OLED與薄膜場效應晶體管液晶顯示器（TFT—LCD）相比，具有響應快、全彩色、自發(fā)光、視角寬、對比度高、低電壓、可實現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)點，能更好地應用于手機、MP3、小尺寸儀表盤等。OLED顯示器以其卓越的顯示性能成為下一代平板顯示器15’的一個強有力競爭者，目前市場上已出現(xiàn)多種中小尺寸OLED，但配套的驅(qū)動接口電路設計嘲很少，筆者擬采用STCllL60XE單片機作為OLED顯示模塊CMEL C0283QGLD—T的主控制器。嘗試在SPI模式下實現(xiàn)OLED全彩靜態(tài)圖片顯示。
CMEL C0283QGLD-T顯示模塊是240xRGBx320點陣的2．8 in全彩OLED顯示模塊，集成了S6E63D6驅(qū)動器”1，圖l為S6E63D6的結構框圖。S6E63D6是一款帶控制器的OLED驅(qū)動專用芯片，最大可支持240xRGBx320點陣的圖形顯示。內(nèi)置容量為240x18x320位的圖像存儲器（GRAM），向GRAM中寫入圖像數(shù)據(jù)可實現(xiàn)65 k、260 k色圖片顯示。其具有四種可編程彩色顯示接口模式：
18一／16?／9／8位并行接口模式、18?／16／6位的RGB接口模式、串行外圍設備接口（SPI）模式和高速串行接口（MDDI）模式。S6E63D6內(nèi)嵌DC—DC電壓轉(zhuǎn)換器，提供OLED模塊內(nèi)部像素驅(qū)動電壓。
圖l S6E63D6結構框圖
硬件電路設計
實現(xiàn)靜態(tài)圖片顯示需預存圖像數(shù)據(jù)。而單片機內(nèi)部程序空間有限（60 k），不適合存儲圖像數(shù)據(jù)，采用Flash存儲器作為圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)能有效地解決這一問題。單片機只需讀取Flash存儲器中的圖像數(shù)據(jù)，再傳送到顯示模塊即可實現(xiàn)靜態(tài)圖片顯示。系統(tǒng)硬件結構框圖如圖2所示，整個系統(tǒng)采用5 V直流供電，兩個電源模塊提供整個控制電路所需電壓和OLED顯示所需電壓，微控制器（MCU）模塊實現(xiàn)與OLED模塊和Flash存儲器的通信，并提供了在線編程接口和硬件復位接口，使用SPI協(xié)議18I進行串行通信。
圖2系統(tǒng)硬件結構框圖
電源模塊
電源模塊1輸出電壓3．3 V，為微控制器和接口電路供電。電源模塊2采用高效率開關電源，為OLED顯示提供正常工作所需的VDD和VSS。鑒于OLED顯示屏對供電電壓變化極其敏感，而安森美生產(chǎn)的NCP58 10芯片一1輸出電壓精準、轉(zhuǎn)換率高、封裝尺寸dx（3．00 mmx3．00 mmx0．55 mm），可提供l％電壓容差的精確反饋電壓且輸出負載瞬態(tài)響應好，作為OLED驅(qū)動供電電源尤為合適。
微控制器
宏晶科技的STCll／lOxx系列單片機HOl相比于傳統(tǒng)的89系列及205l系列單片機，成本更低，性能更強，故本設計系統(tǒng)選用STCl 1L60XE單片機作為微控制器。通過寄存器配置將單片機P3．0／RXD、P3．1／TXD設置為系統(tǒng)可編程（ISP）下載專用通信口。USB和串口轉(zhuǎn)換完成與用戶系統(tǒng)的USB連接，實現(xiàn)在用戶系統(tǒng)上調(diào)試和下載單片機程序。P4．7／RST引腳出廠時就被配置為復位引腳，外接復位電路實現(xiàn)上電復位。P3．4一P3．7預置為時鐘（SCK）、數(shù)據(jù)輸入端（SI）、數(shù)據(jù)輸出端（SO）、使能信號（CE），作為單片機與Flash存儲器的SPI接口，實現(xiàn)SPI串行通信。P2口部分引腳預置為時鐘線（CL）、片選信號（CSB）、數(shù)據(jù)輸出端（SDO）、數(shù)據(jù)輸入端（SDI），作為單片機與OLED顯示模塊的SPI接口，實現(xiàn)SPI串行通信。將P2．7預置為RE．SETB，用于控制整個OLED顯示模塊的復位。
SPI接口設計
