PRELIMINARY KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER KS0072 is a dot matrix LCD driver & controller LSI which is fabricated by low power CMOS technology. It is capable of displaying 1 line 16 characters or 2 line 8 characters with 5 X 8 dots format. FUNCTIONS Character type dot matrix LCD driver & controller. • Easy interface with 4-bit or 8-bit MPU. • Internal driver : 16 common and 40 segment signal output. • Display character pattern : 5 X 8 dots format (240 kinds) • Direct programming of the special charactor patherns by character Generator RAM. • Mask open for programming customer charactor patterns • Various instruction functions. • Automatic power on reset. FEATURES Internal Memory - Character Generator ROM (CGROM) :9600bits (240 characters X 5 X 8 dot) - Character Generator RAM (CGRAM) : 160 bits (4 charactersX5X8 dot) - Display Data RAM (DDRAM) : 128bits(16 charactersX8bits) • Low power operation - Power supply voltage range : 2.7 ~ 5.5V(VDD) - LCD drive voltage range : 3.0 ~ 11.0(VDD-V5) • CMOS process • Duty cycle : 1/16 • Built-in oscillator • Low power consumption • Internal divide resistor for LCD driving voltage • Available for COG LDI-97-D001 97-10-23 1 PRELIMINARY KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER BLOCK DIAGRAM TEST Oscillator EXTCLK Power On Reset (POR) EXT_INT Timing generator RESETB Instruction Decoder Instruction 8 register (IR) DB0 ~ DB7 8 Input buffer Address counter RS RW 8 E Display data RAM (DDRAM) 16x8 bits 40-bit shift register (Bidir.) 8 Data register (DR) 8 16-bit shift register Common driver C1~C16 40-bit latch circuit Segment driver S1~S40 8 Character generator RAM (CGROM) 32 bites Character generator ROM (CGROM) 9600 bits VDD Cursor blink control circuit V1 V2 V3 Parallel to Serial converter V4 VDD V5 GND (VSS) LDI-97-D001 97-10-23 2 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER PAD DIAGRAM DUMMY S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25 S26 S27 S28 S29 S30 S31 S32 S33 S34 S35 S36 S37 S38 S39 S40 DUMMY KS0072 C16 C15 C14 C13 C12 C11 C10 C9 TEST DUMMY DUMMY DUMMY C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 DB7 DB6 DB5 DB4 y = 2160 x = 7600 DUMMY DB3 DB2 DB1 DB0 E RW RS RESET V2 V3 V5 V5 V5 VDD VDD VDD VSS VSS VSS EXT_INT EXTCLK DUMMY DUMMY KS0072 CHIP SIZE : 7600 X 2160 µm PAD PITCH : min. 125µm CHIP THICKNESS : 675 µm 1) AL PAD SPECIFICATIONS AL PAD SIZE ON Y SIDE : 87 X 94 µm AL PAD SIZE ON X SIDE : 94 X 87 µm 2) AU BUMP SPECIFICATIONS BUMP SIZE ON Y SIDE : 77 X 84 µm BUMP SIZE ON X SIDE : 84 X 77 µm BUMP HEIGHT : 18 + 3 µm (for reference) LDI-97-D001 97-10-23 3 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER PAD LOCATION NO NAME X Y NO NAME X Y NO NAME X Y 1 DUMMY -3642 -881 31 C3 3643 64 61 S24 -455 923 2 DUMMY -3032 -881 32 C4 3643 189 62 S25 -580 923 3 EXTCLK -2632 -881 33 C5 3643 314 63 S26 -705 923 4 EXT_INT -2232 -881 34 C6 3643 439 64 S27 -830 923 5 VSS -1832 -881 35 C7 3643 564 65 S28 -955 923 6 VSS -1707 -881 36 C8 3643 689 66 S29 -1080 923 7 VSS -1582 -881 37 DUMMY 3643 923 67 S30 -1205 923 8 VDD -1182 -881 38 S1 2464 923 68 S31 -1330 923 9 VDD -1057 -881 39 S2 2329 923 69 S32 -1455 923 10 VDD -932 -881 40 S3 2204 923 70 S33 -1580 923 11 V5 -532 -881 41 S4 2079 923 71 S34 -1705 923 12 V5 -407 -881 42 S5 1954 923 72 S35 -1830 923 13 V5 -282 -881 43 S6 1829 923 73 S36 -1955 923 14 V5 117 -881 44 S7 1704 923 74 S37 -2080 923 15 V2 517 -881 45 S8 1579 923 75 S38 -2205 923 16 RESETB 917 -881 46 S9 1454 923 76 S39 -2330 923 17 RS 1317 -881 47 S10 1329 923 77 S40 -2463 923 18 R/W 1717 -881 48 S11 1204 923 78 DUMMY -3642 923 19 E 2117 -881 49 S12 1079 923 79 C16 -3643 689 20 DB0 2521 -881 50 S13 954 923 80 C15 -3643 564 21 DB1 2697 -881 51 S14 829 923 81 S14 -3643 439 22 DB2 2871 -881 52 S15 704 923 82 S13 -3643 314 23 DB3 3047 -881 53 S16 579 923 83 S12 -3643 189 24 DUMMY 3643 -881 54 S17 454 923 84 S11 -3643 64 25 DB4 3643 -717 55 S18 329 923 85 S10 -3643 -60 26 DB5 3643 -591 56 S19 204 923 86 C9 -3643 -184 27 DB6 3643 -467 57 S20 71 923 87 TEST -3643 -341 28 DB7 3643 -341 58 S21 -70 923 88 DUMMY -3643 -467 29 C1 3643 -184 59 S22 -205 923 89 DUMMY -3643 -592 30 C2 3643 -60 60 S23 -330 923 90 DUMMY -3643 -717 LDI-97-D001 97-10-23 4 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER PIN DESCRIPTION Pin VDD Input/Output P VSS(GND) Name Power