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[導(dǎo)讀] 0 引言在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,串行數(shù)據(jù)通信通常采用芯片8251,但因8251的通信波特率不高,不能應(yīng)用于晶振較高的系統(tǒng),這就使得要求高運(yùn)行速度、高速收發(fā)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用8251芯片收發(fā)數(shù)據(jù),而且8251需要有8253提供外

 0 引言

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,串行數(shù)據(jù)通信通常采用芯片8251,但因8251的通信波特率不高,不能應(yīng)用于晶振較高的系統(tǒng),這就使得要求高運(yùn)行速度、高速收發(fā)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用8251芯片收發(fā)數(shù)據(jù),而且8251需要有8253提供外部時(shí)鐘信號(hào)。MAXIM公司推出的新型UART芯片MAX3100

正好填補(bǔ)了這個(gè)空白。MAX3100支持高速通信,最高通信波特率可達(dá)230KBPS,低功耗,支持低電壓,設(shè)計(jì)后系統(tǒng)體積小,比采用外部時(shí)鐘8253設(shè)計(jì)的印制版尺寸的一半還小。而且能夠使軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更可靠。

有機(jī)發(fā)光顯示OLED是比液晶顯示技術(shù)更為先進(jìn)的新一代平板顯示技術(shù),是被業(yè)界公認(rèn)為最具發(fā)展前景的下一代顯示技術(shù)。有機(jī)發(fā)光顯示 OLED(Organic Light Emitting Display)與液晶顯示技術(shù)相比,具有超輕薄、高亮度、廣視角、自發(fā)光、響應(yīng)速度快、適應(yīng)溫度范圍寬、抗震強(qiáng)、功耗低、可實(shí)現(xiàn)柔軟顯示等優(yōu)越性能,因此OLED屏正快速擴(kuò)大其在便攜式電子產(chǎn)品市場(chǎng)上的應(yīng)用份額,能夠應(yīng)用于通訊、測(cè)繪、鐵路以及兵器等野外惡劣環(huán)境。

1 主要工作原理

系統(tǒng)主要由AT89C52單片機(jī)、MAX3100通用異步收發(fā)器、GPS-OEM板、OLED顯示屏等組成。AT89C52單片機(jī)通過(guò) MAX3100接收GPS-OEM板發(fā)出的NEMA語(yǔ)句,經(jīng)過(guò)軟件編程計(jì)算出定位信息(包括:緯度、經(jīng)度、高度、速度、日期、時(shí)間、航向、衛(wèi)星狀況等) 后,在OLED顯示屏上顯示出來(lái)。并且通過(guò)MAX3100將這些定位信息以RS232標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)輸出。系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

 

 

2 單片機(jī)與GPS-OEM板之間的數(shù)據(jù)通信

單片機(jī)與GPS-OEM板之間的數(shù)據(jù)通信,是通過(guò)MAX3100通用異步收發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其中單片機(jī)震蕩頻率選用11.0592MHz。首先用 MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片,來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232電平與TTL電平的雙向轉(zhuǎn)換,因?yàn)镚PS OEM板的串口電平是符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平,而MAX3100采用的是TTL電平。

MAX3100的DIN引腳為串行數(shù)據(jù)輸入端,DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端,串行時(shí)鐘的上升沿鎖存DIN數(shù)據(jù),DOUT數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的下降沿同步輸出。 MAX3100的DIN和DOUT引腳的串行數(shù)據(jù)序列都是16位數(shù)據(jù),其中DIN數(shù)據(jù)序列的前兩位表征串的數(shù)據(jù)類型。當(dāng)前兩位是“1,1”時(shí),表示寫(xiě)命令,當(dāng)前兩位是“0,0”時(shí),表示讀數(shù)據(jù),當(dāng)前兩位是“1,0”時(shí),表示寫(xiě)數(shù)據(jù)。

對(duì)MAX3100進(jìn)行初始化配置,是單片機(jī)通過(guò)寫(xiě)命令序列來(lái)完成的。該命令序列包括奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位、波特率設(shè)置、數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度、校驗(yàn) FIFO、中斷使能等信息。MAX3100具有自己的波特率發(fā)生器,其振蕩器可以用頻率為1.843 2 MHZ或3.6864 MHZ的晶振。波特率由寫(xiě)命令序列的后4位B0~B3位決定的。

當(dāng)單片機(jī)接收GPS OEM板的串口數(shù)據(jù)時(shí),是通過(guò)讀MAX3100數(shù)據(jù)序列來(lái)完成的,單片機(jī)從MAX3100讀出數(shù)據(jù)時(shí),需要在DIN寫(xiě)入一個(gè)16位的字(0000H),再?gòu)腄OUT讀入16位的字,其中的高八位是:接收/發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài),數(shù)據(jù)錯(cuò)/溢出狀態(tài),接收/校驗(yàn)位狀態(tài)和CTS的狀態(tài),低八位才是接收到的GPS OEM板的串口數(shù)據(jù)。

