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安装焊接方式:建议先用屏上自带的双面胶贴好固定后直接焊到板子上。
引脚排线非常软,要小心焊接,生手容易弄断。
模块内部有升压电路,需要外接一些元件就可以只用单3.3伏驱动。
具体升压电路请看使用资料。
简介:
晶门科技有限公司的带有控制器的OLED彩色驱动IC ─ SSD1332。它是一款集成控制器及内建DC/DC电压转换器的单芯片96x64 65k色的OLED驱动芯片,可应用于手机及其它移动终端。它不仅有内建的DC/DC电压转换器,针对三原色的一个16步进的主电流控制和256级的对比度控制,而且片内还有一个SRAM作为显示缓冲空间。它可支持最大 96RGBx 64 x 16点阵的OLED屏幕,提供65k种彩色显示。SSD1332采用了晶门科技独有专利的驱动方案,增强了OLED的显示性能,同时系统耗电量也较低。因而,这是一个适用于低功耗,实现彩色显示的移动电话和其它手持设备的较佳解决方案。
SSD1332 是一种集成有控制器的单片系统,它可以驱动彩色无源、公共极为阴极类型的OLED/ PLED显示。它所具有的16位色彩深度提供了更精细的彩色表达,例如可以在手机上以不同的颜色显示不同的图标和图片。内建的DC/DC电压转换器提供驱动OLED的输出高压,并可减少外部元件数目。此外,SSD1332还提供了范围很广的特性应用,如对比度设置,行、列重映射,可编程的占空比及垂直滚动等。芯片上还集成了晶门特有的图形加速引擎,使用户使用软件命令、绘制表图或图片变得非常容易。它提供的实现图像功能有:画线、画矩形、复制粘贴图片、模糊窗口及清除窗口等。所有上述功能经由可选择类型的MCU接口处理。因而,这解决方案使如移动电话等终端应用更紧凑,更具竞争力。
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0 引言
有机电激发光显示器(Organic light emitting display ,OLED)是一种新兴自发光超薄平板显示器件[1]。目前已经量产的OLED产品主要应用在手机外屏上,尺寸只有1英寸(显示屏对角线尺寸),显示简单的字符和灰度。彩色图像和动态视频显示产品,一般由专用的数字信号处理器(DSP)控制,电路设计复杂,成本高,应用局限性大,基本没批量生产。本文使用1英寸的65K全彩色OLED显示器,通过单片机控制显示驱动芯片,实现了彩色字符、静态和动态视频图像显示,画面清晰、亮度高、色彩鲜艳、并且电路结构简单,系统体积较小,价格低廉,有望应用在彩屏手机、个人电子助理(PDA)、数码相机、车载面板等小屏幕电子产品上,具有很大的实用意义。
1 OLED的显示原理
OLED面板显示单元的阳极是透明的,主要由铟锡氧化物(ITO)构成,固定在玻璃基板上,这样可以使光线通过,阴极主要使用具有较低逸出功的金属,例如 Ca、Al、 Mg等,以提高电子注入效率,两极间是包括发光层和电流传输层的有机层。在大于某一阀值的外加电场作用下,空穴和电子以电流的形式分别从阳极和阴极注入到夹在阳极和阴极间的有机薄膜发光层,两者结合生成激子,发生辐射复合而导致发光。发光强度与注入的电流成正比,注入到显示器件中的每一个显示像素的电流可以单独控制,不同的显示像素在驱动信号的作用下,在显示屏上合成出各种字符、图形以及图像。而有机显示驱动电路的主要功能就是提供这种电流信号[2,3]。
2 系统硬件构成
单片机控制OLED显示系统的中心控制处理器选用F0208051单片机,内部时钟为16MHz,外接2M的Flash存储器(AT45DB162)作为数据存储器,OLED显示驱动芯片为台湾Solomon公司的SSD1332,显示屏为台湾铼德集团的P07403。PC机分别通过USB接口和RS-232串口与单片机相连。系统结构如图1所示。
