2024年2月19日发(作者：图门灵秋)
HP3457A液晶屏（5181-2813）通信协议分析
By Edward
本文地址：/?mod=viewthread&tid=120390
转载请注明出处！
（是的，没有铺垫，直接进入正题）
HP3457A的液晶屏的HP编号是5181-2813，我的是Rev C的牛屎版。HP以前不少仪器用的都是这个或者类似的LCD，比如说HP3478A，虽然屏幕不完全一样，但是估计协议应该是差不多的。5181-2813液晶外观如下图：
屏幕全部点亮时如下图，共有12位14段数码显示，每位还有一个冒号/小数点、一个逗号和一个三角形箭头。这样一个屏幕就能显示绝大部分ASCII码内容了。十四段是可以区分显示字母的大小写的，HP定义的字母只有大写（后来知道是由于信号位数不够），这样M、m不分不是很爽啊。
屏幕采用脚距2.54mm双排16Pin坑爹插头，经查，引脚定义如下图：
分析参考手册中的电路，Pin32经1kΩ电阻上拉至+5V，应该与Pin24一起是供电的；Pin26接470pF电容到GND，未知用途；Pin18、20、22接了一些普通电阻和热敏电阻，应该是用来根据温度自动补偿对比度的；余下与数据有关的就应该是PW0、01、02、INA、SYNC和ISA了。
分析通信协议嘛，自然就要用到逻辑分析仪了，我只有这种淘宝上只要30多块钱的逻分，标称最高采样24Msps，实际达到12M都费劲，4M的时候比较稳定，不过对付3457的屏幕这个足够了。
当然，这个分析嘛，肯定是有一大堆数据的，为了省事本贴就以下面这个比较典型的屏显内容来说明：
上述内容对应的ASCII码如下，不包含逗号和箭头：
此时，一次完整的通信是这样的，为了方便叙述，按SYNC脉冲进行编号：
总共有6根传输线，看样子应该是串行通信。PW0在整个通信过程中都保持高电平，那么PW0应该就是使能信号。那么其他的呢？01和02是一模一样的，只不过02的信号比01滞后了大概一个脉冲的时间，其余信号线都是和01对齐的。SYNC从名字和实际上看是同步（控制）用的，当然根据电路图，SYNC也是蜂鸣器的信号线。哔声总是在PW0为低电平的时候响起。下图就是开机的时候bi~：
分析通信协议我没啥经验，研究了一阵还没有什么头绪。所以我决定再深度搜索一下。通过使用百度、必应和谷歌反复搜索，终于在数码之家找到一个帖子：
/?tid=499485
帖子作者分析出了HP6632A的液晶屏通信协议。我一看，这不是和3457的一样吗，赶紧拜读：
作者的描述，验证了我的猜想，也提供了思路，不过可惜的是作者并没有说明具体协议。剩下的还要靠自己。现在已知的是：PW0是使能，SYNC是同步（控制），ISA是识别码，INA是数据。把数据最集中的⑥、⑦两段放大看一下，就是下图（图片做了拼接）：
转化为二进制数如下图（太长我搞成两行了，后面多余的0都省略了，下同）：
哎……还是没什么头绪，这个数据和ASCII码也对不上啊。反复看那个帖子，这段话引起了我
的注意：
以老惠普的性格，像液晶屏这种惠普自己研发出来的东西，肯定会留下些资料，HP3457A的参考手册中没有，那就说明不够老，第一个使用这种LCD的仪器肯定会有介绍。所以我就找啊找，第一个使用类似LCD的仪器可能是HP3478A，反正DMM是第一个，去看看手册里面，果然有说明，不过也就只是一点说明而已：
根据这段叙述补充并验证了之前所有的猜测：
Pin26接的电容是产生LCD内部时钟用的；
PW0是使能信号；
01和02是时钟；
SYNC是控制，高电平表示发送指令，低电平表示发送数据；
ISA是指令；
INA是数据；
这些只是硬件上的，协议上并没有任何描述。我还是觉得HP不可能不对这样一种具有划时代意义的显示器件进行具体描述，而且HP明显有将器件系列化和通用化的习惯。那么HP的第一个LCD肯定会提供一些信息。所以我决定找一找HP第一款使用LCD的设备，不管是什么。这个我只能在《HP Journal》中找了，从上百期中找特定一期还是挺费劲的，不过最终还是找到了：1980年第3期，HP发布了HP-41C计算器，这是HP第一次使用LCD屏幕，而且和3457的很像。HP-41C的手册我也找了，但只有使用方法，没有具体硬件的内容，估计是因为这毕竟不是一台仪器吧。这期HP Journal详细介绍了HP-41C的硬件、软件设计，其中就包括了HP的第一块液晶显示器的方方面面，我关注
的是通信协议，这个也是有了较为详细的介绍。
第8页里面有关于屏幕通信的描述：
翻译一下：每位字符信息是以9bit字符串存储的，7bit存储字符的ASCII码，相当于只能译码并显示80个字符，2bit用于存储标点符号字段。每一位有单独的1bit存储“箭头”。CPU可以以9bit、8bit或4bit（对于数字）的形式按从左侧或者从右侧开始的顺序发送单字符或多字符数据。显示也可以每次向左移或右移一位。（余下的无关就不翻译了）
