU內的SPI接口總線(xiàn)可以簡(jiǎn)化為只需CPU的一個(gè)SPI接口（3線(xiàn)）輔以#1和#2兩根CS片選線(xiàn)，只需增加一個(gè)I/O接口，因此原有主控板只需做增加一根#2片選線(xiàn)的微小改動(dòng)。為簡(jiǎn)化FPC字庫芯片布線(xiàn)，實(shí)際產(chǎn)品中GT20的SPI接口未在FPC上與COG驅動(dòng)芯片UC1701的SPI #1接口直接復聯(lián)，而是將字庫芯片的4根接口總線(xiàn)和2根電源線(xiàn)直接通過(guò)FPC與CPU連接，從而只用單面FPC即可實(shí)現本方案。本方案采用現有的COG圖形模塊，無(wú)需改動(dòng)原玻璃設計，只需新開(kāi)FPC軟板即可實(shí)現，這是由于字庫芯片雖然被安裝為一體化模塊中，但在電氣上與COG驅動(dòng)芯片并無(wú)直接聯(lián)接，兩者同時(shí)連向CPU總線(xiàn)上進(jìn)行工作。對于沒(méi)有SPI硬件接口的MCU，可利用通用GP I/O接口實(shí)現軟件模擬SPI接口。圖1中電容C1是用于提高干擾性能的退耦電容，是否安裝視FPC引線(xiàn)長(cháng)短而定。
COG驅動(dòng)芯片UC1701為典型的128×64點(diǎn)陣STN液晶驅動(dòng)芯片，可顯示16×16點(diǎn)陣漢字，8字×4行共32個(gè)漢字，相同功能的芯片還有ST756S和SPL502等。字庫芯片為GT20L16S1Y，芯片內已經(jīng)固化了GB2312國家標準字庫集I、II級6763漢字和846個(gè)國際全角字庫以及96個(gè)ASCII英文、數字字符。芯片內置字符點(diǎn)陣為國家標準GB5199 15×16標準點(diǎn)陣字形。該方案同時(shí)也可以適用于3寸以?xún)鹊臐h字COB方案。
以上模塊中的字庫芯片換用GT20L16P1Y后，片內含有Unicode常用字庫和GBK常用簡(jiǎn)繁體字庫可以分別滿(mǎn)足MP3的歌名顯示和歌詞顯示的不同字符集內碼。外文字庫芯片GT20L24F6Y內置173國外文字庫，單芯片即可滿(mǎn)足外銷(xiāo)產(chǎn)品的幾乎所有文字，并且除5×7基本點(diǎn)陣外，還有16點(diǎn)陣和24點(diǎn)陣等大點(diǎn)陣外文字庫。
顯示流程：MCU將所需顯示漢字的雙字節內碼轉換成3字節字庫芯片存儲總線(xiàn)中對應地址碼；從字庫芯片中讀出對應的32字節（15×16點(diǎn)陣）的字形數據通過(guò)MCU送往COG液晶顯示屏，即完成一個(gè)漢字的顯示。
圖2：字庫COG一體化液晶模塊顯示流程
以上字庫COG一體化液晶模塊具有以下特點(diǎn)：
1．字庫芯片安裝在FPC軟板上，無(wú)需改動(dòng)原有玻璃設計；
2．單一規格COG同時(shí)支持全球各國外文；
3．漢字點(diǎn)陣為GB5199國標正版字形數據。
字符式LCM模塊+字庫實(shí)現原理
圖3：圖形COG替代方案。
圖4：字符式COG傳統方案。
圖5：字符式COB傳統方案。
針對字符式COG（圖4）和字符式COB（圖5）液晶模塊，對應的字庫模塊替代方案見(jiàn)圖3，由UC1701驅動(dòng)芯片和GT20L24F6Y兩片組成，其原理同圖1。利用圖3中128×64圖形顯示模塊可以同時(shí)支持16字符×1行直到 16字符×8行顯示。字符是由8×8顯示像素組成，因此對于128×64圖形屏，16字符×1行占用128×8，2行占用128×16，3行占用128×24,8行占用128×64。采用圖形顯示方案替換傳統字符式COB和COG的特點(diǎn)如下：
1．同時(shí)支持173國外文，而傳統方案的驅動(dòng)芯片針對小語(yǔ)種需要另開(kāi)字庫掩膜；
2．除了支持傳統字符COB和COG的8套外文之外，還支持ISO8859編碼的全部14套5×7字符。此外還支持Unicode編碼的173國5×7字符；
3．改變的傳統方案只能顯示5×7字符的單一字號。同時(shí)支持5×7、7×8、8×16、6×18、12×24 五種字號以及16點(diǎn)和24點(diǎn)不等寬字符
4．驅動(dòng)芯片無(wú)需因字符行數增加而升級，顯示多行時(shí)，成本降低更明顯。
漢字COB方案實(shí)現原理
圖6：字庫COB替代方案。
圖7：字庫COB傳統方案。
采用圖形式COB（控制芯片0107）加上字庫芯片實(shí)現192×64的漢字COB模塊（見(jiàn)圖6），與傳統COB字庫模塊（控制芯片7920）相比（見(jiàn)圖7），除了芯片成本降低近一半以外，還具有傳統方案無(wú)法實(shí)現的特點(diǎn)：
1、多點(diǎn)陣（11×12、15×16、24×24）大中小字顯示；
2、圖形和文字可以混合排放；
3、單芯片同時(shí)支持中日韓及173國外文；無(wú)需針對日文或韓文另外定制字庫掩膜；
4、打印機可以共享COB字庫；
5、 漢字點(diǎn)陣為GB5199和GB5007國際正版字型，字形規范、美觀(guān)。
128×64的漢字COB模塊方案與上述圖6的COB模塊方案原理相同。
表1：字庫一體化液晶模塊適用字庫
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