CMS1621new.docx

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CMS1621new

CMS1621

——32×4点阵LCD驱动电路芯片

一、概述

CMS1621是一种128点阵式存储映射多功能LCD驱动电路。

CMS1621的S/W结构特点，使它适合点阵式LCD显示，包括LCD模块和显示子系统，CMS1621具有关闭电源功能。

功能特点：

●工作电压：

2.4~5.2V●时基/WDT时钟源有八种

●内部自建256KHzRC振荡器●32×4LCD驱动器

●外部32.768KHZ晶振或256KHZ频率输入●内部32×4bit显示RAM

●可选择1/2或1/3偏置，和1/2、1/3或1/4●3端串行接口

占空比LCD显示●内置LCD驱动信号源

●内部时间基准频率●可用指令控制操作

●蜂鸣器驱动信号频率可选择2kHZ或4kHZ●数据模式和命令模式指令

●具有关机指令可以减少功耗●R/W地址自动累加

●内部时基发生器和WDT看门狗定时器●3种数据存取模式

●时基或WDT溢出输出●VLCD引脚用来调整LCD工作电压

二、功能框图

注意：

__CS：

芯片选择BZ，__BZ：

蜂鸣器输出

__WR,__RD,DATA:

串行接口COM0~COM3，SEG0~SEG31：

LCD输出

__IRQ:

时间基准或WDT溢出输出

三、管脚说明及功能说能说明：

（见下表）

1、工作原理

CMS1621是一种具有微控制器接口，有存储器映射的32×4点阵式控制驱动器，电路上电时清零复位，通过命令端进行工作状态设置，通过片选、读、写端对RAM数据进行读、写、修改操作，按照一一对应原则，驱动LCD显示器。