supply & LCD Bias pin V2, V3, V5 Description for logical circuit (+3v, +5v) 0V (GND) Interface Power Supply Bias voltage level for LCD driving S1 ~ S40 Output Segment output Segment signal output for LCD driving LCD C1 ~ C16 Output Common output Common signal output for LCD driving LCD EXTCLK Input External clock Input When using external clock, used as clock input pin. When using internal oscillator, connect to VDD or VSS. External clock EXT_INT Input External/Internal oscillator clock select When EXT_INT = “High”, external clock is used. When “Low”, internal oscillator is used. MPU RS Input Register select Used as register selection input. When RS= “High”, Data register is selected. When RS= “Low”, Instruction register is selected. R/W Input Read/Write Used as read/write selection input. When RW=“High”,read operation. When RW=“Low”, write operation. E Input Read/Write enable Used as read/write enable signal. DB0 ~ DB3 Input/Output Data Bus 0 ~ 7 When 8-bit bus mode, used as low order bidirectional data bus. During 4-bit bus mode open these pins. DB4 ~ DB7 MPU When 8-bit bus mode, used as high order bidirectional data bus. IN case of 4-bit bus mode, used as both high and low order. DB7 is used for Busy Flag output during read instruction operation. RESETB Input Reset If it is necessary to initialize the system by hardware, force “Low”, level signal to this terminal about 1.2 mS. TEST Output Test Pin Internal oscillator test pin. Openthis pin. LDI-97-D001 97-10-23 5 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER FUNCTION DESCRIPTION System Interface This chip consists of two kinds of interface type with MPU : 4-bit bus and 8-bit bus. 4-bit bus and 8-bit bus is selected by DL bit of function set in the instruction register. During read or write operation, two 8-bit registers are used. One is the data register (DR), the other is the instruction register (IR). The data register (DR) is used as a temporary data storage place for being written into or read from DDRAM/CGRAM, target RAM is selected by RAM address setting instruction. Each internal operation, reading from or writing into RAM, is done automatically. Thus, after MPU reads DR data, the data in the next DDRAM/CGRAM address is transferred into DR automatically. Also after MPU writes data to DR, the data in DR is transferred into DDRAM/CGRAM automatically. The Instruction register (IR) is used only to store instruction code transferred from MPU. MPU cannot read data from instruction register. The register selection depends on RS input pin setting in both 4-bit bus mode. Table 1. Various kinds of operations according to RS and R/W bits. RS R/W Operation 0 0 Instruction Write operation (MPU writes Instruction code into IR) 0 1 Read Busy flag (DB7) and address counter (DB0 ~ DB6) 1 0 Data Write operation (MPU writes data into DR) 1 1 Data Read operation (MPU reads data from DR) Busy Flag (BF) BF = “High” it indicates that the internal operation is being processed. So during this time the next instruction cannot be accepted. BF can be read, when RS = Low and R/W = High (Read instruction Operation), through DB7 port. Before excuting the next instruction, be sure that BF is not High. Address Counter (AC) Address Counter (AC)stores the address of DDRAM/CGRAM that are transferred from IR. After writing into (reading from) DDRAM/CGRAM data, AC is increased (decreased) by 1 automatically. When RS = “Low”, and R/W = “High”, AC value can be read through DB0 ~ DB6 ports. LDI-97-D001 97-10-23 6 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Display Data RAM (DDRAM) DDRAM stores 8bits character code in CGROM/CGRAM and its maximum number is 16 (16 Characters). DDRAM address is set by the address counter (AC) as a hexadecimal number. MSB LSB AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 HEX AC0 HEX The relations of DDRAM address and display position is as follows. 1) DDRAM addressing mode 0 (A=0) In this addressing mode, the address range of DDRAM is 00H ~ 0FH. 1 2 3 4 5 6 7 8 00 01 02 03 04 05 06 07 9 10 08 11 09 0A COM1 ~ COM8 COM1 After shift left : COM8 COM1 After shift right: COM8 12 0B 13 0C 14 0D 15 0E 16 Display Position 0F DDRAM Address COM9 ~ COM16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0F 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 14 15 16 0D 0E 0F 00 13 14 15 16 0C 0D 0E 13 0B COM9 COM16 COM9 COM16 2) DDRAM addressing mode 1 (A=1) In this addressing mode, the address range of DDRAM is 00H ~ 07H and 40H ~ 47H. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Display Position 00 01 02 03 04 05 06 07 40 42 42 43 44 45 46 47 DDRAM Address COM1 ~ COM8 COM1 After shift left : COM8 COM1 After shift right: COM8 COM9 ~ COM16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 40 41 42 43 44 45 46 47 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 47 00 01 02 03 04 05 06 07 40 41 42 43 44 45 46 LDI-97-D001 97-10-23 COM9 COM16 COM9 COM16 7 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Character Generator RAM (CGRAM) CGRAM is used for user defined character pattern. The format of the character pattern is 5 X 7 dots except for the cursor position and has a maximum of 4 characters. To use the character pattern in CGRAM write the character code intoDDRAM as shown in table 2. Table 2. Relationship between Character Code (DDRAM) and Character Pattern (CGRAM) Character Code(DDRAM data) 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 * * 0 0 0 0 0 0 . . . . * 4 0 0 0 0 0 0 0 0 CGRAM address 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 . . . . * 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 . . . . 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 4 0 1 1 1 1 1 1 0 CGRAM data 3 2 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 . . . . 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 Pattern Number Pattern 1 <-- cursor position . . . . Pattern 4 <-- Cursor position NOTE : the asterisk means “don’t care”. Character Generator ROM (CGROM) CGROM generates 5 X 8 character pattern from character generate code in DDRAM. CGROM has 5 X 8-dot 240 character pattern including cursor position. If the data in cursor position bit are high, the data are included to the character pattern. So, the slected positions are always ON regardless to cursor position. The relationship between character code and character pattern can be referred to table 3. LDI-97-D001 97-10-23 8 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Timing Generation Circuit Timing generation circuit generates clock signals for the internal operations. LCD Driver Circuit LCD driver circuit has 16 common and 40 segment output signals for LCD driving. Data from CGRAM/CGROM is transferred to 40-bit segment shift register in a serially, which is then it is stored to 40-bit segment output latch. When each com is selected by a 16-bit common register, the segment data also outputs through segment driver from 40-bit segment output latch. Cursor/Blink Control Circuit It controls cursor/blink ON/OFF at the cursor position. LDI-97-D001 97-10-23 9 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER INSTRUCTION DESCRIPTION OUTLINE To overcome the speed difference between the internal clock of KS0072 and the MPU clock, the KS0072 performs an internal operation by storing control information to IR or DR. The internal operation is determined according to the signal from MPU, composed of read/write and data bys. Instruction can be divided into four types: (1) KS0072 function set instructions (set display methods, set data length, etc.) (2) Address set instructions to internal RAM (3) Data transfer instructions with internal RAM (4) Others The address of internal RAM is automatically increased or decreased by 1. * Note : During an internal operation, the Busy Flag (DB7) is High. Busy Flag check must precede the next instruction. LDI-97-D001 97-10-23 10 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Table 3. Instruction Table Instruction Code Instruction Description Execution time (fosc=270 kHZ) RS R/W DB 7 DB 6 DB 5 DB 4 DB 3 DB 2 DB 1 DB 0 Test Mode 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Device test mode (When 4-bit interface mode) No operation (When 8-bit interface mode) Clear Display 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Write “20H” to DDRAM and set DDRAM address to “20H” from AC. 629µs 629µs - Return Home 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * Set DDRAM address to “00H” from AC and return cursor to its original position if shifted. The contents of DDRAM are not changed. Entry Mode Set 0 0 0 0 0 0 0 1 1/D S Assign cursor moving direction and enable entire dispaly shift. 