点亮一片低配NT7086 LCD单色液晶屏，并科普驱动原理（GEM-TECH GTG-3201283）

t3486784401

二手市场入手了几片超大单色液晶屏（GEM-TECH GTG-3201283），分辨率 320x128，在众多 12864 中算是鹤立鸡群。

然而价格低的离谱：每片 ￥19.99 包邮，要示例代码的话额外加钱。
一看这主控都有型号，自己测测也就点亮了，于是果断放弃要代码，准备自己搞。






然而大意了，这片液晶根本不是开往幼儿园的车，跳车都来不及。
为了点亮它我几乎复习了整个液晶的驱动原理，特写下来与大家分享。


【显示原理】

关于显示为啥要用点阵，大概就是用数字方块来模拟现实世界的一种方式吧，参考 minecraft。

首先考虑发光管 LED 点阵，就是满大街光污染的走字广告牌，显示电路大致如下图 (a) 所示：



行线(Commons) 与 列线(Segments) 同时使能时（=ON），对应交叉点的 LED 正向通电点亮。

然而这种方式对液晶 LCD 点阵无效，参考上图 (b). 液晶的每个像素相当于一个小电容，充电就“变黑”，放电就“透明”。
对于未使能的行线，即 Commons=OFF 状态，电容可能被反向充电，导致 LCD 像素意外“变黑”，显示出错。


为此需要用更复杂的波形驱动 LCD 点阵，如下图 (b) 所示。行线、列线上被加载了不同振幅、不同相位的交流信号，
只在行列均使能（=ON）的交叉点上，电容可以获得最高 Vpp 的交流信号，像素正确“变黑”。



其他像素虽有交流信号，但 Vpp 未达到“变黑”阈值，也就保持透明状态。
该阈值若匹配不当，就是点阵液晶常见的“暗淡”、“鬼影”现象。


【串行传输】

基于上述分析，工程上有常见的芯片组合实现相应驱动，如下图所示。



LED 点阵常用 HC595-HC164 组合，HC595 级联后加载列线（Segments），HC164 级联后加载行线（Commons）；
LCD 点阵的芯片比较花，我这次入手的就是 NT7086 驱动，四片级联驱动列（320px），再两片级联驱动行（128px）。

从原理上来看，此次入手的液晶屏驱动时序应该与 LED 点阵相仿，需要单片机正确输出移位+锁存信号。


【为何没用u8g2】

说到玩屏，估计不少朋友都接触过 Arduino 以及 u8glib/u8g2 图形库，简单粗暴有疗效。
我起初也是这么想的，结果等理清了液晶电路，彻底傻眼：



传统的牛屎 12864 或者 FPC-COG 液晶如右侧所示，在 NT7086 或同类基础上多了一片 MPU，实现物理显存、总线适配。
这也是单片机访问完 12864 以后，可以去做其他工作的原因，例如 delay 完全卡死也不影响显示。

而这次的 320x240 液晶，完全拿掉了这片 MPU（左图），导致单片机得模拟这片 MPU 工作，得有显存，得有扫描时序...
更糟糕的是，液晶的 Commons 线有 128 根，扫描时序为 1/128 duty. 但凡驱动单片机停一下，液晶就变成一条亮线...

而 u8glib/u8g2 的 HAL 层，都是默认了有 MPU 的液晶模块；像这片需要手动扫描的，资源完全不够用（需要模拟MPU）。

不过这都不是问题，点亮屏幕才是关键。


【点屏】

分析到这里，基本确认了驱动方向：模拟 MPU 扫描，然后在适当的位置模拟个显存。

液晶的排线为 12PIN-FPC1.0MM，为此特地购入抽屉座、排线以及杜邦线板，连接也要优雅：





由于 NT7086 本质上是移位寄存器，因而应该有静态特性，先写个手动扫描固件压压惊： BasicDrv-手动NT7086.zip (7.77 KB, 下载次数: 3)

2023-7-16 18:56 上传

点击文件名下载附件

通电测试下效果，加载列驱动时液晶没反应，再搞上行驱动，液晶顺利点亮一条亮线。

确认驱动逻辑没毛病后，写一个简单的周期图像：



至此只是显示了些马赛克，还没真正达到刷屏状态，目标刷一张 320x128 的位图。

需要一张二值图，GIMP 先搞起来，充斥着修图取模的艰辛：



最后取模完成，刷进去没白瞎研究这么久：



大合照，没有额外的负压生成器，于是得两套独立电源：




最后附上主固件，含NT7086 手册： DynamicDrv-扫描NT7086.zip (640.98 KB, 下载次数: 5)