该电路可用于点阵式LCD显示驱动，各SEG端是互相独立的，且容易对RAM数据进行修改，所以显示点阵式内容灵活，可随用户任意定制。

序号

名称

I/O

功能说明

1

__CS

I

片选信号输入端（带上拉电阻）。

__CS为逻辑高电平时，数据和命令不能读出和写入，并且串行接口电路复位。

但当__CS为逻辑低电平时，控制器与CMS1621之间可以传输数据和命令。

2

__RD

I

READ时钟输入端（带上拉电阻）。

RAM中的数据在__RD信号的下降沿输出到DATA线上，主控制器可以在下一个上升沿锁存这个数据。

3

__WR

I

WRITE时钟输入（带上拉电阻）。

在__WR信号的上升沿，DATA线上的数据被锁存到CMS1621。

4

DATA

I/O

串行数据输入/输出端（带上拉电阻）。

5

VSS

—

负电源，GND。

6

OSCO

O

OSCI和端口连接到一个32.768KHZ晶振，用于生产系统时钟。

如果外接系统时钟，则通过OSCI端，如果使用片内RC振荡器，OSCI和OSCO可以悬空。

7

OSCI

I

8

VLCD

I

LCD电源输入。

9

VDD

—

正电源。

10

__IRQ

O

时间基准或WDT溢出标志，NMOS开漏输出端。

11，12

BZ，__BZ

O

蜂鸣器信号输出端。

13~16

COM0~COM3

O

LCDCOM输出端。

17~48

SEG0~SEG31

O

LCDSEG输出端。

2、系统结构

（1）RAM

静态显示器（RAM）结构为32×4位，贮存所显示的数据。

RAM的内容直接映射成LCD驱动器的内容。

RAM中的数据可被READ，WRITE和READ—MODIFY—WRITE命令存取。

RAM中的内容映射至LCD的过程如下图所示：

COM3COM2COM1COM0

SEG0

SEG1

SEG2

SEG3

~

SEG31

0

1

2

3

~

31

bit3

bit2

bit1

bit0

bitAddr

RAM映射图

（2）系统振荡器

CMS1621系统时钟用来产生时基/WDT电路的时钟、LCD驱动时钟和蜂鸣频率。

时钟可以来自片内RC振荡器（256kHZ）、晶体振荡器（32.768kHZ）或由S/W设置的外部256kHZ的时钟。

系统振荡器如图。

执行SYSDIS命令后，系统时钟停止，LCD偏置发生器也停止工作，此命令只适用内RC振荡器（256kHZ）和晶体振荡器。

一但系统时钟停止，LCD显示变暗，时基/WDT失去功能。

LCDOFF命令用来关闭LCD偏置发生器。

LCDOFF命令关闭LCD偏置发生器后，用SYSDIS命令减少功耗，相当于系统POWERDOWN命令。

但当外部时钟用作系统时钟时，SYSDIS命令既不能关闭振荡器也不能进入POWERDOWN模式。

晶体振荡器可用来连接一个32kHZ外部频率源到OSCI管脚。

因此，系统进入POWERDOWN模式有点类似于外部256kHZ时钟的运行。

系统初始上电后，CMS1621处于SYSDIS状态。

（3）时间基准和看门狗定时器

时基发生器是由8级递增计数器构成，用来设计生产一个精确的时间基准。

看门狗定时器（WDT）由8级时基发生器和一个2级递增计数器组成，在非正常状态下（未知的或不希望的跳转、执行错误等），用来停止主控器或其它子系统。

WDT暂停，将设置一个WDT暂停标志。

时基发生器的输出和WDT暂停标志的输出可以用命令输出到_IRQ的输出端，总共有8个频率源适合时基发生器和WDT时钟，其频率由下列公式得出其fWDT=32kHZ/2n,n的值通过命令在0~7之间变化，等式中的32kHZ表明系统时钟由一个32.768kHZ的晶体振荡器、一个片内振荡器（256kHZ）或外部256kHZ频率作为系统时钟，系统时钟一个3级分频器预置成32kHZ。

由于时基发生器和WDT使用同一个8级计数器，因此需小心使用与时基发生器和WDT相关的命令。

例如调用WDTDIS命令对时基发生器无效，而WDTEN不但适用于时基发生器而且可以激活WDT暂停标志输出（WDT暂停标志连接到__IRQ脚）。

输入TIMEREN命令后，WDT和__IRQ脚断开，时基发生器的内容由CLRWDT或CLRTIMER命令清零。

CLRWDT或CLRTIMER命令分别相对应的在WDTEN或TIMEREN命令清零。

CLRTIMER命令必须在WDT模式转换到时基模式之前执行。

一旦出现WDT暂停模式，__IRQ脚将处于逻辑低电平直到出现CLRWDT或__IRQDIS命令。

__IRQ输出无效后，__IRQ将处于悬浮状态。

通过执行__IRQEN或__IRQDIS命令使IRQ输出处于有效或无效状态。

__IRQEN使得实际发生器或WDT暂停标志的输出作用到__IRQ脚。

时基发生器结构图如下：

使用片内RC振荡器或晶体振荡器，可以用系统命令开启或关闭振荡器，进入POWERDOWN模式，减少功耗。

在POWERDOWN模式下，时基/WDT的一切功能都无效。

另一方面，如果使用外部时钟作为系统频率，SYSDIS命令不起作用而不执行POWERDOWN模式，那就是说CMS1621将一直运行到系统失效或外部时钟取消。

系统开启后，__IRQ被禁止。

（4）蜂鸣器输出

在CMS1621中提供了一个简单的蜂鸣振荡器。

蜂鸣振荡器可以提供一对蜂鸣驱动信号BZ和__BZ,用来产生一个简单的蜂鸣。

执行TONE4K和TONE2K命令可产生两种蜂鸣频率，TONE4K和TONE2K命令设置蜂鸣频率分别为4KHZ和2KHZ，蜂鸣驱动信号可以调用TONEON或TONEOFF命令来开启或关闭。

BZ和__BZ是一对反相驱动输出，用来驱动压电蜂鸣器。

一旦系统失效或蜂鸣输出停止，BZ和__BZ输出处于低电平。

（5）LCD驱动器

CMS1621是一个128（32×4）点阵式LCD驱动器，它可以驱动1/2或1/3偏置，2、3或4个COM端的LCD显示器，这个特性使得CMS1621适合于多种LCD显示器。

