隨著智慧型化的普及，在許多應用場景中可能需要使用段碼液晶顯示器，例如：家用電器、工業裝置、儀器儀表、樓宇自動化裝置、醫療儀器、可穿戴裝置等。
這不僅是因為段式LCD具有顯示美觀、成本優勢、低功耗等優點，還因為現在很多MCU都整合了LCD驅動模組，使開發更加容易。
今天，我們將向您介紹MCU中內建LCD控制驅動器與瑞薩MCU結合的工作原理。
段碼液晶顯示液晶結構及顯示原理
在靜電場的作用下，晶體排列的方向會偏轉，從而改變其透光率，從而可以看到顯示的內容。 LCD 有乙個偏轉閾值，當 LCD 兩端的電壓高於此閾值時顯示內容; 低於此閾值，則不顯示。
通常，段程式碼中LCD有三個主要引數：工作電壓，DUTY（匹配COM編號）和BIAS（偏置電壓，匹配閾值），例如30V，1 4Duty，1 3Bias表示LCD的工作電壓為30v，有 4 個 com，閾值約為 11v（3.0/3=1.0）。
當施加在某個液晶顯示器兩端的電壓大於1時0v，否則不顯示。 但是，LCD對驅動電壓的反應不是很明顯，例如，加1當電壓為0V時，可能會隱隱約約顯示，通常稱為“鬼影”。 因此，需要保證在驅動液晶顯示器時，施加在液晶屏兩端的電壓遠大於閾值電壓，而在不顯示時，則遠小於閾值電壓。
需要注意的是，直流電壓不能加到LCD的兩端，否則段碼液晶顯示器的LCD晶體晶體分子結構的電化學特性將長期受到威脅，導致顯示效果模糊， 不利影響降低使用壽命，其毀滅性無法修復，這就要求LCD兩端加的驅動電壓平均電壓為0。因此，LCD 使用拆分掃瞄方法，並且一次只有乙個 COM 掃瞄有效，其餘 COM 無效。
乙個好的分段編碼LCD控制器驅動器應滿足：
可提供不同數量的COM、DUTY（匹配COM數量）和BIAS（偏置電壓、匹配閾值），滿足不同規格液晶屏的驅動需求。
可提供多種分壓方式，提供內部分壓，減少外圍電路的分壓。
它可以提供內部公升壓公升壓以滿足一些電池電量，並且在電池電壓下降時可以保持亮度。
它可以提供內部參考電壓調節，以避免由於分壓不準確而導致顯示器的“重影”
提供多種不同的參考電壓選項，並且可以調節對比度。
可提供多種不同的分割掃瞄方式和驅動波形，滿足靈活選擇。
它可以從不同的時鐘源和不同的拆分掃瞄幀速率中進行選擇，以滿足不同應用的低功耗要求。
瑞薩MCU內建的LCD控制器驅動器不僅滿足上述規範，還提供其他優勢：
提供不同的時鐘源選項，可選擇外部子時鐘32768kHz，可選擇內部MCU低速或高速時鐘。
提供顯示資料暫存器，通過自動讀取顯示資料暫存器，可以自動輸出段訊號SEG和公共訊號COM的顯示資料暫存器。
提供時間間隔閃爍功能，方便易用。
瑞薩電子MCU具有內建LCD控制器驅動器
LCD控制器驅動框圖
圖 1 顯示了與瑞薩電子自己的 16BITS RL78 系列核心 MCU 的整合LCD控制器驅動器圖 2 整合了瑞薩電子 32BITS RA4M1 系列 ARM 核心 MCU 驅動器中的 LCD 控制器，兩者之間的主要區別是：LCD控制器驅動器RA4M1 系列還支援選擇內部高速時鐘。
圖 1 R7F0C001 R7F0C002 L12 L13 L1A L1C LCD 控制器驅動程式。
圖 2 RA4M1 LCD 控制器驅動器。
外設允許暫存器 0 （Per0）：在將子系統時鐘 （FSUB） 用於 LCD 控制器驅動器時設定。
LCD模式暫存器0（LCDM0）：LCD驅動電壓產生電路，顯示波形（A B）和顯示時片占空比。
LCD 模式暫存器 1 （LCDM1）：該暫存器允許或禁用顯示操作，允許或禁用公升壓電路和電容器分離電路的操作，並設定顯示資料區域和低電壓模式。
執行速度模式控制暫存器 （OSMC）：通過停止不需要的時鐘功能來降低功耗。
LCD時鐘控制暫存器0（LCDC0）：設定LCD源時鐘和LCD時鐘的暫存器，並通過LCD時鐘和時間片確定幀速率。
儲存器液晶控制暫存器（MLCD）：控制儲存器液晶波形。
LCD 公升壓電平控制暫存器 （VLCD）：您可以從公升壓電路執行時產生的 16 個參考電壓（調整對比度）中進行選擇。
LCD 輸入開關控制暫存器 （ISCLCD）：防止 CAPL P126、CAPH P127 和 VL3 P125 引腳作為 LCD 功能執行期間饋通電流流入。
LCD控制器 驅動器的驅動波形
