STM32 и дисплей на базе HD44780 в 4-битном режиме.

Итак, сегодня мы будем работать с дисплеем на базе популярного контроллера HD44780. Уже была статья про это на нашем сайте (вот она), там мы и команды обсудили, и с подключением разобрались, и пример написали и протестировали. Казалось бы что тут еще обсуждать? На самом деле есть что )

В комментариях к той статье попросили разобрать пример с использованием 4-х битной шины данных (как вы помните есть два варианта общения с дисплеем, а именно с использованием 8-ми битной шины, либо 4-х битной), так что сегодняшняя статья посвящена именно этому.

Теорию обсуждать я думаю не будем снова, все есть в уже упомянутой статье, так что сразу перейдем к особенностям работы в 4-х битном режиме. Хотя никаких особенностей-то и нет по большому счету. Если в 8-ми битном режиме мы передаем всю команду целиком, используя выводы DB7-DB0, то в 4-х битном команда делится на две части и передается она соответственно по частям (в этом режиме задействуем только 4 вывода дисплея - DB7-DB4).

Довольно часто при работе с дисплеями проблема возникает в первую очередь с инициализацией, поэтому скачиваем документацию на используемый дисплей и ищем что-нибудь похожее на набор команд, которыми необходимо проинициализировать дисплей. Я, например, использую дисплей WH1602. Вот интересующая нас часть даташита на него:

Как видите, здесь как раз используется 4-х битная шина данных. То что надо!

Давайте теперь попробуем написать программу, которая что-нибудь выведет на дисплей. Я буду использовать микроконтроллер STM32F407, ну и, соответственно, плату STM32F4 Discovery. Итак, создаем как обычно новый проект, добавляем в него файлы библиотек CMSIS и SPL:

Дисплей у меня подключен следующим образом:

• RS – PC2
• R/W – PB10
• E – PB14
• DB7 – PD2
• DB6 – PC12
• DB5 – PA8
• DB4 – PA10

Время традиционной вставки: поскольку компания STMicroelectronics прекратила поддержку библиотеки SPL, которая использовалась в этом курсе, я создал новый, посвященный работе уже с новыми инструментами, так что буду рад видеть вас там - STM32CubeMx. Кроме того, вот глобальная рубрика по STM32, а также небольшая подборка на смежную тему из нового курса:

• Подключение дисплея на базе ST7735 к микроконтроллеру STM32.
• Дисплей на базе ST7735 и STM32. Вывод изображения.
• Дисплей на базе контроллера SSD1306. Библиотека для STM32.
• STM32 и семисегментный индикатор. Динамическая индикация.

Определим все эти выводы следующим образом, чтобы сделать нашу программу более универсальной:

// Set RS port
#define MT_WH1602_RS_PORT                                        (GPIOC)

// Set RS pin
#define MT_WH1602_RS_PIN                                         (GPIO_Pin_2)

// Set RW port
#define MT_WH1602_RW_PORT                                        (GPIOB)

// Set RW pin
#define MT_WH1602_RW_PIN                                         (GPIO_Pin_10)

// Set E port
#define MT_WH1602_E_PORT                                         (GPIOB)

// Set E pin
#define MT_WH1602_E_PIN                                          (GPIO_Pin_14)

// Set DB7 port
#define MT_WH1602_DB7_PORT                                       (GPIOD)

// Set DB7 pin
#define MT_WH1602_DB7_PIN                                        (GPIO_Pin_2)

// Set DB6 port
#define MT_WH1602_DB6_PORT                                       (GPIOC)

// Set DB6 pin
#define MT_WH1602_DB6_PIN                                        (GPIO_Pin_12)

// Set DB5 port
#define MT_WH1602_DB5_PORT                                       (GPIOA)

// Set DB5 pin
#define MT_WH1602_DB5_PIN                                        (GPIO_Pin_8)

// Set DB4 port
#define MT_WH1602_DB4_PORT                                       (GPIOA)

// Set DB4 pin
#define MT_WH1602_DB4_PIN                                        (GPIO_Pin_10)

Также не забываем определить:

// Bit masks for different bits in byte
#define BIT_7_MASK                                               (0x80)
#define BIT_6_MASK                                               (0x40)
#define BIT_5_MASK                                               (0x20)
#define BIT_4_MASK                                               (0x10)
#define BIT_3_MASK                                               (0x08)
#define BIT_2_MASK                                               (0x04)
#define BIT_1_MASK                                               (0x02)
#define BIT_0_MASK                                               (0x01)

Теперь необходимо проинициализировать все ножки микроконтроллера, которые нам понадобятся:

/***************************************************************************************/
GPIO_InitTypeDef MT_GPIOcfg;


/***************************************************************************************/
void MT_Init()
{
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);

	// Initialize all pins connected to the WH1602 module
	
	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_RS_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_RS_PORT, &MT_GPIOcfg);