2023-7-16 18:56 上传

点击文件名下载附件

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以上，点亮了一片低配的单色液晶，顺手科普下液晶驱动原理。

最后祝大家点屏愉快！

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从晶体管讲起，科普下 NT7086 系列 LCD 液晶屏代码该怎么写
https://www.mydigit.cn/thread-403154-1-1.html



补充内容 (2023-7-26 17:32):
Arduino 直连版本的 PCB 已搞好，详见 92 楼

whypyz

太牛了，让我好好消化一下原理，不咋理解

wwb2002

厉害，只是这个屏并不便宜，我买的12864只1元，还能并口能串口连接，按照5倍像素算楼主这个屏只值5元，还不算没mpu的问题，更不算自己研究驱动的辛苦

smg小沈

牛牛牛 厉害啊

t3486784401

wwb2002 发表于 2023-7-16 19:47
厉害，只是这个屏并不便宜，我买的12864只1元，还能并口能串口连接，按照5倍像素算楼主这个屏只值5元，还不 ...

哪里的 12864 能处理到这个白菜价，估计是 COG 软排线那种吧。

12864 这个分辨率太经典，各种实例也很多。

猪小呆

这是一位单片机大神，大神你就是我的偶像，我要学哪些东西才能达到你现在的水平？

t3486784401

whypyz 发表于 2023-7-16 19:29
太牛了，让我好好消化一下原理，不咋理解

受限于篇幅，科普性质好多没去细写。 但整体方向算是写了出来。

douzi707

月工资最少2W吧

t3486784401

猪小呆 发表于 2023-7-16 19:59
这是一位单片机大神，大神你就是我的偶像，我要学哪些东西才能达到你现在的水平？ ...

主要就是多写代码 + 多调试。

某宝入手液晶，刚开始需要店家资料才能点亮，代码多是拷贝；
慢慢脱离资料，只要有个主控+模块脚序，就能看手册点亮，代码需要自己写；
再慢慢连主控型号、脚序一概不知，店家也没资料，只是看眼缘就能点亮，代码全凭经验手写。

这样就差不多了。

pcbboy1991

给楼主的意志力跪了^_^

猪小呆

t3486784401 发表于 2023-7-16 20:26
主要就是多写代码 + 多调试。

某宝入手液晶，刚开始需要店家资料才能点亮，代码多是拷贝；

大神，这种很便宜但是没资料的屏，有没有办法让它正常显示？是夏普的屏
https://item.taobao.com/item.htm?id=720878161170

t3486784401

猪小呆 发表于 2023-7-16 20:57
大神，这种很便宜但是没资料的屏，有没有办法让它正常显示？是夏普的屏
https://item.taobao.com/item.htm ...

彩屏主控比较乱，协议也大多是私有，一般得上逻辑分析仪才有可能。

lmn2005

能自己写驱动代码，那是大师级的！

我爱玩数码

厉害厉害

yayago

收下我的膝盖

kkdkj

高手就是高手，牛！

orima

牛人。。。。。。

wwb2002

t3486784401 发表于 2023-7-16 19:57
哪里的 12864 能处理到这个白菜价，估计是 COG 软排线那种吧。

12864 这个分辨率太经典，各种实例也很多 ...

有pcb的，间距2mm的，可惜现在没了，某宝老王电子diy，应该还有其他的1元多的，有个1.7元pos机还在，有个12864，还有150mah锂电，全新的电池过放电，充电不上的话要拆开充电。

t3486784401

wwb2002 发表于 2023-7-16 23:53
有pcb的，间距2mm的，可惜现在没了，某宝老王电子diy，应该还有其他的1元多的，有个1.7元pos机还在，有个 ...

小屏都玩腻了，尤其那个超小OLED12864，唱戏机专用，费老半天劲还没个数码管效果好。

我比较喜欢玩 STN 大点阵，分辨率不要紧关键是屏要大，比如这种的：https://www.mydigit.cn/thread-245035-1-1.html

dianziguan

感觉是上个世纪九十年代的产品，很有年代感