点阵LCD集成控制芯片 2009-8-21
T6963C是一个用在LCD控制驱动集成电路（LSI）和数据显示存储器上的LCD控制器。它有一个8位的并行数据总线和控制线与MPU接口进行读写操作，它可以直接与TMPZ-80相连接。T6963C有一个128-word的字符生成ROM，可用来控制最大为KB的外部显存RAM。文本、图形和外部字符生成RAM的分配很简单，显示窗口能自由地在已分配存储器范围内移动。
通过编程输入引脚电平的不同组合，器件支持很宽范围的LCD显示尺寸。它支持文本、图形以及文本与图像混合显示模式。另外，还包括多种特性功能。
1.特性
显示模式（可通过选择引脚电平来设置）
列：32、40、、80
行：2、4、6、8、10、12、14、16、20、24、28、32 行列数的组合不能使频率超过5.5MHz（看图2）
字符字体（可通过选择引脚电平来设置）
水平点数：5、6、7、8 垂直点数：8（固定） 和在文本模式中一样，在图形模式中也可以设置字符字体大小。在选择字体大小时，晶振频率不会改变。 显示占空比：1/16~1/128。（duty = 1/8N，N表示行数） 内置一个128-word的字符生成ROM（T6963C-0101）
外部显存：最大支持KB
显存内文本区域大小、图形区域大小、外部字符生成区域大小可由软件编程设置。 CPU的读写操作不影响LCD显示。
内置晶体振荡电路，振荡频率可以根据显示大小进行调整。如果使用外部时钟，XI
引脚作为时钟输入引脚（XO 断开）。 外接电容大小：晶体振荡器：20~30pF 陶瓷振荡器：30~100pF 内置反馈电阻： 900KΩ Toshiba LCD驱动集成电路（不带内置RAM）也可与T6963C连接。 外部显存必须为静态RAM，因为T6963C不支持动态RAM的刷新功能。 特性功能只支持文本模式，不能在图形或字符组合模式中使用。
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2.结构框图
3.引脚分配
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4.引脚功能
引脚名称 I/O LCD行选择引脚 功能 MDS MD0 MD1 I DUAL# MDS MD1 MD0 LINES V-DOTS H L H H 2 16 H L H L 4 32 H H H H L L H H L L H H H L H L 6 8 10 12 48 80 96 1 SCREEN H H L H 14 112 H H L L 16 128 L L H H 4 32 L L H L 8 L L L H 12 96 L L L L H H L H H L H L 16 20 24 128 160 192 2 SCREENS L H L H 28 224 L H L L 32 256 LCD列选择引脚 MD2 MD3 I MD2 H L H L MD3 H H L L 列 32 40 80 字体选择引脚 FS0 FS1 I FS0 H L H L FS1 H H L L 字体大小 5X8 6X8 7X8 8X8 D0~D7 WR# RD# CE# C/D# HALT# RESET# DSPON I/O I I I I I I O DUAL# I 8bits数据引脚 数据写使能。WR# = L时，写数据到T6963C。 数据读使能。RD# = L时，从T6963C读数据。 T6963C片选信号，低电平有效。 WR# = L，C/D# = H时，写命令；C/D# = L时，写数据； RD# = L，C/D# = H时，读命令；C/D# = L时，读数据； 低电平时，停止时钟振荡器；高电平时正常工作； 芯片复位，低电平有效。 外部DC/DC控制引脚，当HALT#与RESET#引脚低电平时，该引脚为低电平；当它为高电平时，列驱动能力被取消。 DUAL# H H L L H……单屏； SDSEL# H L H L L……双屏； SDSEL# (Sending Select) I ce0#
O H……通过奇/偶分离方式传送数据 L……通过简单串行方式传送数据 上屏幕 HOD, ED ED HOD, ED ED 下屏幕 － － LOD, ED ED 1、当DUAL# = H时，选择ce0#功能；ce0#引脚为显存地址范围为3
