GT31L16S2W80标准点阵汉字库芯片：功能特性与技术解析

在电子设备的显示与信息处理中，汉字库芯片起着关键作用。上海高通半导体有限公司的GT31L16S2W80标准点阵汉字库芯片，为众多应用场景提供了强大的支持。下面，我们就来深入了解这款芯片的各项特性和技术细节。

文件下载：GT31L16S2W80.pdf

一、芯片概述

GT31L16S2W80是一款功能丰富的汉字字库芯片，内含12x12点阵和16x16点阵的汉字字库，支持GB2312国标简体汉字（拥有国家信标委合法授权）、ASCII字符及Unicode转GB2312编码表，排列格式为横置横排。用户可通过字符内码，依据手册方法计算出字符点阵在芯片中的地址，进而连续读出字符点阵信息。

此外，该芯片还为客户提供了1M字节的可自由读写空间，包含256个扇区，每个扇区4K字节或16页，每页256字节，地址范围为0x000000 - 0Xfffff。此自由读写空间在各厂商烧录器中的型号为GT16G80，在烧录器上位机软件中选择该型号即可进行烧录，且可重复擦写10万次以上。

二、芯片特点

接口与排列

• 数据总线：采用SPI串行总线接口，方便与其他设备进行通信。
• 点阵排列：横置横排的点阵排列方式，符合常见的显示需求。

电气参数

• 时钟频率：最高可达120MHz（@3.3V），能满足高速数据传输的要求。
• 工作电压：范围在2.7V - 3.6V，具有较宽的电压适应能力。
• 电流：工作电流为12mA，待机电流仅5uA，低功耗特性显著。
• 工作温度：可在 -40℃ - 85℃的环境下正常工作，适应不同的应用场景。

封装与字符集

• 封装：采用SOP8 - B封装，便于安装和集成。
• 字符集：支持中文GB18030字符集，兼容Unicode，提供12x12、16x16点阵的汉字以及多种ASCII字符字体。

三、芯片内容

芯片包含丰富的字符集和字库，具体如下表所示：	字符集	字库	字号	字符数	字体	排列方式
ASCII字符集	ASCII	5x7	96	标准	W - 横置横排
ASCII	7x8	96	标准	W - 横置横排
ASCII	7x8	96	粗体	W - 横置横排
ASCII	6x12	96	标准	W - 横置横排
ASCII	8x16	128	标准	W - 横置横排
ASCII	8x16	96	粗体	W - 横置横排
ASCII	16点阵不等宽	96	Arial (方头)	W - 横置横排
ASCII	16点阵不等宽	96	Times New Roman (白正)	W - 横置横排
ASCII	16x32	96	标准	W - 横置横排
ASCII	16x32	96	粗体	W - 横置横排
GB2312字符集	GB2312汉字	12x12	6763	宋体	W - 横置横排
	16x16	6763	宋体	W - 横置横排
	12x12	376	宋体	W - 横置横排
GB2312字符	16x16	376	宋体	W - 横置横排
Unicode -> GB2312转码表

四、操作指令

指令参数

芯片提供了多种操作指令，各指令的参数如下表：	Instruction	Description	Instruction Code(One - Byte)	Address Bytes	Dummy Bytes	Data Bytes
Read	Read Data Bytes	0000 0011	03 h	3	—	1 to ∞
Fast Read	Read Data Bytes at Higher Speed	0000 1011	0B h	3	1	1 to ∞
WREN	Write Enalbe	0000 0110	06 h	—	—	—
WRDI	Write Disable	0000 0100	04 h
PP	Page Program	0000 0010	02 h	3	—	1 to 256
SE	Sector Erase	0010 0000	20 h	3	—	—
BE	Block Erase(64K)	1101 1000	D8 h	3	—	—
CE	Chip Erase	0110 0000/ 1100 0111	60 H/ C7 H	—	—	—

具体指令操作

• 一般读取（Read Data Bytes）：操作时先将片选信号（CS#）置低，接着输入1个字节的命令字（03 h）和3个字节的地址，数据在串行时钟（SCLK）上升沿锁存。地址对应的字节数据在SCLK下降沿通过串行数据输出引脚（SO）输出。读取完成后，将CS#置高结束操作；若CS#保持低电平，则继续输出下一个地址的数据。
• 快速读取点阵数据（Read Data Bytes at Higher Speed）：同样先将CS#置低，输入1个字节的命令字（0B h）、3个字节的地址和1个字节的Dummy Byte，数据在SCLK上升沿锁存。数据在SCLK下降沿通过SO输出。以读取15x16点阵汉字为例，连续读取32个字节后结束操作。不需要继续读取时，将CS#置高。
• 写使能（Write Enable）：CS#变低，发送Write Enable命令，然后CS#变高。
• 写非能（Write Disable）：CS#变低，发送Write Disable命令，然后CS#变高。
• 页写入（Page Program）：CS#变低，发送Page Program命令，发送3字节地址，再发送数据，最后CS#变高。
• 扇区擦除（Sector Erase）：CS#变低，发送Sector Erase命令，发送3字节地址，然后CS#变高。

芯片状态判断

通过发送命令05H，读取芯片状态寄存器的B7 - B0位，判断WIP位的状态来确定芯片是否处于忙状态。当WIP位为1时，芯片处于忙状态；为0时，芯片处于空闲状态。

五、自由可读写空间

存储组织

芯片的自由可读写空间存储组织如下：	每设备	每块	每扇区	每页
1M	64K	4K	256	字节
4K	256	16		页
256	16			扇区
16				块

