标签：启动 onclick 软件 for set ext ref ted row
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使用的是最小核心板，所以引脚皆引出可供使用。其他接口只有USB口，起到供电及下载烧写的作用。
店家提供的使用说明较为杂乱，后续除模块信息外，关于控制芯片的内容均参考ST7920手册。
因为还有其他几个外接模块，显示模块采用并口会占用过多I/O口，所以采用SPI串口连接方式，连接示意图及照片图1、图2所示。
图1：连接示意图
图2：照片示意图
其中有几点需要特别说明：
模块手册上明确说明上电后模块自动复位，开始将RST连接到GND没有发现问题，但在调试过程中发现，如果上一次程序跑飞，液晶模块显示满屏“雪花”（注意不是乱码），下次烧写后无论程序对错，屏幕基本上保持原样，会影响到思路判断，还以为是程序仍然没有调试正确。估计其原因是ST7920被跑飞的程序置于某种状态，不再接收正确的指令了。
因此，在调试过程中还是要连上此脚加上复位功能。即便是正式发布的程序，在系统无断电机会时，为了避免潜在Bug的影响，还是加上复位控制为好。
ST7920手册记载，RST为低电平复位，保持时间在10us以上。
如果只有一个外设使用SPI总线，可以不用将CS连接到单片机，直接将CS连接到Vcc即可，CS高电平有效。SPI总线上的设备超过一个时，就需要单片机控制CS信号了。
SPI控制寄存器SPCTL的B7位SSIG明确了SS的功能。SSIG英文全称应该是Selected Slave Ignore（杜撰），字面意思是“忽略被选为从机的信号”，即STC8是否允许其他设备通过拉低SS脚电平把自己作为从机，SSIG=0代表允许，SSIG=1代表不允许。因此，在STC8总是作为主机的情况下，可以不用连接SS脚，软件配置上有两种选择
ST7920就是被动接收信息，不会作为主机控制SPI总线，模块也没有提供响应的引脚，因此就ST7920而言不用连接SS脚。但是我计划SPI总线上还有其他设备有可能以主机身份存在，因此SS脚暂时悬空，程序中仍然配置SSIG=0。
模块手册明确使用电压3.3-5.3V，实际接到5V电源时背光明亮，3V时柔和舒适，除此之外还需要调整一下PCB背板上的对比度可调电阻，否则字迹显示不清楚。
该芯片使用SPI接口需要4个步骤，之后就可传输数据了。可根据实际情况省略前两个步骤：
该芯片可将SPI功能脚配置到四组不同的I/O口，可以根据需要进行选择，外设端口切换寄存器1“P_SW1”的B3和B2位SPI_S[1:0] (SPI_Select)就起到这个作用，详情见表1和表2。
因为P7口的复用功能比较少，我先将SPI配置到P7上，即SPI_S=10。这两位的上电复位默认值为“00”，若忽略选择I/O口这一步，SPI的I/O口将被定位在P1的4个口上。
表1：SPI端口切换寄存器（表中第二个）
表2 SPI功能脚选择位
该芯片所有I/O口都有四种工作模式：准双向口、推挽输出、高阻输入和开漏输出，可根据需要进行选择。需要配置寄存器是P0M1、P0M0 – P7M1、P7M0，共8对分别对应P0~P7。这些端口上电复位值均为0，如果忽略该步骤，所有I/O口均工作在准双向模式。我的方案就是省略该步骤采用默认值，也就是说SPI的四个口都工作在准双向模式。
P0~P7（P4没有4.5~4.7口）每个端口都有两个端口模式寄存器，例如：P0口的B7~B0位对应的两个模式寄存器是P0M1和P0M0的B7~B0位，这一对寄存器用来确定对应的I/O口工作在四种模式中的哪一种。PnM1.x和 PnM0.x（n=1~7）分别为：
该寄存器的配置是操作SPI总线的重头戏，该寄存器的结构如表3所示。因为不用考虑兼容8051，SPI的所有控制位都集中到这个寄存器中。
表3 SPI三个寄存器的结构
SPCTL共8个位，可以实现SPI总线7个方面的功能控制，为便于理解，下面尽可能用通俗的语言进行描述。
英文直译的意思是“忽略从设备选择信号”，芯片手册上称之为“SS引脚功能控制位”，但这个叫法不太容易理解，实际上就如本文1.1.3所言，其功能就是“是否允许其他设备通过拉低SS脚电平把自己作为从机”。
SSIG的两种状态通俗的讲，就是话语权的问题，理解了这一点对“单主单从”、“互为主从”、“一主多从”的设置很关键：
SPI使能控制位，0=关闭SPI功能，1=使能。
数据位收发时的顺序，0=先高位MSB，1=先低位（LSB）。ST7920要求先高后低，因此该位应该设为0。
MSTR：器件主/从模式选择位，SSIG章节已经掰嗤清楚了，这里不说了，抄手册。
设置主机模式：
设置从机模式：
CPOL：SPI 时钟极性控制。
CPHA：SPI 时钟相位控制