0000H~07FFH（2KB）区域的片选信号。 2、当DUAL# = L时，选择LOD （Low odd data）功能；串行数据输出给下屏幕奇数列。 1、当DUAL# = H时，选择ce1#功能；ce1#引脚为显存地址范围为0800H~0FFFH（2KB）区域的片选信号。 ce1# O (LSCP) 2、当DUAL# = L时，选择LSCP功能；给下屏幕列驱动提供移位时钟脉冲。(shift clock pulse) ce# O 显存全地址片选信号（KB范围）。 d0~d7 I/O 显存数据引脚 显存地址引脚（ad15低电平时，选择LCD上屏幕区域；ad15高电平时，ad0~ad15 O 选择LCD下屏幕区域；） r/w O 显存读/写信号 SDSEL# = H：数据输出给LCD全屏幕偶数列； ED O (even data) SDSEL# = L：数据输出给LCD全屏幕； HOD O 串行数据输出给LCD上屏幕奇数列。 CDATA O 行驱动同步信号(synchronous signal for row driver) HSCP O 给LCD上屏幕列驱动提供移位时钟脉冲。 LP O 行，列锁存脉冲。（Latch pulse） FR O 帧信号 XI I 晶振输入引脚 XO O 晶振输出引脚 CH1,CH2 O 检查信号 T1#,T2# I 测试输入，通常为开。 － 电源电压5.0V VDD VSS － 电源地0V (LOD) 5.功能定义
芯片上电后，有必要进行复位操作。RESET#引脚保持5个以上时钟周期时间就能
完成复位操作。 当HALT# = L时，振荡器停止工作。这时，提供给LCD的电源必须关断以保护LCD。 HALT#功能包含复位功能。
芯片复位时，行列计数寄存器与显示寄存器都将清0（其他寄存器内容不变）。在清
0显示寄存器时，LCD将无法显示。
在CPU进行读写操作之前，必须先检查状态位。特别是MSB=0状态检查，可能由
于硬件中断产生错误操作。
STA0与STA1状态位必须同时检查。否则，当执行命令时，可能发生数据传输错
误。
每个机器周期（16个时钟周期）只能处理一字节数据。在一个机器周期内，不可能
传送多于两个字节的数据。
当用操作数作为命令使用时，首先是发送数据，之后才执行命令。 T6963C使用的字符码与ASCII码不同。 复位/HATL#后各引脚状态：
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H：高电平 L：低电平
F：悬浮（高阻抗） K0：测试信号 VEND：测试信号
注意1：在特性模式，H或L根据图形指针状态来确定。 注意2：在特性模式，data为图形指针。
图2显示了行列数与振荡周期之间的关系
晶体振荡器频率可由以下公式进行设置： FOSC：振荡器频率
FSCP：移位时钟频率（FSCP=FOSC/2） FR：Frame频率 M：一行内的字符数（一行内的点数为：8×M）。对于所有字体大小（e.g.7X8、6X8、5X8）振荡器频率保持恒定。 N：行数（duty = 1/8N）
（8M/ FSCP）X 8N = 1/ FR => FR×(all dots) = FSCP
=> FOSC = FR X X 2 X M X N （FR = 60Hz）
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图2
RAM接口
外部RAM用于存储显示数据（文本，图形或CG数据）。对于单屏幕显示，文本数据，图形数据，CG数据可以自由分配到RAM（KB）中。对于双屏显示，LCD1地址范围为：0000H~7FFFH（最大32KB），LCD 2地址范围为：8000H~FFFFH（最大32KB）。文本数据，图形数据，CG数据可以自由存放在LCD1中。在LCD2中，分配与LCD1相同的地址，除了ad15，因为ad15是作为LCD1与LCD2的选择线。
可以使用地址译码信号ce0#（0000H~07FFH）与ce1#（0800H~0FFFH）来分配4KB的RAM空间。 （举例）
（1） 单屏幕
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（2）双屏幕
与MPU通信流程图
（1）读状态
在数据读写操作之前必须进行状态检查。 T6963C的状态可以从数据总线中读取 RD# L WR# H CE# L C/D# H D0~D7 状态字
状态字格式如下所示：
MSB LSB STA7 D7 STA6 D6 STA5 D5 STA4 D4 STA3 D3 STA2 D2 STA1 D1 STA0 D0 STA0 STA1 STA2 STA3 STA4 STA5 STA6 STA7 指令读写状态 数据读写状态 自动模式数据读状态 自动模式数据写状态 保留 控制器操作状态 读屏/考屏错误标志 闪烁状态检查 0：禁止； 1：使能； 0：禁止； 1：使能； 0：禁止； 1：使能； 0：禁止； 1：使能； 0：禁止； 1：使能； 0：无错误；1：错误； 0：关显示；1：正常显示
Note1：必须同时检查STA0与STA1的状态，由于硬件中断可能引起数据错误操作。 Note2：STA0与STA1用于大多数模式的状态检查。
Note3：STA2与STA3用于自动模式数据读写使能，此模式下，STA0与STA1无效。