37µs Display ON/ OFF Control 0 0 0 0 0 0 1 D C B All display(D), cursor(C), and blinking of cursor position character on/off control bit(B). 37µs Cursor or Display Shift 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * Cursor and Display shift and their direction control without changing DDRAM data. 37µs Set interface data length(DL), DDRAM addressing mode (A) and COM/SEG output pattern(M0,M1). 37µs Function Set 0 0 0 0 1 DL A * M1 M0 Set CGRAM Address 0 0 0 1 * AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 Set CGRAM address in address counter. 37µs Set DDRAM Address 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 Set DDRAM address in address counter . 37µs AC6 AC6 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 0µs * * AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 Whether in internal operation or not can be known by reading BF. The contents of address counter can also be read. D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 43µs * * * D4 D3 D2 D1 D0 Write data into internal RAM (DDRAM/CGRAM). D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 * * * D4 D3 D2 D1 D0 Read Busty flag and Address Write Data to RAM Read Data from RAM DDRAM 0 1 BF CGRAM DDRAM 1 0 CGRAM DDRAM 1 CGRAM 1 Read data from internal RAM (DDRAM/CGRAM). 43µs NOTE : the asterisk means “don’t care”. LDI-97-D001 97-10-23 11 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 I/D = 1 S=1 S/C = 1 R/L = 1 D/L = 1 A=0 M0 = 0 M1 = 0 BF = 1 : : : : : : : : : DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Increment, Shift enable Display shift, Shift right, 8 bit interface, DDRAM addressing mode 0, COM/SEG output pattern A, 1 line 16 characters, System is in operation I/D = 0 : Decrement S=1 : Shift disable S/C = 0 : Move cursor R/L = 0 : Shift left D/L = 0 : 4 bit interface A=1 : DDRAM addressing mode1 M0 = 1 : COM/SEG output pattern B M1 = 1 : 2 line 8 characters BF = 0 : System is ready LDI-97-D001 97-10-23 12 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Contents 1) Test Mode Code RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 After setting the DL bit to 4-bit data interface mode (DL=0), writing this code twice makes the system go to test mode. And when 8-bit interface mode (DL=1) is set, normal function mode is returned. System is unaffected if this code is set in 8-bit interface, other than consuming some time. (37 µs at fosc=270KHz) 2) Clear Display RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Code 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Clear all the display data by writing “20H” (space code of CGROM) to all DDRAM address, and set DDRAM address to “00H” into AC (Address Counter). For this instruction, the CGROM address “20H” has to be set to space code. Shifting of the display position returns it to the original position. Namely, when display data is disappeared and cursor or blinking is displayed, bring the cursor to the left edge on first line of the display. It makes entry mode to increment (I/D=1) 3) Return Home RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Code 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * “*” : Don’t care Set DDRAM address to “00H” into the address counter. Shifting of the display position returns it to the original position. When cursor or blinking is displayed, bring the cursor to the left edge on first line of the display. The data in DDRAM does not change. 4) Entry Mode Set RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Code 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S Set the moving direction of cursor and display. I/D : Increment/decrement of DDRAM/CGRAM address (cursor or blink) When I/D=“High”, cursor/blink moves to right and DDRAM address is increased by 1. When I/D=“Low”, cursor/blink moves to left and DDRAM address is decresed by 1. S : Shift of entire display When DDRAM read (CGRAM read/write)operation or S= “Low”, entire display is not shift. If S=“High”, and DDRAM write operation, entire display is sifted according to I/D value (I/D=“1” : shift left, I/D=“0” : shift right). LDI-97-D001 97-10-23 13 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER 5) Display ON/OFF Control RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Code 0 0 0 0 0 0 1 D C B Control display /cursor/blink ON/OFF 1 bit register. D : Display ON/OFF control bit When D = “High”, entire display is