双缓冲实现图形液晶的快速显示

　

概要：光标，光标处的数据读和写等等。更改显示RAM中的数据，也就更改了液晶屏的相应内容。作为现在流行的显示器件，液晶有其固有的优越性，但也有严重不足之处。相对CRT等显示器件而言，最主要缺陷是视觉效果差，亮度不足，视角偏小，响应速度慢（“拖尾”现象）。同时，根据前面的叙述，我们可以看到：由于硬件系统的局限性，显示RAM通过内部总线与控制器相连，微处理器对液晶显示RAM 的寻址采用了间接的端口译码方式，而不是速度更快的直接内存寻址。译码的延时会进一步减缓显示速度。表现在用户界面上，很可能出现刷新的延迟，屏幕的闪烁，以及余辉现象，都会引起视觉的不舒适。一方面降低了产品的档次，另外用户长时间操作时会导致眼睛的疲劳，产生厌倦情绪。2.基本介绍无论是LCD还是CRT，进行绘图，都是在“画布”上做清除旧位置的图和重新画新位置的图的操作。当程序执行速度不够快时，我们会看到清除的操作与重画的操作，这就造成了闪烁现象。解决这个问题的方法之一，就是把清除与重画的操作放在另一张“画布”上完成，等到画完后再复制到最后要显示的“画布”上。这种绘图方式就是双缓冲。实际上，图形的双缓冲显示方式，对于Windows程序设计员来说，一点也不陌生。以MFC绘图机制来说，CPaintDC就是要显示的画布，如果我们使用另外一个兼

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　　摘要：液晶是嵌入式设备最常用的显示器件。本文详细介绍了用双缓冲的方式实现图形液晶的快速显示。

　　1.　引言

　　在嵌入式设备中，液晶已经成为显示器件的首选。液晶类型有字符和图形之分，字符液晶便宜且显示速度较快。在中文显示或者复杂图表显示的场合，需要使用图形液晶。

　　在液晶接口电路设计时，需要正确使用液晶控制器。典型应用时，特别是在嵌入式系统中，常常采用端口寻址的液晶控制器，如SED1335、T6963C等。这种寻址方式的好处是只占用很少的几个地址空间，并且控制方便。液晶控制器一方面通过外部总线和微处理器相连；一方面通过内部总线与显示缓冲RAM相连；还有一些驱动的控制线和数据线与液晶相连。微处理器通过液晶控制器，采用地址译码方式来执行液晶控制、显示、绘制，以及存贮操作等指令。常用指令有：初始化，显示方式，移动光标，光标处的数据读和写等等。更改显示RAM中的数据，也就更改了液晶屏的相应内容。

　　作为现在流行的显示器件，液晶有其固有的优越性，但也有严重不足之处。相对CRT等显示器件而言，最主要缺陷是视觉效果差，亮度不足，视角偏小，响应速度慢（“拖尾”现象）。同时，根据前面的叙述，我们可以看到：由于硬件系统的局限性，显示RAM通过内部总线与控制器相连，微处理器对液晶显示RAM 的寻址采用了间接的端口译码方式，而不是速度更快的直接内存寻址。译码的延时会进一步减缓显示速度。表现在用户界面上，很可能出现刷新的延迟，屏幕的闪烁，以及余辉现象，都会引起视觉的不舒适。一方面降低了产品的档次，另外用户长时间操作时会导致眼睛的疲劳，产生厌倦情绪。

　　2.　基本介绍

　　无论是LCD还是CRT，进行绘图，都是在“画布”上做清除旧位置的图和重新画新位置的图的操作。当程序执行速度不够快时，我们会看到清除的操作与重画的操作，这就造成了闪烁现象。解决这个问题的方法之一，就是把清除与重画的操作放在另一张“画布”上完成，等到画完后再复制到最后要显示的“画布”上。这种绘图方式就是双缓冲。

　　实际上，图形的双缓冲显示方式，对于Windows程序设计员来说，一点也不陌生。以MFC绘图机制来说，CPaintDC就是要显示的画布，如果我们使用另外一个兼容的DC来做清除与重画的操作，再把整个DC的图像复制到CPaintDC，就可以避免屏幕闪烁的问题。对于多数嵌入式设备来说，由于MCU的处理速度要慢许多，因此在软件设计中，更需借鉴这种方法，以期提高显示速度，最大限度地降低液晶的显示缺陷。

　　3.　实现方法

　　双缓冲方式不仅可以提高液晶显示速度，还可以改善软件模块的封装性和可移植性。实现时，就是在系统存贮器中开辟一块显示RAM 的镜像缓冲区域，此区域保存了预备显示图像的“快照”。当更改屏幕内容时，先更改镜像区域的内容；需要显示时，才把“快照”数据刷新到显示RAM。这样对于用户界面而言，显示速度只取决于“快照”的送入速度。

　　下面，我们以两种常用的液晶控制器（T6963C和SED1335）为例，说明如何使用双缓冲的方式进行液晶的快速显示。为了简单起见，我们直接选用内藏驱动和控制器的典型图形液晶显示模块。

　　1） 基于T963C的液晶显示模块SMG24064B

　　SMG24064B是显示点阵为240*64、控制器为T6963C的液晶显示模块，工作环境是5V/10mA，生产厂家为长沙太阳人。许多液晶生产厂家都有和这款相兼容的产品，如大连东显、深圳拓普微、台湾晶采等。其接口信号说明如下：

　　表1 SMG24064B信号线说明

　　SMG24064B应用时，可以采用总线方式或者模拟口线方式。双缓冲方式只能采用总线方式，通过端口译码来实现。下图是一种典型的接口电路。图中的GAL实现地址译码，当然也可以采用74138等完成译码。译码输出信号连接到T6963C控制器的片选使能端CE，而数据命令选择端C/D可以接地址线A0。

　　图1 SMG24064B与8031的总线连接

　　这样，就得到了两个译码端口，一个端口作为控制口，向T6963C送入命令；一个端口作为数据口，向T6963C送入数据。采用地址译码方式来执行液晶控制、显示、绘制，以及存贮操作等指令。

　　显而易见，240×64液晶的显示RAM 空间为240/8×64＝1920字节。而T6963C控制器内部自带8KB的RAM缓冲区，其中显示缓冲区首地址寄存器对应的后续1920字节的内容就映射到LCD屏幕的相应位置。这样，我们从嵌入式系统MCU扩充的外部RAM中分配1920字节作为镜像显示缓冲（软件编程也就是从外部RAM中分配1920字节的数组），来实现双缓冲显示。对于应用系统而言，如果扩展的外部RAM较大(如32KB)时，分配不到2KB的镜像显示缓冲，开销不算大；但却可以大大改善显示的速度。

　　这样，LCD的绘图程序，比如画点、画线、填充、字符串显示等，都是在镜像缓冲RAM中操作的；只有两个程序，LCD的初始化程序InitLCD（初始化液晶，设置液晶的显示模式等）和显示程序DisplayLCD（把镜像缓冲数据刷新到T6963C内的显示RAM缓冲），与底层硬件相关。下面是显示程序DisplayLCD的实现流程：

　　1、 设置液晶显示的起始0地址（数据口写入数据0x00和0x00，命令口写入数据0x24）；

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