MSP430单片机的LCD液晶模块详解：LCD、LCD_A、LCD_B、LCD_C、LCD_E

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之前我们了解过了MSP430单片机的强大的串行通信模块（见《MSP430单片机中串行通信模块USART，USI，USCI，eUSCI的区别》）。今天再来了解一下MSP430强大的LCD液晶模块。

      MSP430单片机可以直接驱动段式液晶，这是MSP430系列单片机一个非常鲜明的特色。我们知道，液晶的驱动需要交流电压，如果单片机不带液晶驱动模块的话，就需要增加驱动电路，这样不但增加成本，还要增加元器件，甚至电路板的体积也要增大。而MSP430单片机的液晶驱动模块可以完美的解决这些问题。

     当然，并不是所有的MSP430单片机都带有LCD模块，目前只有MSP430x4xx系列，MSP430x6xx系列以及MSP430FR系列的部分单片机带有LCD模块。

如果我们看过MSP430单片机的选型手册，会发现带LCD模块的这几个系列单片机所能驱动的LCD的段数是不一样的。再进一步，我们去看看带LCD模块的MSP430单片机的用户指南，看到LCD模块又有LCD、LCD_A、LCD_B、LCD_C、LCD_E这几种，

下图是MSP430x4xx系列单片机的LCD模块

下图是MSP430x6xx系列单片机的LCD模块

下图是MSP430FR4xx/FR2xx系列单片机的LCD模块

看了上面这些，是不是一时会感到懵逼，很混乱的感觉？没关系，下面我们就来梳理一下。

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首先推荐TI官方的一个资料《Designing With MSP430™ MCUs and Segment LCDs 》，在这份资料里，有关LCD、LCD_A、LCD_B、LCD_C、LCD_E这几种LCD模块的区别有着详细的介绍。

请看下面这个表格。这个表格从多方面对这几种LCD模块的特征进行了对比，并列出了每一特征下各自的特性。

表格中对比了不同LCD模块的以下特性的区别：最大驱动段数、多路寻址驱动数、段控制的端口选择、COM和段的灵活配置、LCD驱动时钟选择、LCD驱动时钟分频能力、中断功能、整体显示闪烁功能、可编程控制的闪烁频率、独立的段闪烁与独立内存功能、双内存显示、电阻网络型液晶偏压发生器、当使用电荷泵时，对LCDCAP上无连接电容的器件保护、带外部电压参考的充电泵电压、低功率波形模式。

    我们接下来就从这些特性里选择一些常用的、主要的特性来做一个说明。

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不同的MSP430 LCD模块有不同的功能组合，所以一定要检查所使用单片机的数据手册，查看设备中有哪些LCD模块，以及有多少引脚可用于LCD输出。
这里再一次提到了单片机数据手册的重要性：要想真正掌握一种单片机，必须认真阅读它的数据手册。（我个人就不太重视这些，所以总会闹出一些简单的错误）。
1、液晶驱动方式
段式lcd使用多路复用方式(muxing)来限制控制引脚的数量。液晶显示驱动方式包括静态、2-mux、3-mux、4-mux等等，甚至可以达到8-mux。符号N-mux表示每个LCD段引脚Sx可以驱动显示段数为N段—— 这也意味着有N个公共(COMx)引脚。LCD上的每个液晶段由COMx引脚和Sx引脚的组合驱动。
多路复用方式(muxing)允许用有限的引脚控制更多的段。例如，如果有一个8-mux的LCD，那么有8个COM引脚，每个段(Sx)引脚可以驱动8段。例如，当使用带有40个Sx引脚(S0-S39)的8-mux支持的MSP430时，那么它只需要8(COMx) + 40 (Sx) = 48个引脚就可以控制320段。
一些8-mux模式的MSP430芯片可以支持320段显示。但是，一定要检查特定于该MSP430单片机的数据手册，以查看它支持多少段，因为它不仅受到LCD模块的多路复用方式(muxing)功能的限制，而且还受到该芯片可用的LCD引脚的数量的限制。

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2、液晶控制引脚COMx和SEGx

一些MSP430单片机有专用的LCD引脚-只能用于LCD。

然而，一些单片机的LCD引脚与数字I/O引脚是复用的。当应用程序没有使用所有LCD引脚时，可以在软件中配置这些引脚以用于其他功能。

在具有LCD_A的模块的单片机上，可以使用LCD模块控制寄存器的相关控制位，将引脚配置为GPIO或LCD引脚（每一位控制4个引脚，也就是说，一旦某一位配置为LCD引脚，则该位对应的4个引脚全部被设置为LCD引脚，即使液晶段数没有这么多，例如液晶段数只能使用该位对应的两个引脚，那么剩下的两个引脚必须空起来，不能作为I/O脚）。