呀，豁然开朗啊。如此说来，看起来⑥、⑦应该就是字符数据了，④很有可能是“箭头”。验证一下，④放大如下：
转化为二进制：
再和之前的图对比一下：
原来是从从右向左发送的！那字符是怎么表达的呢？经过大量对比，我找到了答案。
之前提到，这个屏幕可以接收多种长度的字符数据，很明显HP3457A采用的是8bit。字符按照从右向左的顺序发送，LSB First，先传4bit×12 LSB，再传4bit×12 MSB。每次传输的前2bit丢弃不用，后面多余的0也丢弃。4bit LSB和4bit MSB组成8bit数据，其中2bit MSB表示可以独立显示的标点符号，对应为：
余下6bit表示字符（包括数字、大写字母和部分标点符号），换算方法如下图：
先将8bit LSB First数值转为MSB First，将8bit数据中的2bit MSB置零（也就是留下6bit数据），判断若值≥0x20，则为ASCII码，可直接转换为字符；若＜0x20，则+0x40后为ASCII码，即可转换为字符。
我只分析出了Annunciator和4bit LSB和4bit MSB的指令，别的指令我没太关注，但是还是有不同的，比如开机上电时候发送的指令和平时通信就有些不同，具体什么指令什么作用等需要的时候在仔细研究吧。
我分析这个协议其实是刚开始的时候对HP3457A的屏幕有些想法。不过研究了一段时间后，我觉得还是加背光比较好。可以考虑替换的屏幕类型有VFD、OLED、LCD、LED等等。因为3457的变压器功率很小，上VFD的话，估计变压器就挺不住了。3457这种屏幕的长宽比很大，露出来的部分尺寸为122×18mm，VFD也没有尺寸合适、信息完全的。而尺寸合适的OLED很贵很贵，换了不划算。LCD无论是单色带背光的还是TFT都没有合适尺寸的，而且如果是单色LCD的话估计还不如原来的好看。OLED和LCD如果想多个拼接的话接缝太大。LED嘛，需要笔段完全对应的才行，目前还没有找到完全对应的，最接近的缺冒号。所以最终我还是选择了加背光，目前处于半完成状态，屏幕改完了，供电是临时凑合的。
这个协议只是HP3457A的，其他仪表可能会有所不同，如果有想改装其他仪表的，请一定自己分析一下协议，看一下具体是否一样。
最后要感谢lilith在我购买HP3457A和分析协议期间的全程帮助！
Edward
2015年6月
2024年2月19日发(作者：图门灵秋)
HP3457A液晶屏（5181-2813）通信协议分析
By Edward
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转载请注明出处！
（是的，没有铺垫，直接进入正题）
HP3457A的液晶屏的HP编号是5181-2813，我的是Rev C的牛屎版。HP以前不少仪器用的都是这个或者类似的LCD，比如说HP3478A，虽然屏幕不完全一样，但是估计协议应该是差不多的。5181-2813液晶外观如下图：
屏幕全部点亮时如下图，共有12位14段数码显示，每位还有一个冒号/小数点、一个逗号和一个三角形箭头。这样一个屏幕就能显示绝大部分ASCII码内容了。十四段是可以区分显示字母的大小写的，HP定义的字母只有大写（后来知道是由于信号位数不够），这样M、m不分不是很爽啊。
屏幕采用脚距2.54mm双排16Pin坑爹插头，经查，引脚定义如下图：
分析参考手册中的电路，Pin32经1kΩ电阻上拉至+5V，应该与Pin24一起是供电的；Pin26接470pF电容到GND，未知用途；Pin18、20、22接了一些普通电阻和热敏电阻，应该是用来根据温度自动补偿对比度的；余下与数据有关的就应该是PW0、01、02、INA、SYNC和ISA了。
分析通信协议嘛，自然就要用到逻辑分析仪了，我只有这种淘宝上只要30多块钱的逻分，标称最高采样24Msps，实际达到12M都费劲，4M的时候比较稳定，不过对付3457的屏幕这个足够了。
当然，这个分析嘛，肯定是有一大堆数据的，为了省事本贴就以下面这个比较典型的屏显内容来说明：
上述内容对应的ASCII码如下，不包含逗号和箭头：
此时，一次完整的通信是这样的，为了方便叙述，按SYNC脉冲进行编号：
总共有6根传输线，看样子应该是串行通信。PW0在整个通信过程中都保持高电平，那么PW0应该就是使能信号。那么其他的呢？01和02是一模一样的，只不过02的信号比01滞后了大概一个脉冲的时间，其余信号线都是和01对齐的。SYNC从名字和实际上看是同步（控制）用的，当然根据电路图，SYNC也是蜂鸣器的信号线。哔声总是在PW0为低电平的时候响起。下图就是开机的时候bi~：
分析通信协议我没啥经验，研究了一阵还没有什么头绪。所以我决定再深度搜索一下。通过使用百度、必应和谷歌反复搜索，终于在数码之家找到一个帖子：
/?tid=499485