驅動波形包括COM埠波形、SEG埠波形、COM與SEG之間的電壓差波形，當每個畫素對應的COM和SEG電位差高於一定電壓（LCD驅動電壓VLCD，即閾值電壓）時，LCD顯示屏的每個畫素都會亮起。 如果電位差低於 VLCD，則關閉每個元件的燈。
com 埠波形。
根據設定的時間片，表中所示的序列為公共訊號的選定時間序列，並以迴圈形式重複操作。 在靜態模式下，COM0 COM3 輸出相同的訊號。
SEG 埠波形。
SEG訊號對應LCD顯示資料暫存器，在8個時間片的情況下，每個顯示資料暫存器的BIT0和BIT7對應COM0 COM7。 與公共訊號輸出的每個時序同步，並從資料儲存器中讀取資料。 如果每個位的內容為“1”，則將其轉換為所選電壓並輸出到段引腳（SEG4 SEG38）。 如果每個位的內容為“0”，則將其轉換為非選擇電壓並輸出到段引腳（SEG4 SEG38）。
在非 8 切片時間片方法的情況下，每個資料暫存器的 BIT0 BIT3 顯示在 A 圖形區域，每個資料暫存器的 BIT4 和 BIT7 顯示在 B 圖形區域，對應 COM0 COM3。 與公共訊號輸出的每個時序同步，並從資料儲存器中讀取資料。 如果每個位的內容為“1”，則將其轉換為所選電壓並輸出到段引腳（seg0 seg38）。 如果每個位的內容為“0”，則將其轉換為非選擇電壓並輸出到段引腳（seg0 seg38）。
因此，有必要檢查LCD顯示資料暫存器使用的LCD顯示器的前電極（對應SEG訊號）和後電極（對應COM訊號）如何組合形成顯示圖，然後將顯示圖形對應的位資料寫入顯示資料暫存器。
COM訊號和SEG訊號的輸出波形。
公共訊號COM和段訊號SEG輸出的電壓如表（a）-（D）所示。 VLCD 的照明電壓僅在公共訊號 COM 和段訊號 SEG 都被選為電壓時才被選中，而熄燈電壓（未選擇）在其他組合中也是如此。
靜態顯示模式下，公共訊號COM的輸出波形屬於LCD時鐘1個週期T（選擇性或非選擇性），前T2輸出VL4分電壓電平，後T2輸出VSS電平; 選擇LCD時鐘時，段訊號SEG的輸出波形為1個週期T，前T2輸出VSS分壓電平，後T2輸出VL4電平，後T2輸出VL4電壓電平，屬於非選擇1週期T時，前T2輸出VL4分壓電平， 後部 T 2 輸出 VSS 電平。
1 2 偏置時，輸出波形為共訊號COM，當LCD時鐘屬於選擇1週期T時，前T2輸出VL4偏電壓電平，後T2輸出VSS電平，屬於非選擇1週期T，輸出VL2電平; 選擇LCD時鐘時，段訊號SEG的輸出波形為1個週期T，前T2輸出VSS分壓電平，後T2輸出VL4電平，後T2輸出VL4電壓電平，屬於非選擇1週期T時，前T2輸出VL4分壓電平， 後部 T 2 輸出 VSS 電平。
1 3 偏置時，輸出 A 波形為共訊號 COM，1 週期 T 時 LCD 時鐘屬於選擇，前 T 2 輸出 VL4 偏電壓電平，後 T 2 輸出 VSS 電平，1 週期 T 時未選擇時，前 T 2 輸出 VL1 偏電壓電平， 後T2輸出VL2電平;選擇LCD時鐘時，段訊號SEG的輸出A波形為1個週期T，前T2輸出VSS分壓電平，後T2輸出VL4電平，屬於未選擇的1個週期T，前T2輸出VL2部分電壓電平，後T2輸出VL1電平。
1 3 偏置時，公共訊號COM的輸出B波形屬於1個週期T，LCD時鐘屬於選擇，第乙個T2（在幀TF 2的前半部分）輸出VL4部分電壓電平，後T2（在幀TF 2的後半部分）輸出VSS電平， 屬於非選擇的1週期T，前T2（在幀TF 2的前半部分）輸出VL1部分電壓電平，後T2（在幀TF 2的後半部分）輸出VL2電平;段訊號SEG的輸出B波形為1個週期T，選擇LCD時鐘時，第乙個T 2（在幀TF 2的前半部分）輸出VSS分頻器電平，最後T 2（在幀TF 2的後半部分）輸出VL4電平，屬於非選擇的1個週期T， 第乙個 T 2（在幀 TF 2 的前半部分）輸出 VL2 部分電壓電平，最後乙個 T 2（在幀 TF 2 的後半部分）輸出 VL1 電平。
1 4 偏置時，輸出 A 波形為共訊號 COM，在LCD時鐘中屬於選擇1個週期的T，前T2輸出VL4為部分電壓電平，後T2輸出VSS電平，屬於非選擇時間的1個週期T，前T2輸出VL1部分電壓電平， 後部T2輸出VL2電平;選擇LCD時鐘時，段訊號SEG的輸出A波形為1個週期T，前T2輸出VSS分壓電平，後T2輸出VL4電平，屬於未選擇的1個週期T，前T2輸出VL2部分電壓電平，後T2輸出VL2電平。