2.1 显示驱动芯片的工作原理
显示驱动芯片SSD1332是CMOS型OLED被动式电流驱动器,可选择与6800系列MCU串行或8080系列并行连接,具有可编程的刷新率,16级的驱动主电流调制,256阶对比度以及65K色的色彩控制。内置容量为96×64×16位的图像数据存储器(GDDRAM),支持显示屏的分辨率为96×64。芯片的控制结构以及与单片机的接口如图2所示,驱动芯片与单片机间设置为并行连接,P3口以复用方式与驱动芯片8位数据线D0~D7相连,P1口P1.0~1.4与驱动芯片的控制线CS#、RES、D/C、WR、RD相连。D/C为数据或命令控制脚,当D/C为高时,P3口8位数据线上的数据将作为图像显示数据,根据WR和RD的选通方式写入或读出数据缓存GDDRAM;当D/C为低时,P3口输出作为命令,经命令译码器译码,并写入到相应的命令寄存器,控制显示时序发生器和行列驱动模块,从而控制显示屏的显示状态。内置晶振为显示时序发生器产生时钟,确定扫描信号、驱动信号、行同步信号和场同步信号产生的时间。灰阶译码器根据图像数据确定每个像素点R、G、B三基色各自的驱动电流值,发送给列驱动器,使之产生相应大小的驱动电流。行扫描器的功能主要是产生显示屏行上的电压扫描信号,列驱动器则是提供96×3(RGB)路电流驱动OLED显示屏,驱动电流从0~200uA可256阶调制。
2.2 系统控制显示原理
单片机把需要显示的多幅图像数据经RS-232串口由JTAG接口下载,或通过USB接口由I/O口输入到数据存储器,然后控制显示驱动芯片,实现图像数据显示。显示驱动芯片中包含有列驱动器和行扫描器。单片机先选通驱动芯片,通过I/O口从数据存储器读取1幅图像的数据到显示芯片的缓存(GDDRAM),行列驱动模块根据单片机提供的图像数据在缓存中的地址,依次读取。当显示屏第一行的所有列数据都从数据缓存中取出后,经过灰阶译码器,确定出每个像素点R、G、B三基色各自的驱动电流值,列驱动器根据其电流值产生相应大小的驱动电流。在显示时序发生器产生的行同步信号控制下锁存起来,并输出到显示屏的列控制端[4]。
在读取列数据同时,显示时序发生器使行扫描器产生行扫描信号,输出到显示屏的行控制端。这样一幅图像的第一行数据就在屏上显示出来。在显示第一行数据期间,行列驱动模块从缓存中取得第二行的图像数据,并保存起来。当第一行显示完成后,第二个行同步信号将把第二行的列数据和行扫描信号输出给第二行,并在屏上显示。如此进行下去,图像的64行将全部在屏上显示出来。依据人眼的视觉惰性和分辨能力,在不产生亮度闪烁感和保证有足够清晰度的情况下,刷新率必须在48Hz以上,该显示屏的刷新率由自身硬件电路决定为95Hz,因此可以得到清晰稳定的图像。经过一个场扫描周期,显示时序发生器再产生一个场同步信号,开始扫描下一帧图像[5,6]。
为了保证显示屏画面稳定和不失真,必须使单片机产生的控制时序合理控制显示驱动芯片。单片机发出的控制时序如图3所示,时序特性说明如表1。
3 软件程序设计
整个单片机控制OLED显示程序用C语言编写,而图像显示数据用Matlab编程从目标图像中提取得到,目标图像格式可以是bmp、jpeg等多种。
3.1 OLED图像数据的产生
本文所选用的OLED支持16位RGB的数据格式,能显示 种彩色,其中红色R占5位,绿色G占6位,蓝色B占5位。由于所获取到的图像一般都是RGB三基色各占8位共24位的图像格式,程序设计时需要将原来的三种基原色各自去掉后几位,使24位转化为16位。这16位中高字节由蓝色的高5位和绿色的高3位构成BBBBBGGG,低字节由绿色的第4、3、2位和红色的高5位构成GGGRRRRR。根据三基色合成原理,显示屏上每个像素点的颜色就是由三基色各自以一定的比例混合产生。从目标彩色图像中提取RGB三基色分量,用C编程,算法复杂,因而在PC机上选用Matlab编程,直接调用程序库函数,实现图像的读取和三基色分解等功能,算法简单,效率高。最后生成一个64行,96列的图像数据矩阵,对应一幅分辨率为96×64像素的图像,每个阵元反映一个像素点的颜色。