帖子作者分析出了HP6632A的液晶屏通信协议。我一看，这不是和3457的一样吗，赶紧拜读：
作者的描述，验证了我的猜想，也提供了思路，不过可惜的是作者并没有说明具体协议。剩下的还要靠自己。现在已知的是：PW0是使能，SYNC是同步（控制），ISA是识别码，INA是数据。把数据最集中的⑥、⑦两段放大看一下，就是下图（图片做了拼接）：
转化为二进制数如下图（太长我搞成两行了，后面多余的0都省略了，下同）：
哎……还是没什么头绪，这个数据和ASCII码也对不上啊。反复看那个帖子，这段话引起了我
的注意：
以老惠普的性格，像液晶屏这种惠普自己研发出来的东西，肯定会留下些资料，HP3457A的参考手册中没有，那就说明不够老，第一个使用这种LCD的仪器肯定会有介绍。所以我就找啊找，第一个使用类似LCD的仪器可能是HP3478A，反正DMM是第一个，去看看手册里面，果然有说明，不过也就只是一点说明而已：
根据这段叙述补充并验证了之前所有的猜测：
Pin26接的电容是产生LCD内部时钟用的；
PW0是使能信号；
01和02是时钟；
SYNC是控制，高电平表示发送指令，低电平表示发送数据；
ISA是指令；
INA是数据；
这些只是硬件上的，协议上并没有任何描述。我还是觉得HP不可能不对这样一种具有划时代意义的显示器件进行具体描述，而且HP明显有将器件系列化和通用化的习惯。那么HP的第一个LCD肯定会提供一些信息。所以我决定找一找HP第一款使用LCD的设备，不管是什么。这个我只能在《HP Journal》中找了，从上百期中找特定一期还是挺费劲的，不过最终还是找到了：1980年第3期，HP发布了HP-41C计算器，这是HP第一次使用LCD屏幕，而且和3457的很像。HP-41C的手册我也找了，但只有使用方法，没有具体硬件的内容，估计是因为这毕竟不是一台仪器吧。这期HP Journal详细介绍了HP-41C的硬件、软件设计，其中就包括了HP的第一块液晶显示器的方方面面，我关注
的是通信协议，这个也是有了较为详细的介绍。
第8页里面有关于屏幕通信的描述：
翻译一下：每位字符信息是以9bit字符串存储的，7bit存储字符的ASCII码，相当于只能译码并显示80个字符，2bit用于存储标点符号字段。每一位有单独的1bit存储“箭头”。CPU可以以9bit、8bit或4bit（对于数字）的形式按从左侧或者从右侧开始的顺序发送单字符或多字符数据。显示也可以每次向左移或右移一位。（余下的无关就不翻译了）
呀，豁然开朗啊。如此说来，看起来⑥、⑦应该就是字符数据了，④很有可能是“箭头”。验证一下，④放大如下：
转化为二进制：
再和之前的图对比一下：
原来是从从右向左发送的！那字符是怎么表达的呢？经过大量对比，我找到了答案。
之前提到，这个屏幕可以接收多种长度的字符数据，很明显HP3457A采用的是8bit。字符按照从右向左的顺序发送，LSB First，先传4bit×12 LSB，再传4bit×12 MSB。每次传输的前2bit丢弃不用，后面多余的0也丢弃。4bit LSB和4bit MSB组成8bit数据，其中2bit MSB表示可以独立显示的标点符号，对应为：
余下6bit表示字符（包括数字、大写字母和部分标点符号），换算方法如下图：
先将8bit LSB First数值转为MSB First，将8bit数据中的2bit MSB置零（也就是留下6bit数据），判断若值≥0x20，则为ASCII码，可直接转换为字符；若＜0x20，则+0x40后为ASCII码，即可转换为字符。
我只分析出了Annunciator和4bit LSB和4bit MSB的指令，别的指令我没太关注，但是还是有不同的，比如开机上电时候发送的指令和平时通信就有些不同，具体什么指令什么作用等需要的时候在仔细研究吧。
我分析这个协议其实是刚开始的时候对HP3457A的屏幕有些想法。不过研究了一段时间后，我觉得还是加背光比较好。可以考虑替换的屏幕类型有VFD、OLED、LCD、LED等等。因为3457的变压器功率很小，上VFD的话，估计变压器就挺不住了。3457这种屏幕的长宽比很大，露出来的部分尺寸为122×18mm，VFD也没有尺寸合适、信息完全的。而尺寸合适的OLED很贵很贵，换了不划算。LCD无论是单色带背光的还是TFT都没有合适尺寸的，而且如果是单色LCD的话估计还不如原来的好看。OLED和LCD如果想多个拼接的话接缝太大。LED嘛，需要笔段完全对应的才行，目前还没有找到完全对应的，最接近的缺冒号。所以最终我还是选择了加背光，目前处于半完成状态，屏幕改完了，供电是临时凑合的。
这个协议只是HP3457A的，其他仪表可能会有所不同，如果有想改装其他仪表的，请一定自己分析一下协议，看一下具体是否一样。
最后要感谢lilith在我购买HP3457A和分析协议期间的全程帮助！
Edward
2015年6月