turned on. When D = “Low”, entire display is turned off, but display data is remains in DDRAM. C : Cursor ON/OFF control bit When C = “High”, cursor is turned on. When C = “Low”, cursor is disappeared in current display, but I/D register preserves its data. B : Cursor Blink ON/OFF control bit When B = “High”, cursor blink is on, performs alternately between all high data (black pattern)and display character at the cursor position. When B =“Low”, blink is off. 6) Cursor or Display Shift RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Code 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * “*” : Don’t care Without writing or reading of display data, shift right/left the cursor position or display. This instruction is used to correct or search display data. (Refer to Table 5) During 2-line mode display, cursor moves to the 2nd line after 8th digit of 1st line. Note that display shift is performed simultaneously in all the line. When displayed data is shifted repeatedly, each line is shifted individually. When display shift is performed, the contents of address counter are not changed. Table 4. Shift patterns accoring to S/C and R/L bits S/L R/L Operation 0 0 Shift cursor to the left, AC is decreased by 1 0 1 Shift cursor to the right, AC is increased by 1 1 0 Shift all the display to the left, cursor moves according to the display 1 1 Shift all the display to the right, cursor moves according to the display LDI-97-D001 97-10-23 14 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER 7) Function Set RS Code 0 R/W DB7 0 0 DB6 DB5 0 1 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DL A * M1 M0 “*” : Don’t care DL : Interface data length control bit When DL = “High”, 8-bit bus mode with MPU. When DL = “Low”, 4-bit bus mode with MPU. Thus, DL is a signal to select 8-bit or 4-bit bus mode. In 4-bit bus mode, the 4-bit data is transsferred twice. A : Set the display data addressing mode When A = “Low”, DDRAM addressing mode 0. When A = “High”, DDRAM addressing mode 1. MO : Set COM/SEG output rotation When M0 = “Low”, COM/SEG output rotation mode A. When M0 = “High”, COM/SEG output rotation mode B. M1 : Set display line and character mode When M1 = “Low”, 1 line 16 character display mode. When M1 = “High”, 2line 8 character display mode. (Refer to Application information) 8) Set CGRAM Address Code RS R/W 0 0 DB7 DB6 0 1 DB5 * DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 AC4 AC3 AC1 AC0 AC2 MSB LSB “*” : Don’t care Set CGRAM address to AC. This instruction allows the MPU to access CGRAM data for user defined character pattern. Available CGRAM Address is lower 5 bits (DB4 ~ DB0). 9) Set DDRAM Address RS Code 0 R/W DB7 0 1 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 AC6 AC5 AC4 AC3 AC1 AC0 AC2 “*” : Don’t care Set DDRAM address to AC. This instruction allows the MPU to access DDRAM data. When DDRAM addressing mode 1 (A=0), DDRAM address is from “00H” to “0FH”. In DDRAM addressing mode 2 (A=1), DDRAM address range of the 1st 8 character is “00H” to “07H”, and DDRAM address range of the 2nd 8 character is “40H” to “47H”. LDI-97-D001 97-10-23 15 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER 10) Read Busy Flag & Address RS Code 0 R/W DB7 0 BF DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 AC6 AC4 AC5 AC3 AC2 AC1 MSB Code RS R/W 0 0 * DDRAM LSB DB7 DB6 DB5 BF AC0 * DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 AC4 AC3 AC2 AC1 MSB AC0 CGRAM LSB This instruction shows whether KS0072 is in internal operation or not. If the resultant BF is High, The internal operation is in progress and should wait until BF to be Low, which by then the next instruction can be performed. In the instruction you can read also the value of address counter. 