HD44780U

De Proyectos
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Pines

Pines de instrucciones

Estos pines son los que sirven para ejecutar instrucciones. Como se ve en la tabla de inferior, dependiendo del valor de estos pines se selecionaran unas instrucciones a ejecutar u otras 

RS RW Operación
0  0  Modo de instrucciones (display clear, ...)
0  1  Se lee el Busy Flag (DB 7 ) y el Address Counter(DB0 to DB6)
1  0  DR escribe en DDRAM o CGRAM
1  1  DR lee de DDRAM o CGRAM

Pin RS

El pin RS selecciona los registros (IR y DR). Cuando RS = 0 se ejecutan las instrucciones de IR, cuando RS = 1 se ejecutan las instrucciones de DR

Pin R/W

Este pin indica si la instrucción a ejecutar será de escritura, R/W = 0, o de lectura, R/W = 1

Pin Enable

Es el encargado de iniciar las instrucciones de lectura/escritura. Para cada instrucción que queramos hacer tenemos que seguir este procedimiento:
Con los pines RS/RW seleccionamos que tipo de instrucción enviaremos --> Colocamos la instrucción (o datos) a transmitir en los pines de datos --> Ponemos en HIGH el pin Enable --> Ponemos en LOW el pin Enable (en el flanco de bajada es cuando los datos se transmiten) 

digitalWrite(E, LOW);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(E, HIGH);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(E, LOW);
delayMicroseconds(100);

Pines de datos

Los pines de datos son los que van del DB7 al DB 0 (teniendo en cuenta que estamos utilizando una conexión de 8bit).
En estos pines es donde colocamos los datos a transmitir. Por ejemplo, si queremos transmitir la instrucción Display Clear (que es 0000001), en cada pin pondremos el valor correspondiente a la instrucción.

Registros

Instruction Register(IR)

Guarda las instrucciones (display clear, cursor shift, ...)
Guarda la información de la dirección de la DDRAM y de la CGRAM
Solo puede ser escrito desde la MPU

Data Register (DR)

Guarda temporalmente los datos que se leen/escriben en la DDRAM o la CGRAM
Los datos escritos en la DR desde la MPU son automáticamente escritos en la DDRAM o la CGRAM
Cuando la inforamción de la dirección se escribe en la IR, los datos se leen y se guardan en la DR desde la DDRAM o la CGRAM a través de una operacion interna
La transferencia de datos entre la MPU se completa cuando la MPU lee la DR
Después de la lectura, los datos de la DDRAM o CGRAM de la siguiente dirección se envian a la DR para la siguiente lectura desde la MPU
A través del pin RS se seleccionan estos dos registros

Busy Flag (BF)

El BF indica si el MPU está ocupado ejecutando una instrucción. Si lo está no se puede enviar una instrucción nueva hasta que finalize la instrucción en curso.
Si BF vale 1, HD44780U está en modo internal operation y la siguiente instruccion no se aceptará. Si BF = 0 el MPU está disponible para recibir una nueva instrucción.
Cuando RS = 0 y RW = 1, el BF se le por el pin DB7.

RAM

En estas 3 RAMs se guardaran los caracteres a mostrar.

DDRAM

La DDRAM es la memoria donde se guardan los caracteres a mostrar. Cada vez que se quiera mostrar un caracter por el lcd, lo primero que se tiene que hacer es seleccionar, con una instrucción, una dirección de memoria de la DDRAM. Luego con otra instrucción se escribirá el caracter a mostrar en esa dirección de mmeoria de la DDRAM.


  • Guarda los datos a mostrar codificados en 8 bits
  • Su capacidad es de 80 x 8 bits, o 80 caracteres
  • DDRAM que no se usa para mostrar datos se puede usar como RAM del sistema
  • La dirección DDRAM se guarda en Address Counter en hexadecimal

(Explicar tambien como se dispone la dirección de la memoria en la pantalla)