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（1）状态检查流程：
Note4：
如果使用MSB=0命令，则必须先读取状态操作。如果没有进行状态检查，则T6963C不能正常操作，就是延时后也不行。当硬件中断发生在地址计算周期期间时（每一行的最后），如果MSB=0命令在此期间发送给T6963C，则T6963C进入等待状态。如果在下一个命令到来之前没有进行状态检查操作，则很有可能数据与命令都无法到达。
（2）数据发送
在使用T6963C时，都是先发送数据，后发送命令。
（3）命令发送步骤：
a) 一个数据情况 b) 两个数据情况
当发送的数据多于两个时，最后一个数据有效。
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6.命令定义
（T6963C控制命令码表） 编码 命令 二进制 十六进制 数据1 数据2 功能 0010 0001 寄存器设置 0010 0010 0010 0100 0100 0000 0100 0001 0100 0010 0100 0011 1000 x000 1000 x001 1000 x010 1000 x011 1000 0xxx 1000 1xxx 1001 0000 1001 xx10 1001 xx11 1001 01xx 1001 10xx 1001 11xx 1010 0000 1010 0001 1010 0010 1010 0011 1010 0100 1010 0101 1010 0110 1010 0111 1011 0000 1011 0001 1011 0010 1100 0000 1100 0001 1100 0010 1100 0011 1100 0100 1100 0101 1110 0000 1110 1000 1111 0xxx 1111 1xxx 1111 x000 0x21 0x22 0x24 0x40 0x41 0x42 0x43 设置控制字 X地址 Y地址 00H 偏移地址数据 地址低8位 地址高8位 地址低8位 地址高8位 00H 列数 地址低8位 地址高8位 列数 00H 设置光标位置 设置CGRAM偏移地址 设置地址指针 设置文本区起始地址 设置文本区宽度 设置图形区起始地址 设置图形区宽度 逻辑“或”模式 逻辑“异或”模式 逻辑“与”模式 文本特性模式 内部CG ROM模式 外部CG RAM模式 关闭显示 光标显示，闪烁关闭 光标显示，闪烁显示 文本显示，图形关闭 文本关闭，图形显示 文本显示，图形显示 1行（光标占的行数） 2行 3行 4行 5行 6行 7行 8行 数据自动写设置 数据自动读设置 数据自动读/写结束 数据写，地址加1 数据读，地址加1 数据写，地址减1 数据读，地址减1 数据写，地址不变 数据读，地址不变 屏读命令 屏拷贝命令 Bit3 =0时，位清除； Bit3 =1时，位置位； Bit0（LSB） 模式设置 显示模式 光标形状选择 数据自动 读/写命令 数据读/写 屏读命令 屏拷贝命令 位置位/清除 -- -- 0x80 -- -- 0x81 -- -- 0x82 -- -- 0x83 Bit3 =0时，内部CG ROM模式 Bit3 =1时，外部CG RAM模式 -- -- 0x90 Bit0为光标闪烁显示开关 Bit1为光标显示开关 Bit2为文本显示开关 Bit3为图形显示开关 -- -- 0xA0 -- -- 0xA1 -- -- 0xA2 -- -- 0xA3 -- -- 0xA4 -- -- 0xA5 -- -- 0xA6 -- -- 0xA7 -- -- 0xB0 -- -- 0xB1 -- -- 0xB2 -- 0xC0 数据 -- -- 0xC1 -- 0xC2 数据 -- -- 0xC3 -- 0xC4 数据 -- -- 0xC5 -- -- 0xE0 -- -- 0xE8 -- -- 0xF0 -- -- -- -- -- -- 9
1111 x001 1111 x010 1111 x011 1111 x100 1111 x101 1111 x110 1111 x111 注意：x表示无效位； -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7（MSB） 6.1寄存器设置命令
命令编码 0010 0001 0010 0010 0010 0100 HEX. 21H 22H 24H 功能表述 设置光标位置 设置CGRAM偏移地址 设置地址指针 数据1 X地址 偏移地址数据 地址低8位 数据2 Y地址 00H 地址高8位 6.1.1设置光标位置（21H）
光标位置由X、Y地址来确定，光标的移动只能用该命令实现。从MPU读写数据是不会改变光标位置的。X、Y的值由下面指定：
