8-Bit-CPU steuert Farbdisplay

Recht häufig kommt es vor, dass ältere Systeme mit monochromen Anzeigen mit einem Farb-TFT aufgewertet werden soll. Wenn der verfügbare Platz beschränkt ist, kann ein im Display eingebauter Grafikcontroller helfen.

Recht häufig kommt es vor, dass ältere Systeme mit monochromen Anzeigen mit einem Farb-TFT aufgewertet werden soll. Wenn der verfügbare Platz beschränkt ist, kann ein im Display eingebauter Grafikcontroller helfen.

Man stelle sich folgende, nicht seltene Situation vor: Ein in jahrelanger Entwicklungsarbeit perfektioniertes Messsystem gibt seine Daten auf einer monochromen STN-Anzeige aus. Glücklicherweise ist der Displaycontroller bereits auf dem Modul enthalten, sodass der System-Mikrocontroller das Display über Adress- und Datenbus ansteuern kann. Nun sind allerdings bereits ähnliche Messgeräte mit einem Farbdisplay auf dem Markt. Die Leiterplatte bietet jedoch keinen Platz mehr für einen Farb-TFT-Displaycontroller, und die komplexe Software lässt sich nicht einfach auf eine andere CPU migrieren. Was ist zu tun?

Die Ansteuerung von Matrix-Anzeigen erfordert die Beteiligung eines Displaycontrollers, der die in einem Bildspeicher abgelegten Inhalte periodisch auf dem Display ausgibt. Ein Anhaltspunkt sind 60 Bilder pro Sekunde. Dieser Wert ist hoch genug, um ein Flimmern des Bildschirms für das Auge unkenntlich zu machen und vermeidet Interferenzen mit künstlichen Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtstofflampen. Die CPU beschreibt nur bei Änderungen des Displayinhalts den Bildspeicher, wobei sie auf die Zuteilung des Zugriffs durch den Displaycontroller warten muss. Der Ausgabe des Bildes wird meistens die Priorität vor dem CPU-Zugriff eingeräumt, um sichtbare und störende Beeinflussungen des Bildes zu vermeiden. Für das Schaltungsdesign wichtig ist, ob die Anzeige eine externe Displayspannung benötigt und ob diese Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur anzupassen ist – oft fälschlich »Temperaturkompensation« genannt. Für monochrome LC-Displays in STN-Technik hat sich der Controller »S1D13305« von Epson als Quasi-Standard etabliert. Für Farbanzeigen gibt es einen solchen Standard nicht. Das diesen Ausführungen zu Grunde liegende Display ist mit einem Chip-on-Glass-Controller aufgebaut, der alle Betriebsspannungen aus einer einzigen erzeugt, die Ausgabe mit 320 x 240 Punkten mit über 260.000 Farben ansteuert und mit einem LED-Backlight beleuchtet ist.

Schnittstellen und Zeichen

Tabelle 1 zeigt den Zusammenhang zwischen den Schnittstellen einer monochromen Anzeige und des TFT-Farbdisplays. Falls der Mikrocontroller über einen 16 Bit breiten Bus verfügt, können auch die oberen acht Bits zum Datentransfer dienen, was die Zugriffsgeschwindigkeit auf das Display steigert. Monochrome Module entlasten das System durch einen eingebauten Zeichengenerator. Anstelle pixelgenauer Bitmaps erhält der Controller nur ASCII-Codes, liest dann aus einem Zeichengenerator-ROM die den Buchstaben entsprechenden Bitmuster aus und stellt sie dar. Leider ist die Darstellung nicht mehr zeitgemäß: Kleinbuchstaben wie g, j, p, q und y sind ohne Unterlängen dargestellt, Umlaute fehlen, und manche Zeichen wie beispielsweise l und 1 sehen einander zu ähnlich. Das Nachladen dieser Zeichen in einen RAM-basierten Zeichengenerator ist möglich, erfordert aber weiteren Aufwand.