程序结构流程如图4所示。
3.2 OLED的控制显示
系统控制和图像显示流程如图5所示。系统初始化,主要包括单片机和OLED的初始化。单片机的初始化主要是对内部时钟、I/O端口和交叉开关的配置;OLED的初始化主要对OLED器件的显示模式、主电流、显示缓存起始地址、对比度、数据格式等的初始值设置。设置行列始末地址,可以确定显示画面范围。生成的图像数据通过RS-232串口通信,存入2M的数据存储器,然后启动显示器驱动芯片SSD1332的片选信号,控制其读写时序,就可从单片机的I/O口输出图像数据显示。控制驱动电路的主电流强度可以调节整个画面的亮度;改变RGB三基色各自的对比度和混合比例,可调节图像的色度,以此达到满意的视觉效果。
4 实验结果和分析
4.1 彩色字符的显示
该OLED显示模块自身不具备字符库,对字符显示常规的方法是描点法,依照字符模板,确定应点亮像素点的地址,然后选中点亮就可显示。但这种人工造字方法速度慢、不美观,因此使用了字模提取软件,在显示程序中嵌入现成的字符库和汉字库,显示时直接调用即可。字符的颜色可通过改变相应点的像素值来调整。实际显示的字符图像如图6所示。
4.2 彩色静态图像的显示
一幅分辨率为96×64的彩色图像按RGB三基色分解后得到的图像数据为 words。由于静态图像的数据量不大,可以将数据直接存储在程序存储器中的临时存储区,这样读取速度更快,而不需使用外部2M数据存储器。显示驱动芯片内置缓存中的数据一直保持到下一次更新前,其不断循环扫描显示由其自身硬件电路控制,刷新频率为95Hz,因此可以得到稳定的静态全彩色图像。实际显示的全彩色静态图像如图7所示。
4.3 动态视频图像的显示
视频图像的数据流比较大,用单片机控制通过USB接口传输数据,在OLED显示屏上实时显示视频图像比较困难。在利用USB1.1,进行PC机和单片机之间的实时传输显示实验时,USB1.1理论速度虽可达到8Mbit/s,但PC机和单片机(主频设为16MHz)之间通过USB1.1传输的实际速度只能达到1.4Mbit/s,1秒钟仅能传送14帧的图像数据,显示画面严重闪烁,不能区分。传输速度主要与单片机的主频和USB的速度有关。
本文所用的2M数据存储器,存储区共分为4096页,每页有528 bytes的容量,将数据流依次存入,可以存储多幅图像。该存储器通过SPI按页读写,为便于操作,将目标图像的分辨率调整为88×63,这样每幅图像数据为5544 words,刚好占用21页。采用工作在半双工条件下的SPI串行方式与之通信。经实测,一幅图像数据通过SPI访问数据存储器到输出显示的整个过程需要0.0596s。实验中共向该数据存储器存储80帧图片,并循环输出放映。由于视频图像是由多幅图像构成,可以在单幅图像重复显示几次后再显示下一幅,这样可以控制视频播放的速度。实际播放效果是每幅图像播放一次时,画面比正常速度稍快,但图像能区分;每幅图像播放两次,就能达到流畅放映,稳定无闪烁。视频画面如图8所示。
5 总结
本文设计的OLED显示控制系统以单片机为基础,采用大容量的FLASH存储器作为数据存储器,PC机通过RS-232串行接口或USB接口将图像数据流传输到单片机,实现了彩色字符和静态图像显示,以及稳定流畅的视频重放,而采用单片机作为主控器,大大降低了成本。在视觉效果上也能看出OLED与传统LCD、LED的不同:更亮、更清晰、对比度更大、色彩效果更好。该技术对需要有OLED显示的智能化仪器仪表具有广泛的参考价值。 |
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