硬件系統(tǒng)中SPI接口部分為：單片機與Flash存儲器的SPI通信接口和單片機與OLED顯示模塊的SPI通信接口。為了行文方便，約定單片機與Flash存儲器的SPI通信為SPI模式I，單片機與OLED顯示模塊的SPI通信為SPI模式2。在SPI模式2下單片機與OLED顯示模塊的連接采用接插件形式，更改接插件可實現(xiàn)不同尺寸OLED顯示模塊的硬件接口連接，實現(xiàn)系統(tǒng)設計的通用性。SPI模式1為四線制，包括CE，SCK，SI和SO；SPI模式2也為四線制，包括SCL，CSB，SDO，SDI。由于STCl 1L60XE單片機沒有硬件SPI接口，需設置單片機普通I／O口模擬SPI時序進行數(shù)據(jù)通信。SPI模式1中Flash存儲器SST25VF020I“1的器件地址為43H，存儲范圍為000000H～03FFFFH；SPl模式2中OLED顯示模塊SPI模式下寫指令起始地址為70H，寫數(shù)據(jù)起始地址為72H。
軟件設計
顯示之前，預存儲圖像數(shù)據(jù)到Flash存儲器，主程序主要完成從Flash中讀取數(shù)據(jù)，然后在SPI方式下通過單片機I／O口向顯示模塊中的GRAM輸人數(shù)據(jù)實現(xiàn)靜態(tài)圖片顯示。主程序軟件流程圖如圖3所示。主要功能包括：1）MCU初始化，設置單片機時鐘為外部輸入模式，設置ISP通信口和定時器。配置各個I／O口為數(shù)字口。軟件延時使能電源模塊2的正負壓輸出。2）SPI初始化，將SPI相關的片選信號、時鐘信號和數(shù)據(jù)信號拉高，不產(chǎn)生通信。3）OLED初始化，先配置所需顯示制式時鐘模式和接口模式，再執(zhí)行清屏操作（寫入數(shù)據(jù)0x0000），預定義圖片顯示范圍（行列起始地址），最后開顯示（允許GRAM中數(shù)據(jù)顯示）。4）讀數(shù)據(jù)，單片機以SPI模式l從Flash存儲器中讀取相應的位圖數(shù)據(jù)。5）數(shù)據(jù)寫入GRAM，單片機從Flash存儲器中讀數(shù)據(jù)的同時以SPI模式2向GRAM中寫人數(shù)據(jù)，寫滿后停止SPI通信。OLED模塊會自動顯示。．GRAM中的圖像信息。
圖3OLED顯示軟件流程圖
單片機模擬SPI模式l的時序需嚴格按照圖4所示的讀寫時序，任何時候讀寫需先將片選CE拉低，在SCK的上升沿SI上數(shù)據(jù)寫入，SCK下降沿SO上數(shù)據(jù)輸出。寫數(shù)據(jù)時SO必須保持高阻狀態(tài)．讀數(shù)據(jù)時SI狀態(tài)可任意。Flash存儲器中數(shù)據(jù)存儲格式為8位。
從Flash中讀取數(shù)據(jù)后，向GRAM中寫入數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)OLED顯示，而向GRAM中寫指令、寫數(shù)據(jù)和讀狀態(tài)都是在SPI模式2下進行的，所以顯示子程序關鍵是模擬實現(xiàn)SPI的讀、寫時序。SPI模式2下寫指令時序如圖5所示，初始化時將CSB，SCL和SDI都拉高，先寫入器件地址，再寫入相應指令，指令格式為16位雙字節(jié)形式。寫操作時需先將片選CSB拉低，在SCL上跳變時SDI上的數(shù)據(jù)寫入，在SCL上升沿時SDI的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，結束時將SCL，SDI拉高，同時CSB置1。SPI模式2的寫數(shù)據(jù)時序如圖6所示，數(shù)據(jù)格式為16位，每寫一次數(shù)據(jù)都必須先發(fā)送一次8位器件地址，與寫指令一樣，SCL上升沿時SDI的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定才能準確寫入。
實驗結果
CMEL C0283QGLD—T顯示模塊內(nèi)部GRAM只支持16位格式的圖像數(shù)據(jù)信息，需通過圖片轉(zhuǎn)換軟件將圖片信息轉(zhuǎn)化為8位寬度的位圖信息，存儲到Flash存儲器中。軟件編程時需預先將數(shù)據(jù)格式從8位轉(zhuǎn)化為16位，然后在SPI模式2T逐位傳輸?shù)紾RAM中。圖7為SPI模式下的240x320的65 k色靜態(tài)圖片顯示效果。圖8為RGB（紅綠藍）三色圖片顯示效果，F(xiàn)lash存儲器中還可存儲其他測試圖片用以顯示。
結語
本設計實現(xiàn)了一種基于OLED顯示模塊CMELC0283QGLD—T的全彩色靜態(tài)圖片顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計簡單可靠，是一套通用的中小尺寸OLED驅(qū)動控制系統(tǒng)．同時單片機預留了多個I／O口可作后續(xù)擴展功能使用。通過與Flash存儲器的SPI通信解決了單片機內(nèi)部存儲空間有限、無法存放過多圖片問題?？深A置多幅測試圖片到Flash存儲器進行循環(huán)顯示，供用戶進行相應的OLED顯示性能測試。