1 4 偏置時，輸出B波形的公共訊號COM屬於乙個週期T時LCD時鐘屬於選擇，前T2（在前半幀TF 2中）輸出VL4部分電壓電平，後T2（在後半幀TF 2中）輸出VSS電平，屬於非選擇的1週期T， 第乙個 T 2（在前半幀 TF 2 中）輸出 VL1 部分電壓電平，後 T 2（在後半幀 TF 2 中）輸出 VL3 電平;段訊號SEG的輸出B波形為1個週期T，當LCD時鐘被選擇時，第乙個T 2（在幀TF 2的前半部分）輸出VSS部分電平，最後乙個T 2（在幀TF 2的後半部分）輸出VL4電平，屬於非選擇的1個週期T， 第乙個 T 2（在幀 TF 2 的前半部分）輸出 VL2 部分電壓電平，最後乙個 T 2（在幀 TF 2 的後半部分）輸出 VL2 電平。
COM 訊號和 SEG 訊號的輸出波形示例。
在此示例中，取第 7 位。
解釋。 表中所示的選定和非選擇性電壓需要根據顯示模式和每個公共訊號的時序，通過COM0 COM3輸出到SEG12和SEG13引腳。
因此，為SEG12對應的顯示資料暫存器（位址F040CH）準備“1101”就足夠了。 下圖顯示了SEG12和每個公共訊號之間的LCD驅動波形示例。 選擇COM0作為所選電壓時，SEG12為所選電壓，LCD照明電平+VLCD的交流矩形波的產生是已知的。
LCD驅動的A波形示例，SEG12和每個公共訊號之間有4個時間片（1-3偏置方法）。
LCD驅動的B波形示例，SEG12和每個公共訊號之間有4個時間片（1-3偏置方法）。
LCD控制器 驅動器的驅動電壓
提供LCD驅動電壓VL1、VL2、VL3、VL4，分為內部公升壓、電容分路和外部電阻分路。
內部提公升。 例如，R7F0C001G L 和 R7F0C002G L 具有用於 LCD 驅動電源的內建內部公升壓電路。 電容器 （047 F 30%），產生 LCD 驅動電壓。內部公升壓方法只能使用 1 3 偏置方法或 1 4 偏置方法。
內部公升壓方式的LCD驅動電壓與器件本身不同，因此與VDD的變化無關，可以提供固定電壓。
對比度可以通過設定LCD公升壓控制暫存器（VLCD）來調節。
電容分裂。 例如，R7F0C001G L 和 R7F0C002G L 具有用於驅動電源的內建電容分路電路。 電容器 （047 F 30%），產生 LCD 驅動電壓。電容器分路法只能採用1 3偏置法。 與外部電阻分路法不同，電容分路法不流動電流，因此可以降低電流消耗。
外部電阻分裂。
用於驅動器時鐘控制的 LCD 控制器
LCD 控制器 驅動器的資料驅動顯示。
您可以從公升壓電路執行期間產生的 16 種參考電壓（調整對比度）中進行選擇。
LCD 控制器 驅動器的資料驅動顯示。
當用於靜態、2、3 或 4 時間切片時，例如 R7F0C001G L 和 R7F0C002G L，您可以通過設定 BLON 位和 LCD sel 位從以下三種型別中選擇 LCD 顯示資料暫存器
用於資料顯示的圖形區域（LCD 顯示資料暫存器的下 4 位）。
B. 在圖形區域顯示資料（LCD 顯示資料暫存器的上 4 位）。
交替顯示來自 A 和 B 圖形區域的資料（閃爍顯示對應於實時計數器 （RTC） 的固定週期中斷時間）。
請注意，使用 8 個時間片時，無法選擇 LCD 顯示資料暫存器（A 圖、B 圖或閃爍顯示）。
閃爍顯示（在 A 和 B 圖形區域交替顯示資料）R7F0C001G L、R7F0C002G L 示例。
當 BLON 位為“1”時，A 和 B 圖形區域中的資料根據實時計數器 （RTC） 的固定週期中斷 （INTRTC） 時序交替顯示。 當LCD閃爍時，必須將反轉值（例如）設定為與A圖形區域中的位相對應的B圖形區域的位閃爍時將F0400H的bit0設定為“1”，將F0400H的bit4設定為“0”）;當 LCD 不閃爍時，必須設定相同的值 （ex.）當燈亮時，將 F0402H 的位 2 設定為“1”，將 F0402H 的位設定為“1”。
顯示的開關時序如下所示。
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