CGRAM

La CGRAM es la memoria donde se almacenan caracteres personalizados. Es decir, tienes espacio libre para poder crear caracteres con las formas que se quieran para luego poder escribirlos en el lcd. Para poder hacerlo se han de seguir los siguientes pasos:
1.-Se usa la instrucción Set CGRAM Address para indicar en que dirección de la memoria CGRAM se va a escribir el nuevo caracter
1.1.-Esta dirección de memoria se escribe así:
(imagen)
2.-Una vez seleccionada la dirección de memoria donde se va a escribir se transmiten los datos con la instrucción Write Data to CG or DDRAM
2.1.-Estos datos que codifican así:
(imagen)

Esquema general de como se distribuye la memoria en la CGRAM:
(Esquema de como funcionan las direcciones de la CGRAM)


  • Puede escribir 8 caracteres de 5x8 puntos
  • Puede escribir 4 caracteres de 5x10 puntos
  • Las areas que no se usan como display se pueden usar como RAM general

CGROM

Esta memoria no se puede modificar. Es la que contiene los patrones de los caracteres que vienen de fábrica. Estos caracteres son de 5x8 puntos o 5x10 puntos y suelen representar la mayoria de los simbolos de la tabla ascii.
Suele guardar 108 patrones de caracteres de 5x8 puntos y 32 patrones de 5x10 puntos

Address Counter (AC)

Es un registro que sirve para acceder a las memorias CG o DDRAM del LCD. Por ejemplo, si el Puntero de RAM vale 0x00, accedemos a la primera posición de DDRAM o a la de CGRAM.
(aqui se recuerda un poco lo que se ve en el dibujo de arriba)


Solo hay un puntero de RAM que trabaja con las dos RAMs del LCD, y para saber a cuál de ellas accede actualmente debemos ver la instrucción enviada más recientemente.
Las instrucciones Clear Display, Return Home y Set DDRAM Address designan el Puntero de RAM a la DDRAM, mientras que Set CGRAM Address lo designa a la CGRAM.
En el caso de la DDRAM, la dirección que hay en AC viene a representar la posición del cursor (visible o no) del LCD en la pantalla. La AC pasa a valer la siguiente (o anterior) dirección después de ejecutar una instrucción de escritura (o lectura)
Cuando RS = 0 y R/W = 1 el contenido de AC se envia por los pines DB0...DB6 (como se puede ver en la tabla de Pines de instrucciones

Instrucciones

(Esta información no sirve realmente para poder hacer servir el lcd, pero es información del datasheet que he decidio incluir para si se quiere desarrollar un poco el tema)

  • Solo el IR y el DR pueden ser controlados por el MPU
  • Antes de empezar la operación interna del HD4478U, la información de control es temporalmente guardada en estos registros para permitir la conexión entre varios MPUS, que operen a diferentes velocidades, o diferentes dispositivos de control de periféricos
  • La operación interna del HD44780U se determina por señales enviadas desde la MPU
  • Estas señales, las cuales incluyen la señal RS, R/W y el bus de datos (DB= a DB7), consituyen las instrucciones del HD44780U


Tablas de las instrucciones (Contiene las instrucciones de IR y las de DR)

Instrucciones referentes a IR

Clear Display

  • Escribe 0x20 (espacio) en todas las direcciones de la DDRAM
  • Pone la dirección 0 de la DDRAM en AC
  • El display vuelve a su estado original si estuviera desplazado
  • Pone I/D en 1 y S no cambia

Return Home

  • Pone en AC la direccion 0 de DDRAM
  • El display vuelve a su estado original si estuviera desplazado
  • El contenido de DDRAM no cambia

Entry Mode Set

  • I/D: Incremento (I/D = 1) o decremento (I/D = 0) la direción de la DDRAM cuando el codigo de un caracter es escrito en (o leido de) DDRAM
  • Lo mismo pasa cuando se lee o escribe en CGRAM
  • S: Si S = 1 el display se desplaza a la derecha (cuando I/D = 1) y a la izquierda (cuando I/D = 0). El display no hace nada si S = 0
  • El display no se desplaza cuando leemos de DDRAM
  • Leer de (o escribir en) CGRAM no desplaza el display

Display On/Off Control

  • D: D = 1 display on y D = 0 display off. Cuando esta en off los datos permanecen en DDRAM
  • C: C = 1 el cursor se muestra y C = 0 el cursor no se muestra
  • B: B = 1 el caracter que marca el cursor parpadea