LCD驱动时钟产生于系统时钟，不管系统时钟是来源于32.768kHZ晶振频率还是片内RC振荡器频率或外部频率，LCD驱动时钟的频率总是256KHZ。

与LCD相应命令见下表。

名称

指令代码

功能

LCDOFF

10000000010

关闭LCD输出

LCDON

10000000011

打开LCD输出

BLAS&COM

1000010abXcX

c=0:

1/2偏置状态

c=1:

1/3偏置状态

ab=00:

2COM端

ab=01:

3COM端

ab=10:

4COM端

黑体形式的100表明是命令模式ID，如果发送连续命令，命令模式ID（除第一个命令）将被忽略。

LCDOFF命令通过中断LCD偏值发生器来关闭LCD显示，而LCDON命令通过启动LCD偏值发生器来开启LCD显示。

BIAS和COM命令是与LCD显示器相关的命令CMS1621可驱动许多类型的LCD显示器.

（6）指令格式

CMS1621可以通过S/W来设置，设置CMS1621和传送LCD显示数据的指令共有两种模式，分别为命令模式和数据模式。

对CMS1621的设置称作命令模式，其中ID是100，由系统设置命令、系统频率选择命令、LCD结构命令、蜂鸣频率选择命令和操作命令组成。

数据模式包括READ、WRITE和READ—MODIFY—WRITE操作。

下表是数据模式ID和命令模式ID：

操作

模式

ID

READ

数据

110

WRITE

READ-MODEFY-WRITE

数据

101

COMMAND

命令

100

模式命令出现在数据和命令传送之前。

如出现连续指令，命令模式ID100可以被忽略。

当系统工作在不连续指令或不连续地址数据模式，__CS管脚应设置为1，而之前的工作模式将被复位。

一旦__CS管脚为0，出现一个新的工作模式ID。

（7）接口

CMS1621有4个线需要接口。

__CS初始化串行接口电路和在主控制器和之间中接通讯端。

__CS为1时，主控制器和CMS1621之间数据和命令被禁止和初始化。

出现命令模式和模式转换之前，需要一个高电平脉冲初始化CMS1621串行接口。

数据线是串行输入/输出线。

读写数据或写入命令必须通过数据线。

__RD线是READ时钟输入。

RAM中的数据在__RD信号的下降沿被读出，读出数据将显示在DATA线上。

主控制器在READ信号上升沿和下一个下降沿之间读出正确数据。

__WR线是WRITE时钟输入。

数据线的数据、地址、命令在__WR信号上升沿全被读到CMS1621。

__IRQ线被用作主控器和CMS1621之间的接口。

__IRQ脚作为定时器输出或WDT溢出标志输出，由S/W设定。

主控制器通过连接CMS1621的__IRQ脚执行时间基准或WDT功能。

（8）时序图

a、READ模式（指令码：

110）

b、READ模式（连续地址读）

c、WRITE模式（指令码：

101）

d、WRITE模式（连续地址写）

e、READ—MODIFY—WRITE模式（指令码：

101）

f、READ—MODIFY—WRITE模式（连续地址存取）

3、指令一览表

名称

ID

命令代号

D/C

功能

上电预

置复位

READ

110

A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3

D

从RAM中读数据

WRITE

101

A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3

D

写数据到RAM中

READ

MODIFY

WRITE

101