	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_RW_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_RW_PORT, &MT_GPIOcfg);

	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_E_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_E_PORT, &MT_GPIOcfg);

	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_DB7_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_DB7_PORT, &MT_GPIOcfg);

	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_DB6_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_DB6_PORT, &MT_GPIOcfg);

	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_DB5_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_DB5_PORT, &MT_GPIOcfg);

	GPIO_StructInit(&MT_GPIOcfg);
	MT_GPIOcfg.GPIO_Pin = MT_WH1602_DB4_PIN;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	MT_GPIOcfg.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(MT_WH1602_DB4_PORT, &MT_GPIOcfg);
} 


/***************************************************************************************/

С микроконтроллером разобрались, теперь нужно инициализировать дисплей. Для этого реализуем следующие функции (в соответствии с рекомендуемой последовательностью команд из даташита):

/***************************************************************************************/
// Функция для реализации простой задержки
void MT_Delay(uint32_t us)
{
	volatile uint32_t i;
	RCC_ClocksTypeDef rcc;

	RCC_GetClocksFreq (&rcc);
	i = (rcc.HCLK_Frequency / 10000000) * us;

	for (; i != 0; i--);
}


/***************************************************************************************/
// Строб импульс
void MT_DataReadWrite()
{
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_E_PORT, MT_WH1602_E_PIN);
	MT_Delay(2);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_E_PORT, MT_WH1602_E_PIN);
}


/***************************************************************************************/
// И наконец функции для инициализации дисплея
void MT_FunctionSet8bit()
{
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RS_PORT, MT_WH1602_RS_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RW_PORT, MT_WH1602_RW_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
}


/***************************************************************************************/
void MT_FunctionSet4bit(bool N, bool F)
{
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RS_PORT, MT_WH1602_RS_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RW_PORT, MT_WH1602_RW_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
	MT_Delay(100);

	if (N == 1)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	}

	if (F == 1)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	}
	
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
}


/***************************************************************************************/
void MT_DisplayOnOff()
{
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RS_PORT, MT_WH1602_RS_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RW_PORT, MT_WH1602_RW_PIN);

	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
	MT_Delay(100); 

	GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
}


/***************************************************************************************/
void MT_DisplayClear()
{
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RS_PORT, MT_WH1602_RS_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RW_PORT, MT_WH1602_RW_PIN);

	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
	MT_Delay(100);

	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);

	MT_DataReadWrite();
}


/***************************************************************************************/

Кроме всего этого нам понадобится функция для записи данных в память дисплея для вывода их на экран:

/***************************************************************************************/
void MT_WriteData(uint8_t data)
{ 
	GPIO_SetBits(MT_WH1602_RS_PORT, MT_WH1602_RS_PIN);
	GPIO_ResetBits(MT_WH1602_RW_PORT, MT_WH1602_RW_PIN);

	if (data & BIT_7_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	}

	if (data & BIT_6_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	}

	if (data & BIT_5_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	}

	if (data & BIT_4_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);
	}

	MT_Delay(100);
	MT_DataReadWrite();

	if (data & BIT_3_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB7_PORT, MT_WH1602_DB7_PIN);
	}

	if (data & BIT_2_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB6_PORT, MT_WH1602_DB6_PIN);
	}

	if (data & BIT_1_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB5_PORT, MT_WH1602_DB5_PIN);
	}

	if (data & BIT_0_MASK)
	{
		GPIO_SetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(MT_WH1602_DB4_PORT, MT_WH1602_DB4_PIN);
	}

	MT_Delay(100);
	MT_DataReadWrite();
}


/***************************************************************************************/

Итак, все функции которые нам понадобятся готовы! О том, как подаются команды на дисплей мы уже говорили в предыдущей статье про этот дисплей, обязательно посмотрите, если этого еще не сделали, а мы тем временем подошли к главному - к реализации функции main():

/***************************************************************************************/
int main(void)
{
	MT_Init();
	MT_Delay(1000);

	MT_FunctionSet8bit();
	MT_Delay(1000);

	MT_FunctionSet4bit(1, 1);
	MT_Delay(1000);

	MT_FunctionSet4bit(1, 1);
	MT_Delay(1000);

	MT_DisplayOnOff();
	MT_Delay(1000);

	MT_DisplayClear();
	MT_Delay(10000);

	MT_WriteData(0x34);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x20);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x62);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x69);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x74);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x20);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x6D);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x6F);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x64);
	MT_Delay(1000);
	MT_WriteData(0x65);
	MT_Delay(1000);	

	while(1)
	{
	}
}


/***************************************************************************************/

Компилируем, прошиваем, запускаем, и вот он результат:

Как видим, все работает 👍 Поэтому на этом заканчиваем обсуждение 4-х битного режима передачи данных, до скорых встреч и новых статей!