Cursor or Display Shift

    • El cursor o el display se desplazan a la derecha o izquierda sin que se lean o escriban datos según la imagen a continuación
    • En un display de dos lineas el cursor se mueve a la segunda cuando este pasa el digito 40 de la primera linea
    • En el display shift el contenido de AC no cambia

Function Set

    • DL: DL = 1 los datos se envian y reciben en 8bits y DL = 0 se envian y reciben en 4bits
    • N: Numero de lineas del display. N = 1, 2 lienas y N = 0, 1 linea
    • F: Tamaño de los caracteres. F = 1 5x10 puntos y F = 0 5x8 puntos
    • Esta función se tiene que llamar en la cabecera del programa antes de ejecutar cualquier otra instrucciones (exceptuando leer Busy Flag y dirección de instrucción). A partir de este punto, esta función no se puede ejecutar a no ser que se cambie la longitud de datos de la interfaz

Set CGRAM Address

    • Pone la direccón de CGRAM en AC
    • Los datos son luego escritos en (o leidos de) la MPU por la CGRAM

Set DDRAM Address

    • Pone la dirección de DDRAM en AC
    • Los datos son luego escritos en (o leidos de) la MPU por la DDRAM
    • Cuando N = 0 (1 linea) la dirección puede ir desde 0x00 a 0x4F. Cuando N = 1, la dirección puede ir desde 0x00 a 0x27 para la primera liena y 0x40 a 0x67 para la segunda linea

Read Busy Flag and Address (instruccion de lectura)

    • Lee la BF (que indica si el sistema esta realizando en ese momento una operacion interna)
    • Si BF = 1 la operación interna se esta realizando
    • No se acepta ningun instrucción nueva hasta que BF = 0
    • A parte de la señal BF, al leer también se obtiene la dirección del AC. Esta dirección es el valor de la anterior instrucción

Instrucciones referentes a DR

Write Data to CGRAM or DDRAM

    • Escribe 8 bits de datos en la CG o DDRAM
    • Después de escribir la dirección aumenta (o decrece) automaticamente en 1

Read Data from CGRAM or DDRAM (instrucción de lectura)

    • Lee 8 bits de datos de CG o DDRAM
    • La designación anterior determina si se ha de leer CG o DDRAM
    • Antes de esta instrucción, tienen que ejecutarse Set DDRAM Address o Set CGRAM Address. Sino se ejecutan la primera lectura de datos es invalida
    • Cuando se ejecutan instrucciones de lectura en serie, la siguiente dirección normalmente la lee la segunda instrucción de lectura
    • Las instrucciones de Set Address no son necesarias ejecutarlas antes de esta instrucción de lectura cuando la operación Cursor or Display Shift desplaza el cursor (cuando se esta leyendo de DDRAM)
    • La operación Cursor or Display Shift es la misma que Set DDRAM Address
    • Después de leer, el entry mode incrementa o decrementa la dirección en 1 automáticamente. Sin embargo, el shift display no se ejecuta sin importar el modo entrada.
    • El AC se incrementa o decrementa en 1 automáticamente después de las instrucciones de escritura de CGRAM o DDRAM
    • Los datos de la RAM selecionados por AC no se pueden leer en este momento, incluso si las instrucciones de lectura se ejecutan
    • Por lo tanto, para leer correctamente los datos, o bien ejecutar el conjunto de instrucciones de dirección o instrucción de desplazamiento del cursor (sólo con DDRAM), justo antes de la lectura de los datos deseados, se ha de ejecutar la instrucción de lectura desde la segunda vez que se envía la instrucción de lectura

Documentación

  • Simulador LCD.- Es una página muy interesante porque te permite simular el funcionamiento del LCD sin tener que implementarlo. Va muy bien para ver como funciona el lcd.
  • Reading from HD44780-based LCDs.- Discusión de como se leen los datos
  • Datasheet.- Datasheet del HD4478
  • LiquidCrystal Library.- Libreria del lcd que traem implementada Arduino. A mi me ha servido de mucho mirar el código fuente para aprender el funcionamiento del lcd
  • cursomicros.com.-Página muy interesante que explica el funcionamiento del lcd
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