11) Write data to RAM Code RS R/W 1 0 DB7 DB6 DB5 D7 D6 D5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 D4 D3 D2 D1 MSB Code RS R/W 1 0 (DDRAM) LSB DB7 DB6 DB5 * D0 * * DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 D4 D3 D2 D1 MSB D0 (CGRAM) LSB “*” : Don’t care Write binary 8/5 bit data to DDRAM/CGRAM. The selection of RAM from DDRAM/CGRAM is set by the previous address set instruction (DDRAM address set, CGRAM address set). After writing operation, the address is automatically increased/decreased by 1, according to the entry mode. 12) Read data from RAM Code RS R/W 1 0 DB7 DB6 DB5 D7 D6 D5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 D4 D3 D2 D1 MSB Code RS R/W 1 0 (DDRAM) LSB DB7 DB6 DB5 * D0 * * DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 D4 D3 D2 D1 D0 (CGRAM) LSB MSB “*” : Don’t care Read bINARY 8/5 bit from DDRAM/CGRAM. LDI-97-D001 97-10-23 16 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER The selection of RAM is set by the previous address set instruction. If the address set instruction of RAM is not performed before this instruction, data that was read first becomes invalid, as the direction of AC is not determined. If RAM data is read several times without RAM address set instruction before read operation, the correct RAM data can be detained from the second, but the first data would be incorrect, as there is no time margin to transfer the RAM data. In case of DDRAM reading operation, the cursor shift instruction plays the same role as DDRAM address set instruction also transfers RAM data to output data register. After read operation address counter is automatically increased/decreased by 1 according to the entry mode. After CGRAM read operation is , the display shift may not be executed correctly. * In case of RAM write operation, AC is increasd/decreased by 1 like read operation (after this operation). In this time, AC indicates the next address position, but only the previous data can be read by read instruction. LDI-97-D001 97-10-23 17 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER INTERFACE WITH MPU Interface with 8-bit MPU With 8-bit interfacing data length transfer is performed at a time through 8 ports, from DB0 to DB7. Example of timing sequence is shown below. RS R/W E Internal signal Internal operation DATA DB7 Busy INSTRUCTION Busy Flag Check No Busy Busy DATA Busy Flag Check Busy Flag Check INSTRUCTION Fig 1. Example of 8-bit Bus Mode Timing Diagram Interface with 4-bit MPU When interfacing data length are 4-bit, only 5 ports, from DB4 to DB7, are used as data bus. Af first higher 4-bit (in case of 8-bit bus mode, the contents of DB4-DB7) are transferred, then the lower 4-bit (in case of 8-bit bus mode, the contents of DB0-DB3) are transferred. So transfer is performed twice. Busy Flag outputs “High” after the second transfer are ended. Example of timing sequence is shown below. RS R/W E Internal signal DB7 Internal operation D7 D3 INSTRUCTION Busy AC3 Busy Flag Check No Busy AC3 Busy Flag Check D7 D3 INSTRUCTION Fig 2. Example of 4-bit Bus Mode Timing Diagram LDI-97-D001 97-10-23 18 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER APPLICATION INFORMATION COM/SEG output rotation mode A 1) DDRAM address mode 0 (A=0) | | ------S1 SEG1 ------- ------- S20 S40 SEG20 SEG21 S21 S21 S40 SEG40 SEG41 SEG60 ----------------- ------S1 S20 SEG61 SEG80 -------------- S1- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S20 C8 | | | | C1 S21- - - - - - - - - - - - - - - - - - S40 C16 | | | | C9 KS0072 BOTTOM VIEW ( M0=0, M1=0 ) 2) DDRAM address mode 1 (A=1) S1 SEG1 SEG41 S20 S21 S40 SEG20 SEG21 SEG40 SEG60 SEG61 SEG80 - - - - -- - - - - -- - - S1- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S20 S21- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S40 C8 C16 | | | | | | | | C1 C9 KS0072 BOTTOM VIEW ( M0=0, M1=1 ) LDI-97-D001 97-10-23 19 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER APPLICATION INFORMATION COM/SEG output rotation mode B 1) DDRAM address mode 0 (A=0) | | - - -- - - - ------- S40 S21 S1 SEG1 SEG20 SEG21 ------S20 SEG40 S20 SEG41 ----------------- ------- S1 S21 S40 SEG60 SEG61 SEG80 - - - - - - - -- - - - - - S40- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S21 C16 | | | | C9 S20- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S1 C8 | | | | C1 KS0072 TOP VIEW ( M0=1, M1=0 ) 2) DDRAM address mode 1 (A=1) S40 SEG1 SEG41 S21 S20 S1 SEG20 SEG21 SEG40 SEG60 SEG61 SEG80 - - - - -- - ------- S40- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S21 S20- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S1 C16 | | | | C9 KS0072 TOP VIEW C8 | | | | C1 ( M0=1, M1=1 ) LDI-97-D001 97-10-23 20 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER POWER SUPPLY FOR DRIVING LCD PANEL KS0072 VDD R V1 R V2 R V3 R V4 R V5 * R = 1.5KΩ(Typ) + 50% LDI-97-D001 97-10-23 21 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER INTIALIZING Initialize by