在具有LCD_B、LCD_C和LCD_E的单片机上上，可以使用LCD_B/C/E模块寄存器中的控制位分别将每一个引脚配置为GPIO或LCD功能引脚。

在带有LCD_E模块的单片机上上，LCD引脚更加灵活。在这些单片机(例如FR4xx系列)上，每个引脚不仅可以配置为GPIO或LCD功能，还可以进一步配置为COMx或Sx 引脚。(在其他LCD模块上，预留特定的引脚为COMx引脚，其他引脚为Sx引脚)LCD_E的这种额外的可配置性允许完全可配置的LCD引脚，这意味着用户可以拥有最灵活的电路布局。这可以帮助确保液晶布局可以实现在一个电路层。此外，一些布局错误可以在软件中修复，而不必创建新的PCB设计。

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3、电荷泵

使用电荷泵产生VLCD电压的优点是：

1）为液晶屏提供调节电压，使显示输出电压稳定；

2）可以将VLCD设置为独立于DVCC的不同电压电平——这就可以做到VLCD电平为LCD显示的最佳电平，并在系统的电池耗尽时保持良好的对比度。

大多数MSP430 LCD模块(LCD_A、LCD_B、LCD_C和LCD_E)都包含一个内置的充电泵——只有一些F4xx设备上的最早的LCD模块没有。

LCD_E模块对电荷泵电容器有不同的配置(连接在两个引脚之间，而不是直接对地)

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4、LCD模块的时钟

大多数MSP430 LCD模块(LCD_A、LCD_B、LCD_C和LCD_E)在模块中包含内部定时器，不需要使用任何定时器模块。只有F4xx单片机的早期LCD模块需要使用基本定时器模块生成计时。

液晶显示模块的时钟源源是一个可选择的时钟，然后可以进一步缩放和划分模块，以实现所需的频率。LCD频率通常是相当低的频率(<1 kHz)，LCD是为公共COMx和段Sx信号生成计时的频率。

较低的频率提供较低的电流消耗，但较高的频率提供较少的闪烁显示。用户必须权衡性能和电流消耗之间的权衡，使用不同的LCD频率进行试验可以帮助确定哪些设置可以在最小电流消耗的LCD上获得可接受的外观。

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5、LCD闪烁
大多数MSP430的LCD模块支持某种形式的闪烁。这可以是整个屏幕(LCD, LCD_A)的闪烁，也可以是单个段(LCD_B, LCD_C, LCD_E)的闪烁。对于F4xx单片机早期的LCD和LCD_A模块，可以通过在软件中设置或清除LCDSON位来手动处理全屏闪烁。


对于同时支持全屏和单个段闪烁(LCD_B、LCD_C、LCD_E)的单片机，闪烁可以在特定频率下自动发生。闪烁频率是可配置的，但必须小于帧频率。

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6、LCD模块的低功耗特性
带有LCD_C或LCD_E模块的MSP430单片机还具有使用低功率版本的LCD波形的设置。低功率版本的波形有电压序列重新洗牌，使某些时间点分组在一起。这使得每个引脚上的开关事件更少，电流消耗更低。


下图显示了8-mux模式下波形的正常和低功率版本的示例。

懒猫爱飞

好吧，原来是段码式液晶屏

tiankai001

   终于在官网找到了中文版的《使用MSP430™ MCU 和段式LCD 进行设计》，这个看起来方便多了，比我自己翻译的更准确，

babyrabbit1234

楼主在不～ 正好最近用430驱动段码屏时遇到了问题 想要求助一下
使用的是MSP430F449单片机 但是现在我在主函数里给液晶寄存器LCDMEM[1]赋一个个段的值时 他显示好几个段 并不受我控制 而且有鬼影现象 请问这是怎么回事呢？

英尚微电子

tiankai001

babyrabbit1234 发表于 2019-3-11 15:48
楼主在不～ 正好最近用430驱动段码屏时遇到了问题 想要求助一下
使用的是MSP430F449单片机 但是现在我在主 ...

这种问题一般先检查电路和液晶，看是不是电路上液晶管脚有短路现象，鬼影的话，有可能是液晶质量问题，当然也有可能是液晶程序是不是时钟频率不合适

babyrabbit1234

tiankai001 发表于 2019-3-11 22:35
这种问题一般先检查电路和液晶，看是不是电路上液晶管脚有短路现象，鬼影的话，有可能是液晶质量问题，当 ...

液晶没有短路；换了同规格液晶一样的现象；单片机是用的F449的开发板，基础定时器时钟配置那里 用的都是官网例子 而且和我参考的教材基本一致；
根据卖液晶的老板的说法以及自己分析 目前感觉是液晶的驱动电压可能不太对 导致有的特别亮 有的特别暗；可是F4系列不是只需要在单片机的R03~R33 四个引脚之间接3个等值的电阻就可以了吗？可是我实测发现他们的电压并不是均分的 一开始用万用表测的结果：R03～R13之间0.3V左右；R13～R23之间0.8V左右；R23～R33之间1.3V左右 我不清楚这样是不是正确的现象 后来我用示波器看这里的电压貌似不是直流的？？？好像是类似于液晶驱动电压的幅值不同的方波形式 忘了在哪个资料上看过了 说是这里的四个Rx3引脚应该刚好是3等分才对
所以 现在也有些搞不清到底是哪里出问题了…… 只是怀疑R03至R33那里出问题了