A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3

D

读写数据到RAM中

SYSDIS

100

0000-0000-X

C

同时关闭系统振荡器和LCD偏置发生器

YES

SYSEN

100

0000-0001-X

C

开启系统振荡器

LCDOFF

100

0000-0010-X

C

关闭LCD偏置发生器

YES

LCDON

100

0000-0011-X

C

开启LCD偏置发生器

TIMER

DIS

100

0000-0100-X

C

禁止时间基准输出

WDTDIS

100

0000-0101-X

C

禁止WDT暂停标志输出

TIMEREN

100

0000-0110-X

C

允许时间基准输出

WDTEN

100

0000-0111-X

C

允许WDT暂停标志输出

TONEOFF

100

0000-1000-X

C

关闭蜂鸣输出

YES

TONEON

100

0000-1001-X

C

开启蜂鸣输出

CLRTIMER

100

0000-11XX-X

C

清除时基发生器的内容

CLRWDT

100

0000-111X-X

C

清除WDT内容

XTAL32K

100

0001-01XX-X

C

系统时钟为晶体振荡器

RC256K

100

0001-10XX-X

C

系统时钟为片内RC振荡器

YES

EXT256K

100

0001-11XX-X

C

系统时钟为外部时钟

BIAS1/2

100

0010-abX0-X

C

LCD1/2偏置状态

Ab=00：

2COMD端

Ab=01：

3COM端

Ab=10：

4COM端

YES

BIAS1/3

100

0010-abX1-X

C

LCD1/3偏置状态

Ab=00：

2COM

Ab=01：

3OCM端

Ab=10：

4COM端

TONE4K

100

010X-XXXX-X

C

蜂鸣频率：

4KHz

TONE2K

100

011X-XXXX-X

C

蜂鸣频率：

2KHz

IRQDIS

100

100X-0XXX-X

C

禁止IRQ输出

YES

IRQEN

100

100X-1XXX-X

C

允许IQR输出

F1

100

101X-X000-X

C

时基/WDT时钟输出1HzWDT暂时标志延时4s

F2

100

101X-X001-X

C

时基/WDT时钟输出2HzWDT暂时标志延时：

2s

F4

100

101X-X010-X

C

时基/WDT时钟输出4HzWDT暂时标志延时1s

F8

100

101X-X011-X

C

时基/WDT时钟输出8HzWDT暂时标志延时：

1/2s

F16

100

101X-X100-X

C

时基/WDT时钟输出16HzWDT暂时标志延时：

1/4s

F32

100

101X-X101-X

C

时基/WDT时钟输出32HzWDT暂时标志延时：

1/8s

F64

100

101X-X110-X

C

时基/WDT时钟输出64Hz，WDT暂时标志延时：

1/16s

F128

100

101X-X111-X

C

时基/WDT时钟输出128Hz，WDT暂时标志延时：

1/32s

TEST

100

1110-0000-X

C

测试模式，用户不必用

NORMAL

100

1110-0011-X

C

标准模式

YES

注：

1、X:

忽略。

2、A5~A0：

RAM地址。

3、D3~D0：

RAM数据。

4、D/C：

数据/命令模式。

5、Def.:

上电预置复位。

6、所有黑体即110，101和100均势模式命令。

如出现连续命令，命令模式ID100可以被忽略（除第一个命令ID100外。

）

7、建议由主控制器在上电复位后对CMS1621进行初始化，否则若上电复位失败，将导致CMS1621错误动作。

四、极限参数

电参数

1、DC特性

Ta=25℃

符号

项目

测试条件

最小值

典型值

最大值

单位

VDD

条件

VDD

工作电压

—

——

2.4

—

5.2

V

IDD1

工作电流

3V

无负载片内RC振荡器

—

150

300

µA

5V

—

300

600

µA

IDD2

工作电流

3V

无负载晶体荡器

—

60

120

µA

5V

—

120

240

µA

IDD3

工作电流

3V

无负载外部时钟

—

100

200

µA

5V

—

200

400

µA

ISTB

待机电流

3V

无负载关机模式

—

0.1

5

µA

5V

—

0.3

10

µA

VIL

输入低电平

3V

DATA,__WR,

__CS,__RD

0

—

0.6

V

5V

0

—

1.0

V

VIH

输入高电平

3V

DATA,__WR,

__CS,__RD

2.4

—

3.0

V

5V

4.0

—

5.0

V

IOL1

DATA，BZ，__BZ，__IRQ

3V

VOL=0.9V

3

3.5

—

mA

5V

VOL=1.5V

8

10

—

mA

IOH1

DATA，BZ，__BZ

3V

VOH=2.1V

-2

-3

—

mA

5V

VOH=3.5V

-5

-8

—

mA

IOL2

LCDCOM端灌电流

3V

VOL=0.9V

80

150

—

µA

5V

VOL=1.5V

180

350

—

µA

IOH2

LCDCOM端拉电流

3V

VOH=2.1V

-50

-100

—

µA

5V

VOH=3.5V

-100

-200

—

µA

IOL3

LCDSEG端灌电流

3V

VOL=0.9V

50

100

—

µA

5V

VOL=1.5V

150

300

—

µA

VIL2

LCDSEG端拉电流

3V

VOH=2.1V

-40

-70

—

µA

5V

VOH=3.5V

-70

-150

—

µA

RMI

上拉电阻

3V

DATA，__WR,

__CS,__RD

300

400

500

KΩ

5V

200

300

400

KΩ

2、AC特性

Ta=25℃

符号

项目

测试条件

最小值

典型值

最大值

单位

VDD

条件

fsys1

系统时钟

3V

片内RC振荡器

—

256

—

KHZ

5V

fsys2

系统时钟

3V

晶体振荡器

—

32.768

—

KHZ

5V

—

32.768

—

KHZ

Fsys3

系统时钟

3V

外部时钟

—

256

—

KHZ

5V

—

256

—

KHZ

fLCD

LCD时钟

—

片内RC振荡器

—

fsys1/1024

—

KHZ

—

晶体振荡器

—

fsys2/128

—

KHZ

—

外部时钟

—

fsys3/1024

—

KHZ

tCOM

LCDCOM端周期

—

n:

COM端数

—

n/fLCD

—

s

FCLK1

串行数据时钟（__WRPIN）

3V

占空比50%

—

—

150

KHZ

5V

—

—

300

KHZ

FCLK2

串行数据时钟（__RDpin）

3V

占空比50%

—

—

75

KHZ

5V

—

—

150

KHZ

fTONE

蜂鸣器输出频率

—

片内RC振荡器

—

2.0或4.0

—

KHZ

tCS

串行接口复位脉冲宽度（图3）

—

__CS

—

250

—

ns

TCLK

__WR,__RD输入脉冲宽度（图1）

3V

写模式

3.34

—

—

µS

读模式

6.67

—

—

5V

写模式

1.67

—

—

µS

读模式

3.34

—

—

tr,tf

串行数据时钟升/降时间（图1）

3V

—

—

120

—

ns

5V

Tsu

串行数据到__WR,__RD时钟的建立时间（图2）

3V

—

—

120

—

ns

5V

Th

串行数据到__WR,__RD时钟的保持时间（图2）

3V

—

—

120

—

ns

5V

Tsu1

__CS到__WR,__RD时钟的建立时间（图3）

3V

—

—

100

—

ns

5V

th1

__CS到__WR,__RD时钟的保持时间（图3）

3V

—

—

100

—

ns

五、典型应用线路图

注意:

__IRQ和__RD引脚的连接视主控制器的要求而定，VLCD引脚的电压必须低于VDD。

调节VR以适应LCD显示器，VDD=5V，VLCD=4V，VR=15KΩ±20%。

调节R（外接上拉电阻）以适应用户的基准时钟。

六、封装脚位：

CMS1621-24-SOPCMS1621-28-SOPCMS1621-48-SSOP

七、压焊点示意图：

芯片衬底接VDD，载片面积1945µm×1952µm

七、压焊坐标点

脚位

X轴

Y轴

脚位

X轴

Y轴

_CS

0

0

SEG23

825

1686

_RD

120

0

SEG22

708

1686

_WR

240

0

SEG21

593

1686

DATA

475

0

SEG20

475

1686

GND

700

16

SEG19

360

1686

OSCO

880

0

SEG18

248

1686

OSCI

1000

0

SEG17

132

1686

VLCD

1120

0

SEG16

18

1686

VDD

1290

0

SEG15

-200

1707

IRQ

1447

3

SEG14

-200

1593

BZ

1494

312

SEG13

-200

1480

BZB

1490

602

SEG12

-200

1363

COM0

1480

828

SEG11

-200

1245

COM1

1480

944

SEG10

-200

1134

COM2

1480

1058

SEG9

-200

1016

COM3

1480

1173

SEG8

-200

906

SEG31

1480

1289

SEG7

-200

785

SEG30

1480

1403

SEG6

-200

668

SEG29

1480

1514

SEG5

-200

556

SEG28

1405

1686

SEG4

-200

444

SEG27

1289

1686

SEG3

-200

329

SEG26

1167

1686

SEG2

-200

214

SEG25

1054

1686

SEG1

-200

104

SEG24

936

1686

SEG0

-200

-15