手册中给出的描述很简单，但是理解起来很是困难，有一篇帖子说的再明白不过了，摘抄了一张图稍作修改（图3），原文链接：高手带你理解SPI中的极性CPOL和相位CPHA。
图3：SPI时钟极性与相位示意图
我在这里遇到理解障碍主要有两点，对于判断这两位的高低十分重要。
答：指的是SPI总线启动前的时间。以ST7920为例，其时序图如图4所示，图中的时间是我根据手册数据加上去的。传输数据之前SCLK处于高电平状态，即极性CPOL=1。可恨的是手册写的水平不高，也可能是我理解能力有限，手册还给出了一张图（图5），正好拧着，好坑人。
图4：ST7920串口时序图
图5：坑人的另一张图
2. 哪里算作SCLK的开始时间？
明确开始时间，才能搞清楚哪里是第一个时钟沿，哪里是第二个时钟沿。搞清楚第一个问题后，这个问题就十分容易了。不难看出ST7920要求相位CPHA = 1。
2.1.3.6 SPR[1:0]
英文应该是SPI Rate，即SPI时钟的波特率，占B1和B0两个位。手册给出的数值为：
由此可见，在该单片机系统时钟固定的情况下，SPI时钟的波特率只有4种选择，分别是系统时钟的4、8、16、32分频。如果想使用其他频率，就必须调整系统时钟频率了。
我选择的系统时钟频率是22.1184MHz，应该选择哪个分频还需要看ST7920的要求，ST7920在两种电压下对时钟周期的要求是不同的，见表4和表5。可见在工作电压越低，ST7920的工作速度越慢，在2.7V条件下的时钟周期Tscyc最小为600ns，在4.5V时最小为400ns。STC8A8K64S4A12的工作电压我选择的是3V，因此按照2.7V的600ns来计算肯定可以满足ST7920的要求。
1秒÷600纳秒=1.67MHz，这是ST7920要求的频率上限。
有了这个数就好办了，一一计算22.1184MHz的四种分频，不难得出选择16分频为佳，22.1184 MHz÷16 = 1.3824MHz。因此SPR[1:0]的这两位选择10。
表4：ST7920在4.5V条件下的时间要求
表5：ST7920在2.7V条件下的时间要求
使能操作要简单的多，SPI的使能位在IE2的B1位------ESPI，见表6。先将ESPI=1，再打开总中断EA=1，就完成了SPI的使能操作。
表6：中断使能寄存器 IE2
使用SPI传输数据涉及两个寄存器，就是表1中的状态寄存器SPSTAT（SPI Status Register）和数据寄存器SPDAT（SPI Data Register）。
这里只有两点需要说明：
1. 按说可以利用SPI中断自动实现SPI的数据传输，可我反复尝试最终失败了，还是选择了常规的发送数据后，等待中断产生，手工清除状态寄存器的方式。有可能是STC8手册《A.2 关于使用CLR指令关闭EA的重要说明》提到“使用4级流水线”的原因。
2. 状态寄存器标识位的清零需要写1（SPSTAT = 0xc0），不能使用常规的清零方法（SPSTAT = 0）。
SPI串口设置好了，就可以根据ST7920手册要求顺利操作了，网上的例子也多。
这里需要说明的是：
1、 选择串口方式，需要将背板上的“S”点，用焊锡短接，见图6。这一点根据模块不同可能有不同的方式。
图6 模块PCB背板局部
2 、网上的例子中每次操作ST7920配的延时时间各不相同，我尝试了一下，各种保证手册要求的72us即可（清屏操作需等待1.6ms）。这有可能与采用的显示控制芯片有关。
3 、串口方式向ST7920发送命令或数据的步骤
发送每个命令或数据都要发送三个字节的信息：
4 、关于DDRAM地址与屏幕坐标的关系
这一点手册中说的也不太清楚，用表格表示一下，见表7。表中的数字均为16进制，例如80表示0x80；每个地址应该是个16位数，以0x80为例说明，高8位表中用80.H表示，低8位表中用80.L表示。
表7 屏幕坐标和DDRAM地址的对应关系
因为我使用Visual Studio 2019作为编辑器，所以使用了更多的VS习惯，以便更多的利用VS的自动提示功能。如何在VS中编辑，在Keil中调试请见：如何发挥Visual Studio 2019强大的编辑功能轻松编辑Keil项目。