internal power-on-reset circuit When the power is turned on, KS0072 is initialized automatically by power on reset circuit. During the initialization, the following instructions are executed, and BF (Busy Flag) is kept “High” (busy state) up to the end of initialization. Initialize flow 1) Display Clear Write “20H” to all DDRAM 2) Set Functions DL = 1 : 8-bit bus mode A = 0 : DDRAM addressing mode 1 M0 = 0 : COM/SEG output rotation mode A M1 = 0 : 1 line 16 character display mode 3) Control Display ON/OFF instruction D = 0 : Display OFF C = 0 : Cursor OFF B = 0 : Blink OFF 4) Set Enty Mode I/D = 1 : Increment by 1 S = 0 : No entire display shift Initialize by external hardware reset If the £¢Low£¢ signal is forced to reset terminal over a period of 1.2 ms then system will be initialized. And BF (Busy Flag) is kept “High” (busy state) for 629 us after releasing the initializing sequence. LDI-97-D001 97-10-23 22 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Initializing by instruction 1) 8-bit interface mode Condition : f OSC = 270KHz Power on DL Wait for more than 20ms after VDD rises to 4.5V A Function set M0 RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL A * M1 M0 M1 0 4-bit interface 1 8-bit interface 0 DDRAM Addressing mode1 1 DDRAM Addressing mode2 0 COM/SEG output rotation mode A 1 COM/SEG output rotation mode B 0 1line 16 character display mode 1 2line 8 character display mode Wait for more than 37us Display ON/OFF Control RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D C B D C Wait for more than 37us B Display Clear RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 display off 1 display on 0 cursor off 1 cursor on 0 blink off 1 blink on 0 decrement mode 1 increment mode 0 entire shift off 1 entire shift on Wait for more than 629 us I/D Entry Mode Set RS 0 RW 0 DB7 0 DB6 0 DB5 0 DB4 DB3 0 0 DB2 1 DB1 I/D DB0 S S Initialization end LDI-97-D001 97-10-23 23 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER 2) 4-bit interface mode Power on Wait for more than 20ms after VDD rises to 4.5V Condition : f OSC = 270KHz 0 4-bit interface 1 8-bit interface 0 DDRAM Addressing mode1 1 DDRAM Addressing mode2 0 COM/SEG output rotation mode A 1 COM/SEG output rotation mode B 0 1line 16 character display mode 1 2line 8 character display mode DL Function set (4-bit mode change) RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 X X X X Function set (display mode set) A M0 0 0 0 0 1 0 X X X X 0 0 A * M1 M0 X X X X M1 Wait for more than 37us D Display ON/OFF Control RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 X X X X 0 0 1 D C B X X X X C B 0 display off 1 display on 0 cursor off 1 cursor on 0 blink off 1 blink on 0 decrement mode 1 increment mode 0 entire shift off 1 entire shift on Wait for more than 37us Display Clear RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 X X X X 0 0 0 0 0 1 X X X X Entry Mode Set I/D RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 X X X X 0 0 0 1 I/D SH X X X X S Initialization End LDI-97-D001 97-10-23 24 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER FRAME FREQUENCY 1/16 duty cycle 1-line selection period 1 2 3 4 ¡ ¤¡ ¤¡ ¤ 15 16 1 2 3 ¡ ¤¡ ¤¡ ¤ 15 16 Vcc V1 COM : 1 V4 V5 1 FRAME 1 FRAME 1-Line selection period = 160 clocks One Frame = 40 x 16 x 3.7 µs x 4 = 9.472ms (1 CLOCK = 3.7 µs at fosc=270KHz) Frame frequency = 1 / 9.472ms = 105.6Hz LDI-97-D001 97-10-23 25 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER MAXIMUM ABSOLUTE LIMIT Maximum absolute Power Ratings Item Symbol Unit Value Power supply voltage (1) VDD V -0.3 to + 7.0 Power supply voltage (2) VLCD V -0.3V TO + 13V Input voltage VIN V -0.3 to VDD + 0.3 * Voltage greater than above may damage to the circuit (VDD > V2 > V3 > V5, VLCD = VDD-V5) Temperature Characteristics Item Symbol Unit Operating temperature Topr o C -30 to + 85 Storage temperature Tstg oC -55 to +125 LDI-97-D001 97-10-23 Value 26 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER ELECTRICAL CHARACTERISTICS DC Characteristics (VDD = 4.5V to 5.5V, Ta = -30 to + 85 oC) Item Symbol Condition Min Typ Max Unit - 5.5 V 1.0 1.8 mA V Operating Voltage VDD - 4.5 Supply Current IDD Internal oscillation (VDD = 5.0V, fosc=270KHz) - Input Voltage (1) (except OSC1) VIH1 - 0.7VDD - VDD VIL1 - -0.3 - 0.8 Input Voltage (2) (OSC1) VIH2 - VDD-1.0 - VDD VIL2 - -0.2 - 1.0 Input Voltage (2) (E pin) VIH3 - 0.8VDD - VDD VIL3 - - - 0.2VDD Output Voltage (1) (DB0 to DB7) VOH1 IOH = -0.205 (mA) 2.4 - - VOL1 IOL = 1.6 (mA) - - 0.4 Output Voltage (2) (except DB0-to DB7) VOH2 IO=-40 (µA) 0.9VDD - - VOL2 IO=40 (µA) - - 0.1VDD Voltage Drop VdCOM IO = + 0.1 (mA) - - 1 - - 1 VdSEG Input Leakage Current IIL VIN = 0V to V DD -1 - 1 Low Input Current IIN VIN = 0V, VDD = 5V (PULL UP) -50 -125 -250 LCD Driving Voltage V2 VDD = 5V, V5 = 0V SEG output port 2.7 3.0 3.3 1.7 2.0 2.3 V3 V V V V V µA V Divide Resistor RB VDD-V5=5V RB=(VDD-V5) / I B IB = Divide Resistor Current 3.7 7.5 11.5 kΩ Interanl Clock (internal Rf) fIC VDD = 5V 190 270 350 KHz LCD Driving Voltage VLCD VDD - 5V 3.0 - 11.0 V LDI-97-D001 97-10-23 27 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER (VDD = 2.7V to 4.5V, Ta = -30 to + 85 oC) Item Symbol Condition Min Typ Max Unit - 4.5 V 0.5 1.2 mA V Operating Voltage VDD - 2.7 Supply Current IDD Internal oscillation (VDD = 3.0V, fosc=270KHz) - Input Voltage (1) (except OSC1) VIH1 - 0.7VDD - VDD VIL1 - -0.3 - 0.4 Input Voltage (2) (OSC1) VIH2 - VDD-1.0 - VDD VIL2 - -0.2 - 0.2VDD Input Voltage (2) (E pin) VIH3 - 0.8VDD - VDD VIL3 - - - 0.4 Output Voltage (1) (DB0 to DB7) VOH1 IOH = -0.1 (mA) 0.75VDD - - VOL1 IOL = 0.1 (mA) - - 0.2VDD VOH2 IO=-40 (µA) 0.8VDD - - VOL2 IO=40 (µA) - - 0.2VDD IO = + 0.1 (mA) VLCD = 5V - - 1 - - 1 Output Voltage (2) (except DB0-to DB7) Voltage Drop VdCOM VdSEG Input Leakage Current IIL VIN = 0V to V DD -1 - 1 Low Input Current IIN VIN = 0V, VDD = 3V (PULL UP) -10 -50 -120 LCD Driving Voltage V2 VDD = 3V, V5 = -2V SEG output port 0.7 1.0 1.3 -1.7 0 0.3 V3 V V V V V µA V Divide Resistor RB VDD-V5=5V RB=(VDD-V5) / I B IB = Divide Resistor Current 3.7 7.5 11.5 kΩ Interanl Clock (internal Rf) fIC VDD = 3V 190 270 350 KHz LCD Driving Voltage VLCD VDD - V5 3.0 - 11.0 V LDI-97-D001 97-10-23 28 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER AC Characteristics (VDD = 4.5V to 5.5V, Ta = -30 to + 85 oC) Mode Write Mode (Refer to Fig-3) Item Symbol Min Typ Max Unit tc 500 - - ns tr, tf - - 20 tw 230 - - R/W and RS Setup Time tsu1 40 - - R/W and RS Hold Time th1 10 - - Data Setup Time tsu2 80 - - Data Hold Time th2 10 - - tc 500 - - tr, tf - - 20 E Pulse Width (High, Low) tw 230 - - R/W and RS Setup Time tsu 40 - - R/W and RS Hold Time th 10 - - Data Output Delay Time tD - - 120 Data Hold Time tDH 20 - - E Cycle Time E Rise / Fall Time E Pulse Width (High, Low) Read Mode (Refer to Fig-4) E Cycle Time E Rise / Fall Time LDI-97-D001 97-10-23 ns 29 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER (VDD = 2.7V to 4.5V, Ta = -30 to + 85 oC) Mode Write Mode (Refer to Fig-3) Item Symbol Min Typ Max Unit tc 1000 - - ns tr, tf - - 25 tw 450 - - R/W and RS Setup Time tsu1 60 - - R/W and RS Hold Time th1 20 - - Data Setup Time tsu2 195 - - Data Hold Time th2 10 - - tc 1000 - - tr, tf - - 25 E Pulse Width (High, Low) tw 450 - - R/W and RS Setup Time tsu 60 - - R/W and RS Hold Time th 20 - - Data Output Delay Time tD - - 360 Data Hold Time tDH 5 - - E Cycle Time E Rise / Fall Time E Pulse Width (High, Low) Read Mode (Refer to Fig-4) E Cycle Time E Rise / Fall Time LDI-97-D001 97-10-23 ns 30 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER RS R/W VIH1 VIL1 tSU1 th1 VIL1 VIL1 t h1 tW tf VIH1 E VIH1 th2 tSU2 tr VIH1 DB0 ~ DB7 VIL1 VIL1 VIL1 VIH1 Valid Data VIL1 VIL1 tC Fig-3. Write Mode Timing Diagram RS VIH1 VIL1 tSU th VIH1 VIH1 R/W tW th tf E tr DB0 ~ DB7 VIH1 VIH1 VIL1 tD VIL1 VOH1 VOL1 VIL1 tDH Valid Data VOH1 VOL1 tC Fig-4. Read Mode Timing Diagram LDI-97-D001 97-10-23 31 PRELIMINARY SPECIFICATION KS0072 DOT MATRIX LCD CONTROLLER & DRIVER Table 5. CGROM Character Code Table 0 1 2 ¡ ¡ ¡ ¡ 1 Ü Ü Ü Ü 3 4 ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü Ü Ü Ü¡ Ü Ü¡ Ü Ü ¡ ¡ Ü¡ ¡ Ü¡ ¡ ¡ Ü Ü Ü¡ Ü Ü Ü¡ Ü Ü Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü ¡ Ü¡ Ü 5 6 7 8 9 Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ Ü¡ ¡ Ü ¡ Ü ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü Ü ¡ Ü ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü Ü Ü Ü ¡ Ü¡ Ü¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü ¡ Ü Ü Ü Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü ¡ ¡ ¡ Ü¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü¡ Ü Ü 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