X地址： 00H~4FH（低7位有效）（0~80列） Y地址： 00H~1FH（低5位有效）（0~32行） a． 单屏幕（X地址： 00H~4FH）
Y地址： 00H~0FH
b． 双屏幕（X地址： 00H~4FH）
Y地址： 00H~0FH 上屏幕 Y地址： 10H~1FH 下屏幕
6.1.2设置CGRAM偏移地址（22H）
偏移寄存器用来确定外部字符生成RAM（CG RAM）区域起始位置，T6963C使用如下16位地址总线：
当T6963C配有外部字符生成器时，字符编码80H~FFH分配给内部字符生成器。在外部字符生成模式下，字符编码00H~7FH分配给外部字符生成器。？？
16位地址的高5位定义了外部显存CG RAM区域的起始地址，随后的8位表示字符的
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编码。在内部CG ROM模式下，字符编码00H~7FH代表预定义内部CG ROM字符，而字符编码80H~FFH代表用户自定义的外部CG RAM字符。在外部CG RAM模式下，所有256个00H~FFH编码都可代表用户自定义字符。最低3位表示8行中的1行（8点）定义了字符的形状。
显示缓存地址与偏移寄存器的关系列表 偏移地址数据 CG RAM hex. 地址（Start to end） 00000 0000~07FFH 00001 0800~0FFFH 00010 1000~17FFH 11100 E000~E7FFH 11101 E800~EFFFH 11110 F000~F7FFH 11111 F800~FFFFH （例1）
偏移寄存器 02H 字符编码 80H
字符生成RAM起始地址 0001 0100 0000 0000 1 4 0 0
（例2）
显存数据与显示字符对应关系
γ与ζ通过字符生成RAM显示。
6.1.3设置地址指针（24H）
设置地址指针命令用于指定读写外部RAM的起始地址。 设置地址指针的流程图如下所示：
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H
6.2设置控制字命令
起始地址与列数由这些命令定义。
6.2.1设置文本区起始地址（40H）
用于文本显示的显示缓存区起始地址由该命令确定，文本起始地址指得是最上端和最左端位置。
显存地址与显示位置的对应关系
TH：文本起始地址
TA：文本区宽度（列数） CL：固定列数（硬件确定），可编程引脚确定。
（例）
文本起始地址 0000H
文本区宽度（列） 0020H（32列）
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MD2 = H, MD3 = H 32列 DUAL# = H, MDS = L , MD0 = L, MD1 = H 4行
（4行×32列）
6.2.2设置图形区起始地址（42H）
用于图形显示的显示缓存区起始地址由该命令确定，图形起始地址指得是最上端和最左端位置。
显存地址与显示位置的对应关系
GH：图形起始地址
GA：图形区宽度（列数） CL：固定列数（硬件确定），可编程引脚确定。
（例）
图形起始地址 0000H
图形区宽度（列） 0020H（32列） MD2 = H, MD3 = H 32列 DUAL# = H, MDS = L , MD0 = H, MD1 = H 2行
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6.2.3设置文本区宽度（41H）
文本区宽度（列数）由硬件确定，该命令可以用于调整文本显示列数。 （例）
LCD大小 20列，4行； 文本区起始地址 0000H
文本区 0014H（20列） MD2 = H, MD3 = H 32列 DUAL# = H, MDS = L , MD0 = L, MD1 = H 4行
6.2.4设置图形区宽度（43H）
图形区宽度（列数）由硬件确定，该命令可以用于调整图形显示列数。 （例）
LCD大小 20列，2行； 文本区起始地址 0000H
文本区 0014H（20列） MD2 = H, MD3 = H 32列 DUAL# = H, MDS = L , MD0 = H, MD1 = H 2行
如果设置图形区大小（硬件确定）与期望的LCD大小（软件确定）相等，则地址将自动调整使每一行的起始地址等于前一行的末尾地址+1。
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6.3模式设置命令
编码 1000 x000 1000 x001 1000 x010 1000 x011 1000 0xxx 1000 1xxx X表示无效位。 该命令可以设置LCD显示模式。在下一个命令到来之前，LCD显示模式不会改变。文本与图形的逻辑或，逻辑异或，逻辑与模式将被显示。