1 //SPI配置 2 #include <STC8.H> 3 #include "System.h" //主要定义了unsigned char为u8等等 4 5 /// <summary> 6 /// SPI单主多从模式的主机初始化 7 /// </summary> 8 /// <param name="dataOrder">传输字节哪头优先</param> 9 /// <param name="clockPolarity">时钟极性控制</param> 10 /// <param name="clockPhase">时钟相位控制</param> 11 /// <param name="spiSpeed">时钟频率</param> 12 /// <param name="pinSelect">功能脚组别选择</param> 13 /// <returns></returns> 14 void STC8_SPI_One_Master_Many_Slave_Init(u8 dataOrder, u8 clockPolarity, u8 clockPhase, u8 spiSpeed, u8 pinSelect ) 15 { 16 // 第一步：选择输出脚 17 P_SW1 &= 0xf3; // P_SW1同时还负责着串口1、CCP的管脚选择，注意不能覆盖 18 P_SW1 |= pinSelect; 19 //第二步：配置IO脚工作模式为准双向口/弱上拉，即处于00 20 //第三步：控制寄存器配置 21 SPCTL = 0x50; 22 SPCTL |= (dataOrder | clockPolarity | clockPhase | spiSpeed); 23 SPSTAT = 0xc0; //写1清零 24 IE2 |= ESPI; //使能SPI中断 25 EA = 1; 26 }
上边程序片段用的到几个宏在包含文件中：
#include "System.h" #define STC8_SPI_PIN_P12_P13_P14_P15 0x00 // SPI输出脚按顺序分别是SS/MOSI/MISO/SCLK #define STC8_SPI_PIN_P22_P23_P24_P25 0x04 // SPI输出脚按顺序分别是SS/MOSI/MISO/SCLK #define STC8_SPI_PIN_P74_P75_P76_P77 0x08 // SPI输出脚按顺序分别是SS/MOSI/MISO/SCLK #define STC8_SPI_PIN_P35_P34_P33_P32 0x0c // SPI输出脚按顺序分别是SS/MOSI/MISO/SCLK #define STC8_SPI_DATA_ORDER_MSB_FIRST 0x00 // SPI传送字节高位在先，0000 0000 #define STC8_SPI_DATA_ORDER_LSB_FIRST 0x20 // SPI传送字节低位在先，0010 0000 #define STC8_SPI_POLARITY_IDLE_LOW 0x00 // SPI时钟空闲时低电平，0000 0000 #define STC8_SPI_POLARITY_IDLE_HIGH 0x08 // SPI时钟空闲时高电平，0000 1000 #define STC8_SPI_PHASE_SAMPLING_FIRST_EDGE 0x00 // 在第一个时钟沿采样 ，0000 0000 #define STC8_SPI_PHASE_SAMPLING_SECOND_EDGE 0x04 // 在第二个时钟沿采样，0000 0100 #define STC8_SPI_SPEED_SYSCLOCK_DIVIDE_4 0x00 // SCLK频率为SYSclk 4分频，0000 0000 #define STC8_SPI_SPEED_SYSCLOCK_DIVIDE_8 0x01 // SCLK频率为SYSclk 8分频，0000 0001 #define STC8_SPI_SPEED_SYSCLOCK_DIVIDE_16 0x02 // SCLK频率为SYSclk 16分频，0000 0010 #define STC8_SPI_SPEED_SYSCLOCK_DIVIDE_32 0x03 // SCLK频率为SYSclk 32分频，0000 0011 /// <summary> /// SPI单主多从模式的主机初始化 /// </summary> /// <param name="dataOrder">传输字节哪头优先</param> /// <param name="clockPolarity">时钟极性控制</param> /// <param name="clockPhase">时钟相位控制</param> /// <param name="spiSpeed">时钟频率</param> /// <param name="pinSelect">功能脚组别选择</param> /// <returns></returns> void STC8_SPI_One_Master_Many_Slave_Init(u8 dataOrder, u8 clockPolarity, u8 clockPhase, u8 spiSpeed, u8 pinSelect);
