FPGA学习之LCD1602基本知识（控制，显示，时序）（一）

FPGA学习之LCD1602基本知识（控制，显示，时序）

前言

LCD1602顾名思义就是显示两行，每行16个字符。如下图所示：

LCD1602的控制线主要有4根：

（1）RS:数据/指令选择端，当RS = 0时，写指令，当RS = 1时，写数据

（2）RW：读/写选择端，当RW = 0时，写指令/数据，当RW = 1时，读状态/数据

（3）EN：使能端，下降沿使指令/数据生效

（4）data[7:0]：8根并行数据口

那LCD1602总共引出的接口信号线如下图所示：

其中VL代表液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高会产生“鬼影”，使用时可以通过电位器进行调整对比度。

内部控制指令

字符显示

不论是什么LCD的控制显示都内置了字符显示RAM缓冲区（DDRAM）。

字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM（中文字库），HCGROM（ASCII码字库）及CGRAM（自定义字形）的内容。

其实就是DDRAM是用来使液晶显示的，CGROM是液晶屏可显示的内容（在CGROM表中查看），CGRAM是用来扩展液晶屏可以显示的内容的。

LCD1602内置了DDRAM，CGROM和CGRAM，其中要让LCD显示就是需要在DDRAM的相应地址写入数据。

其中DDRAM地址和液晶显示位置的对应关系如下图所示


上图中可以看出DDRAM一共有40个地址，但是对于LCD1602只有32个地址有效。

例如我们在第一行最左边显示字母A，该如何进行操作呢？

首先我们需要找到第一行最左边对应DDRAM的地址是什么？查看上图可知是00H。

第二步我们需要知道字母A对应的字符代码是多少？最直接的方法就是查找ASCII表。

另一种就是我们知道LCD1602是一种字符点阵显示器，为了显示一种字符的字形，必须要有这个字符的字模数据，什么叫字符的字模数据呢？例如下图的字符“A”的字模数据就知道了。

上图的左边就是字符“A”的字模数据，右边就是将左边数据用“○”代表0，用“■”代表1，从而显示出“A”这个字形，

从上面图中可以看出字符“A”的高四位是0100，低四位是0001，合在一起就是01000001b，即41H，恰好与ASCII码一致。

由上图可以看出10H-1FH和80H-9FH是空白没有使用的。

因此总结得出如果想在LCD左上角显示字符“A”，那么就把字符“A”的字符代码41H写入DDRAM的00H地址处即可。

那如何实现任意地址显示任意字母和数字呢？

这个是接着字符“A”显示的总结来说，具体一点就是：“在LCD中我要在某一行某个位置显示任意字母或数字，就在对应的DDRAM的地址上写入该字母或数字的字符代码”。

什么意思呢？

就是说，比如我想要显示“1”这个数字，对应LCD上就不是在对应上真的写入01H就能显示数字“1”，而是把数据“1”当做一个图案，而这个图案对应的字符代码是31H，因此需要显示数字“1”，就需要在LCD的数据总线上写入31H即可。

以此类推，例如我们需要显示“2020 year”,因此我们输入给LCD的数据字符代码顺序是：32H，30H，32H，30H，20H（空格），79H，65H，61H，72H。

那如果需要显示汉字怎么办？

上面解决了任意位置显示任意字母或数字的问题，但在我们看出汉字在图中找不到，例如上面显示的“2020 year”要改成显示“2020年”怎么办？

在讲到字符“A”提到的字符的字模数据是怎么产生的？

借助于字模软件，如下图所示，可以得出汉字“年”的字模数据。

由于LCD1602显示的图案是57或者510的，所以在8*8的左边三列不能使用，得出汉字“年”的字模格式，看出1602显示该汉字有些力不从心，但依然得到8行八位数据：08H，0FH，12H，…，02H，02H。

然后我们就需要将这个8个8位数据写入CGRAM中去，写CGRAM的的指令如下

读写时序操作

总结一下可得出下表时序操作：

本篇文章介绍了入门级LCD1602液晶的基本知识和显示部分。

下篇文章将介绍如何在FPGA实现LCD1602驱动，由于手上没有LCD1602液晶模块，将选用其他液晶显示模块来展示如何在FPGA中实现液晶驱动，以及后续学习如何制作在实际应用的的IP封装核。