在内部字符发生模式下，字符编码00H~7FH被分配给内部CG ROM，字符编码80H~FFH被自动分配给外部CG RAM。在外部字符发生模式下，字符编码00H~FFH被分配给外部CG RAM。 （例）
功能 逻辑“或”模式 逻辑“异或”模式 逻辑“与”模式 文本特征模式 内部字符生成模式 外部字符生成模式 操作数 -- -- -- -- -- -- 注意：特性功能只能应用于文本模式，因为特性字符数据被放置在图形RAM区域中。
6.3.1特性功能模式
特性操作为反向显示、字符闪烁和抑制。特性数据被写入由控制字命令定义的图形区域中。在特性模式中，只有文本可以显示，图形显示将自动关闭。然而，为了使特性功能有效，必须用显示模式设置命令使文本和图形显示都打开（1001 11xx）。
文本区每个字符的特性数据被写入图形区的同一个地址中，特性功能被定义成如下形式：
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6.4显示模式设置命令（9EH）
X表示无效位。
注意：在下面两种情况下必须同时打开“文本显示”和“图形显示”。 a. 文本与图形相结合显示时 b. 特性模式时
6.5光标形状选择命令（A0H）
编码 1010 0000（0xA0） 1010 0001 1010 0010 1010 0011 1010 0100 1010 0101 功能 光标占1行 光标占1行 光标占1行 光标占1行 光标占1行 光标占1行 操作数 -- -- -- -- -- -- 16
1010 0110 1010 0111
光标占1行 光标占1行
-- --
当光标显示打开时，该命令用于选择光标的形状，范围从1行~8行。光标地址由光标地址设置命令（0x21）确定。
6.6数据自动读写命令
编码 1011 0000（0xB0） 1011 0001（0xB1） 1011 0010（0xB2） 功能 数据自动写 数据自动读 数据自动操作结束 操作数 -- -- -- 该命令适合于从外部显存中发送全屏数据。设置自动模式后，就没有必要在每个发送数据间发送读写命令了。但是，数据自动读写命令必须在地址指针设置命令后发送。这样，地址指针就会在发送完一个数据后自动加1，指向下一个数据。在自动模式下，T6963C不接受任何其他的命令。自动结束命令（0xB2）必须在所有数据发送结束后传送，以结束自动模式。
注意：自动模式下的状态检查
应该在每发生一个数据期间对STA2、STA3进行检查，自动结束命令应该在检查STA3=1（STA2=1）后执行。参考下面的流程图。
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6.6.1自动读模式（0xB1）
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6.6.2自动写模式（0xB0）
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6.7数据读写命令（C0H~C5H）
该命令用于从MPU写数据到外部显存中，以及从外部显存中读数据到MPU。数据读写命令必须在设置地址指针命令后执行。使用该命令时，地址指针会自动的加1或减1。
注意：该命令必须用于1字节数据的读写，参考下面的流程图。
6.8屏读命令（E0H）
该命令用于传送1字节显示数据到数据堆栈，该字节随后可以被MPU读取。LCD屏幕的文本与图形数据的逻辑结合可以被该命令读取。
屏读命令后要检查STA6状态位，如果由地址指针命令决定的地址不在图形区域，该命令就被忽略且STA6置位。参考下面的流程图。
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注意：屏读命令在硬件列数与软件列数相等时才有效。硬件列数由引脚MD2与MD3设置，软件列数由文本区与图形区宽度命令设置。
6.9屏拷贝命令（E8H）
屏拷贝命令拷贝一个数据屏面行到图形区域，起始地址由地址指针命令设置。 注意1：如果特性功能在使用时，该命令无效。
注意2：双屏幕时，该命令无效。（因为，T6963C无法分离上屏幕和下屏幕的数据。） 参考下面的流程图。
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注意：屏读命令在硬件列数与软件列数相等时才有效。硬件列数由引脚MD2与MD3设置，软件列数由文本区与图形区宽度命令设置。
6.10位置位/清除
该命令用于对地址指针指向的字节数据进行位置位或清除，同一时刻只能操作一位。参考下面的流程图。
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6.11字符编码与字符形状对应表