ST7920的主要部分：
1 #include <STC8.H> 2 #include "System.h" 3 #include "Common.h" //主要定义了延时函数 4 5 #define COMMAND_CODE 0xf8 // 命令首字节 6 #define DATA_CODE 0xfa //数据首字节 7 8 #define CSEN 1 //ST7920片选有效为高电平 9 #define CSDS 0 10 11 #define DELAY_TIME 72 // 除Clear外所有命令都需要72us延时，专门定义宏，需要时好调整 12 13 sbit rst = P7 ^ 2; //12864复位信号，复位低电平有效，持续时间10us 14 sbit cs = P7 ^ 3; //12864片选定义在P7.3 15 16 /// <summary> 17 /// ST7920硬复位 18 /// </summary> 19 /// <returns></returns> 20 void ST7920_Reset() 21 { 22 rst = 0; 23 DelayUs_1T_221184(10); 24 rst = 1; 25 DelayMs_1T_221184(40); //复位40毫秒后系统可用 26 } 27 28 void wrt_byte(u8 byte) 29 { 30 cs = CSEN; 31 IE2 &= 0xfd; //关SPI中断 32 SPDAT = byte; 33 while (!(SPSTAT & 0x80)); 34 SPSTAT = 0xc0; //写1清零 35 IE2 |= ESPI; //STC8.H定义ESPI = 0x02 36 cs = CSDS; 37 } 38 39 /// <summary> 40 /// 向ST7920发送命令字节 41 /// </summary> 42 /// <param name="cmd">命令字节</param> 43 /// <returns></returns> 44 void ST7920_SendCommand(u8 cmd) 45 { 46 wrt_byte(COMMAND_CODE);//命令首字节 47 wrt_byte(cmd & 0xf0);//命令字节高4位 48 wrt_byte(cmd << 4); //命令字节低4位 49 DelayUs_1T_221184(DELAY_TIME);//7920要求72us 50 } 51 52 /// <summary> 53 /// 向ST7920发送数据字节 54 /// </summary> 55 /// <param name="cmd">数据字节</param> 56 /// <returns></returns> 57 void ST7920_SendData(u8 data_) 58 { 59 wrt_byte(DATA_CODE);//数据首字节 60 wrt_byte(data_ & 0xf0); //数据字节高4位 61 wrt_byte(data_ << 4); //数据字节低4位 62 DelayUs_1T_221184(DELAY_TIME);//7920要求72us 63 } 64 65 66 /// <summary> 67 /// 功能同ST7920_SetDDRAMAddrss()，只是把类似于0x80的地址转变成行和列，基本指令集 68 /// </summary> 69 /// <param name="row">行数（0-3）</param> 70 /// <param name="col">列数（0-15）</param> 71 /// <returns></returns> 72 void ST7920_SetDisplayPosition(u8 row, u8 col) 73 { 74 u8 address; 75 if (row == 0x00) address = 0x80; 76 if (row == 0x01) address = 0x90; 77 if (row == 0x02) address = 0x88; 78 if (row == 0x03) address = 0x98; 79 address += col; 80 ST7920_SendCommand(address); 81 } 82 83 /// <summary> 84 /// 写16×16点阵全宽字形（CGRAM：0000H、0002H、0004H、0006H；CGROM：A1A0H-F7FFH(GB)或A140H-D75FH(BIG5) ） 