存储块、扇区结构

存储块和扇区有明确的地址范围，例如块15的扇区255地址范围是0x0FF000 - 0x0FFFFF等。

六、引脚描述与电路连接

引脚配置与描述

芯片采用SOP8 - B封装，各引脚功能如下：	NO.	名称	I/O	描述
1	CS#	片选输入(Chip enable input)	所有串行数据传输开始于CS#下降沿，传输期间保持低电平，两条指令间保持高电平
2	SO	O	串行数据输出 (Serial data output)，数据在时钟下降沿移出
3	NC		悬空
4	GND		地(Ground)
5	SI	串行数据输入 (Serial data input)，数据在时钟上升沿移入
6	SCLK	串行时钟输入(Serial clock input)，数据在上升沿移入，下降沿移出
7	HOLD#	总线挂起(Hold, to pause the device without)	片选有效期间可暂停数据传输，HOLD#变低且SCLK为低电平时进入挂起状态，变高且SCLK为低电平时结束挂起状态
8	VCC	电源(+ 3.3V Power Supply)

SPI接口与主机接口参考电路

SPI与主机接口电路连接可参考相关示意图，HOLD管脚建议接2K电阻3.3V拉高。

七、电气特性

绝对最大额定值

Symbol	Parameter	Min.	Max.	Unit	Condition
T OP	Operating Temperature	-40	85	℃
T STG	Storage Temperature	-65	150	℃
VCC	Supply Voltage	-0.3	3.6	V
V IN	Input Voltage	-0.3	VCC + 0.3	V
GND	Power Ground	-0.3	0.3	V

DC特性

在 (T_{OP}=-40^{circ} C) 到85℃，GND = 0V的条件下：	Symbol	Parameter	Min.	Max.	Unit	Condition
I DD	VCC Supply Current(active)		12	mA
I SB	VCC Standby Current		5	uA
V IL	Input LOW Voltage	-0.3	0.3VCC	V	VCC = 2.7 - 3.6V
V IH	Input HIGH Voltage	0.7VCC	VCC + 0.4	V
V OL	Output LOW Voltage		0.4 (I OL = 1.6mA)	V
V OH	Output HIGH Voltage	VCC - 0.2 (I OH = -100uA)		V
I LI	Input Leakage Current	0	2	uA
I LO	Output Leakage Current	0	2	uA

AC特性

Symbol	Alt.	Parameter	Min.	Max.	Unit
Fc	Fc	Clock Frequency	D.C.	120	MHz
t CH	t CLH	Clock High Time	4		ns
t CL	t CLL	Clock Low Time	4		ns
t CLCH		Clock Rise Time(peak to peak)	0.2		V/ns
t CHCL		Clock Fall Time (peak to peak)	0.2		V/ns
t SLCH	t CSS	CS# Active Setup Time (relative to SCLK)	5		ns
t CHSL		CS# Not Active Hold Time (relative to SCLK)	5		ns
t DVCH	t DSU	Data In Setup Time	2		ns
t CHDX	t DH	Data In Hold Time	2		ns
t CHSH		CS# Active Hold Time (relative to SCLK)	5		ns
t SHCH		CS# Not Active Setup Time (relative to SCLK)	5		ns
t SHSL	t CSH	CS# Deselect Time	20		ns
t SHQZ	t DIS	Output Disable Time		6	ns
t CLQV	t V	Clock Low to Output Valid		6.5	ns
t CLQX	t HO	Output Hold Time	0		ns

八、封装尺寸

芯片采用SOP8 - B封装，尺寸为5.28mmX7.90mm（206milX311mil），具体尺寸参数如下：			A	A1	A2	b	C	D	E	E1		L	S
Mm	Min.	-	0.05	0.75	0.35	0.15	5.18	7.70	5.18		0.50	0.41	0
Norm.	-	0.10	0.80	0.42	0.20	5.28	7.90	5.28	1.27	0.65	0.54	5
Max.	1.0	0.15	0.85	0.48	0.25	5.38	8.10	5.38		0.80	0.67	10
inch	Min.	-	0.002	0.030	0.014	0.006	0.204	0.303	0.204		0.020	0.016	0
Norm.	-	0.004	0.032	0.016	0.008	0.206	0.311	0.206	0.050	0.026	0.021	5
Max.	0.04	0.006	0.034	0.020	0.010	0.210	0.319	0.210		0.031	0.026	10

九、字库排置

点阵排列格式

每个汉字以点阵字模形式存储，每个点用一个二进制位表示，1表示亮点，0表示不显示。点阵排列为横置横排，即一个字节的高位表示左面的点，低位表示右面的点，排满一行后再排下一行，可直接用于显示器显示。

15X16点汉字排列格式

15X16点汉字信息需32个字节（BYTE 0 – BYTE 31）表示，点阵数据横置横排。

16点阵不等宽ASCII方头（Arial）字符排列格式

16点阵不等宽字符信息需34个字节（BYTE 0 – BYTE33）表示。BYTE0 - BYTE1存放点阵宽度数据，BYTE2 - 33存放横置横排点阵数据。例如ASCII方头字符B，BYTE0 - BYTE1为00 0C，表示点阵宽度为12位，后面有4位空白区，可用于排版参考。

十、点阵数据验证

客户可将芯片内“A”的数据调出与给定数据对比。若一致，表明SPI驱动正常工作；若不一致，则需重新编写驱动。不同排置和点阵大小的“A”点阵数据如下：

• 排置：Y（竖置横排），点阵大小8X16，点阵数据：00 E0 9C 82 9C E0 00 00 0F 00 00 00 00 00 0F 00
• 排置：W（横置横排），点阵大小8X16，点阵数据：00 10 28 28 28 44 44 7C 82 82 82 82 00