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7.绝对最大额定值（Ta＝25摄氏度）
标题 支持电压 输入电压 工作温度 存储温度 符号 VDD（Note） VIN（Note） Topr Tstg 范围 -0.3~7.0 -0.3~VDD+0.3 -20~70 -55~125 单位 V V 。C C 。（Note）相对于Vss=0时的电压。
8.电气特性
8.1直流特性
测试条件（Vss＝0V，VDD＝5.0V+/-10%，Ta＝－20～75摄氏度）
测试 电路 － － － － － 标题 符号 测试 条件 － － － － － 最小值 典型值 （min） （type） 4.5 VDD－2.2 最大值 单位 引脚名 工作电压 输入电压 高电平 低电平 高电平 低电平 高电平 低电平 VDD VIH VIL VOH VOL ROH ROL RPU fosc 5.0 － － － － － － 100 － 3.3 － 5.5 VDD V V V V V Ω Ω kΩ MHz mA uA VDD 输入引脚 输入引脚 输出引脚 输出引脚 输出引脚 输出引脚 （note1） VDD VDD 0 VDD－0.3 0.8 VDD 输出电压 0 － － 50 0.4 － － 0.3 400 400 200 5.5 6 3 输出阻抗 VOUT=VDD-0.5V VOUT= -0.5V 输入上拉电阻(pull-up) 工作频率 工作时电流损耗 暂停时电流损耗 － － ― － VDD=5.0V IDD(1) fosc=3.0MHz （note2） IDD(2) VDD=5.0V （Note1）应用T1#，T2#，RESET#引脚
（Note2）MDS=L，MD0=L，MD1=L，MD2=H，MD3= H，FS0=L，FS1=L，SDSEL# =L，
DUAL#=H，D7~D0 = LHLHLHLH（8行，32列，字体8×8，单屏，串行发送数据）
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8.2交流特性
8.2.1开关特性（1）
测试条件（Vss＝0V，VDD＝5.0V+/-10%，Vss＝0V，Ta＝－20～75摄氏度）
标题 符号 Fscp Tcwh,Tcwl Tr,Tf Tlsu Tlhd Tdsu Tdhd Td Tcsu Tchd 测试条件 ta － － － － － － － － － 最小值 － 150 － 150 5 170 80 0 450 450 最大值 2.75 － 30 290 40 － － 90 850 950 单位 MHz ns ns ns ns ns ns ns ns ns 工作频率（operationg frequency） SCP脉冲宽度（SCP pulse width） SCP上升/下降时间（Rise/Fall time） LP建立时间（LP set-up time） LP保持时间（LP Hold time） 数据建立时间（Data set-up time） 数据保持时间（Data Hold time） FR 延迟时间（FR Delay time） CDATA 建立时间（CDATA set-up time） CDATA保持时间（CDATA Hold time）
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8.2.2开关特性（2）
测试条件（Vss＝0V，VDD＝5.0V+/-10%，Vss＝0V，Ta＝－20～75摄氏度）
标题 C/D建立时间（C/D set-up time） C/D保持时间（C/D hold time） CE#,RD#,WR#脉冲宽度 数据建立时间（Data set-up time） 数据保持时间（Data Hold time） 访问时间（Access time） 输出保持时间（Output hold time）
符号 Tcds Tcdh Tce,trd,twr Tds Tdh Tacc Toh 测试条件 ta － － － － － － 最小值 100 10 80 80 40 － 10 最大值 － － － － － 150 50 单位 ns ns ns ns ns ns ns 28
8.2.3开关特性（3）
（1）外部RAM读模式
（2）外部RAM写模式
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测试条件（Vss＝0V，VDD＝5.0V+/-10%，Vss＝0V，Ta＝－20～75摄氏度）
9.T6963C应用电路举例
应用电路（1）
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应用电路（2）
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