85 /// </summary> 86 /// <param name="hByte">高8位字形编码</param> 87 /// <param name="lByte">低8位字形编码</param> 88 /// <returns></returns> 89 void ST7920_DisplayChar_16_16(u8 hByte, u8 lByte) 90 { 91 ST7920_SendData(hByte); 92 ST7920_SendData(lByte); 93 } 94 95 void ST7920_DisplayString_16_16(u8 * str, u8 lenth) 96 { 97 u8 i = 0; 98 for (; i < lenth; i += 2) 99 { 100 ST7920_SendData(str[i]); 101 ST7920_SendData(str[i + 1]); 102 } 103 }
上面代码用的的包含文件：
1 #include "System.h" 2 #include "Common.h" 3 4 /// <summary> 5 /// ST7920硬复位 6 /// </summary> 7 /// <returns></returns> 8 void ST7920_Reset(); 9 10 /// <summary> 11 /// 发送命令 12 /// </summary> 13 /// <param name="data_">要发送的命令</param> 14 /// <returns></returns> 15 void ST7920_SendCommand(u8 cmd); 16 17 /// <summary> 18 /// 发送数据到内部 RAM ( DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 19 /// </summary> 20 /// <param name="data_">要发送的数据</param> 21 /// <returns></returns> 22 void ST7920_SendData(u8 data_); 23 24 //基本指令集 25 #define ST7920_Clear() do{ST7920_SendCommand(0x01);DelayMs_1T_221184(2);}while(0) // 清屏，7920要求延时1.6ms（基本指令集） 26 #define ST7920_HOME 0x02 // 地址归位，基本指令集，DDRAM的地址计数器AC到00H 27 #define ST7920_DISPLAY_NORMAL 0x0c // 整体显示开，游标关，反白关（基本指令集）,总功能：0000 1D(1/0，总体显示开/关)C（1/0，游标开/关）B（1/0，游标位置反白开/关） 28 #define ST7920_ENTRY_NORMAL 0x06 // 游标及显示右移一次（基本指令集） 29 #define ST7920_XX 0x10 // 不理解，待后续试验观察 30 #define ST7920_BASIC_INSTRUCTION 0x30 // 选择8位数据接口的基本指令集 31 #define ST7920_EXTENDED_INSTRUCTION 0x34 // 选择8位数据接口的扩展指令集 32 #define ST7920_SetCGRAMAddress(address) do{ST7920_SendCommand(0x40+address);}while(0) //设定CGRAM地址 33 #define ST7920_SetDDRAMAddress(address) do{ST7920_SendCommand(address);}while(0) //将显存DDRAM地址设置到地址计数器AC，基本指令集。范围：第1行：80H-8FH，第2行：90H-9FH，第3行：A0H-AFH，第4行：B0H-BFH 34 #define ST7920_DisplayChar_16_8(char_) do{ST7920_SendData(char_);}while(0) //写16×8半宽字形（HCGROM：02H-7FH） 35 36 /// <summary> 37 /// 功能同ST7920_Set_DDRAM_Addrss()，只是把类似于0x80的地址转变成行和列，基本指令集 38 /// </summary> 39 /// <param name="row">行数（0-3）</param> 40 /// <param name="col">列数（0-15）</param> 41 /// <returns></returns> 42 void ST7920_SetDisplayPosition(u8 row, u8 col); 43 44 /// <summary> 45 /// 写16×16点阵全宽字形（CGRAM：0000H、0002H、0004H、0006H；CGROM：A1A0H-F7FFH(GB)或A140H-D75FH(BIG5) ） 46 /// </summary> 47 /// <param name="hByte">高8位字形编码</param> 48 /// <param name="lByte">低8位字形编码</param> 49 /// <returns></returns> 50 void ST7920_DisplayChar_16_16(u8 hByte, u8 lByte); 51 52 /// <summary> 53 /// 写16×16点阵全宽字形字符串（CGRAM：0000H、0002H、0004H、0006H；CGROM：A1A0H-F7FFH(GB)或A140H-D75FH(BIG5) ） 54 /// </summary> 55 /// <param name="str">字符串指针</param> 56 /// <param name="lenth">字符串长度（一个全宽字形长度为2）</param> 57 /// <returns></returns> 58 void ST7920_DisplayString_16_16(u8 *str, u8 lenth);
主程序：
1 #include "system.h" 2 #include "STC8_SPI.h" 3 #include "st7920.h" 4 #include "Common.h" 5 6 /// <summary> 7 /// ST7920初始化 8 /// </summary> 9 /// <returns></returns> 10 void ST7920_Init() 11 { 12 DelayMs_1T_221184(50);//该显示模块要求上电后延迟40ms 13 ST7920_SendCommand(ST7920_BASIC_INSTRUCTION); //基本指令集 14 ST7920_SendCommand(ST7920_DISPLAY_NORMAL);//显示开，游标关，反白关 15 ST7920_Clear(); // 用空格清屏 16 ST7920_SendCommand(ST7920_ENTRY_NORMAL); // 读写后游标及显示右移 17 } 18 19 unsigned char str[] = "配置接口"; 20 21 void main() 22 { 23 STC8_SPI_One_Master_Many_Slave_Init( //配置ST7920SPI接口 24 STC8_SPI_DATA_ORDER_MSB_FIRST, 25 STC8_SPI_POLARITY_IDLE_HIGH, 26 STC8_SPI_PHASE_SAMPLING_SECOND_EDGE, 27 STC8_SPI_SPEED_SYSCLOCK_DIVIDE_16, 28 STC8_SPI_PIN_P74_P75_P76_P77); 29 ST7920_Init(); 30 ST7920_SetDisplayPosition(0, 0); 31 ST7920_DisplayString_16_16("要以热爱祖国为荣", 16); 32 ST7920_SetDisplayPosition(1, 0); 33 ST7920_DisplayString_16_16("祖国就是我们母亲", 16); 34 ST7920_SetDisplayPosition(2, 0); 35 ST7920_DisplayString_16_16("无私奉献报效祖国", 16); 36 ST7920_SetDisplayPosition(3, 0); 37 ST7920_DisplayString_16_16("这是每个公民责任", 16); 38 while (1); 39 } 40 //SPI中断 41 void SPI_Interrup() interrupt 9 42 { 43 SPSTAT = 0xc0; //写1清零 44 }
STC8A8K64S4A12通过SPI接口操作基于ST7920的LCD12864液晶模块
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