當(dāng)單片機(jī)發(fā)送最終的定位數(shù)據(jù)時(shí),是通過(guò)向MAX3100寫(xiě)入數(shù)據(jù)序列來(lái)完成的,單片機(jī)向MAX3100寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí),在DIN寫(xiě)入的是一個(gè)16位的字,其中高八位設(shè)置的內(nèi)容是:寫(xiě)入標(biāo)志、允許TX輸出、RTS引腳設(shè)定以及傳送校驗(yàn)位設(shè)定。低八位才是要傳送的數(shù)據(jù)。

3 OLED顯示屏顯示定位信息

顯示模塊顯示屏為128列、64行,有1片行驅(qū)動(dòng)器和2片列驅(qū)動(dòng)器,其中行驅(qū)動(dòng)器有64行輸出,每片列驅(qū)動(dòng)器有64路輸出。只要提供電源就能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)和同步信號(hào),模塊的外部信號(hào)僅與列驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。列驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置64×64位顯示存儲(chǔ)器,顯示屏上各像素點(diǎn)顯示狀態(tài)與顯示存儲(chǔ)器各位數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng),顯示存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)直接作為圖形顯示的驅(qū)動(dòng)信號(hào),為“1”的時(shí)候顯示,為“O”的時(shí)候不顯示。系統(tǒng)中OLED顯示屏顯示緯度、經(jīng)度、高度、速度、日期、時(shí)間、航向、衛(wèi)星狀況等定位信息。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 看門(mén)狗中斷的應(yīng)用

MAX706的6腳與7腳分別與AT89C52的P1.7與復(fù)位腳相連,在軟件程序中,每隔一段程序插入一個(gè)看門(mén)狗計(jì)數(shù)器復(fù)位指令,這樣,在程序運(yùn)行過(guò)程中,如果進(jìn)入死循環(huán)或非法代碼區(qū),就會(huì)使系統(tǒng)復(fù)位,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.2 延時(shí)處理

將所要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖器時(shí),由于MAX3100要等T=1時(shí),發(fā)送緩沖器為空,才可以接收另一個(gè)需發(fā)送的數(shù)據(jù),所以此時(shí)加入合適的延時(shí),是非常必要的,可以保證所發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

4.3 建立字庫(kù)

在實(shí)現(xiàn)OLED顯示時(shí),先將需要顯示的漢字組成一個(gè)漢字庫(kù),英文字符或阿拉伯?dāng)?shù)字組成一個(gè)西文字庫(kù)。

如漢字“效”字,設(shè)置宋體12號(hào),對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為寬×高=16×16,用取模軟件橫向取模對(duì)應(yīng)的32字節(jié)為: {O×10,0×20,0×08,0×30,O×08,0×20,0×7F,O×20,0×14,0×7E,0×12,0×44,0×21,0×C4,O×22,0×44,O×62,0×28,O x 14,0×28,O×08,0×10,0×0C,0×10,O×12,0×28,0×20,0×CE,0×C3,0×04,O×00,0×00}。

阿拉伯?dāng)?shù)字“1”,設(shè)置宋體12號(hào),對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為寬×高=8×16,用取模軟件橫向取模對(duì)應(yīng)的16字節(jié)為:{0×00,0 x0o,0×00,0×10,0×70,0×10,0×10,O×10,0×10,0×10,0×10,O×10,0×10,0×7C,O×00,O×00}。

4.4 軟件要點(diǎn)設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候,有兩部分關(guān)鍵設(shè)計(jì),一是對(duì)串口接收到的GPS模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;二是將所需的定位信息在OLED顯示屏上顯示出來(lái)。軟件流程圖如圖2所示。

 

 

 

 

在MAX3100中定義一個(gè)8位移位的子程序,C語(yǔ)言代碼如下:

 

 

這個(gè)子程序的任務(wù)就是通過(guò)對(duì)MAX3100的DIN和DOUT引腳進(jìn)行8次移位操作,來(lái)完成兩個(gè)任務(wù),首先是接收部分,通過(guò)初始化配置后,經(jīng)過(guò) RX接收GPS模塊的NEMA語(yǔ)句,送入接收緩沖區(qū)。接下來(lái)是發(fā)送部分,接收SPI數(shù)據(jù)并進(jìn)行發(fā)送緩沖,通過(guò)TX按異步串行發(fā)送出去。

接收NEMA語(yǔ)句時(shí)首先從行首標(biāo)志“$”開(kāi)始,在沒(méi)有進(jìn)一步處理之前,NEMA語(yǔ)句是一長(zhǎng)串字節(jié)流,這些信息在經(jīng)過(guò)分類提取之前是無(wú)法加以利用的,因此,必須通過(guò)軟件程序?qū)⒏鱾€(gè)字段的信息從字節(jié)流中提取出來(lái),將其轉(zhuǎn)化成緯度、經(jīng)度、高度、速度、日期、時(shí)間、航向、衛(wèi)星狀況等定位信息。

在OLED顯示屏上某一位置顯示某一定位信息,是通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)完成的,其中Row代表所要顯示位置的開(kāi)始行,Column代表所要顯示位置的開(kāi)始列,a代表在已經(jīng)建立的漢字庫(kù)和西文字庫(kù)中的序列號(hào),C語(yǔ)言代碼如下:

 

 

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)結(jié)合MAX3100高效的異步收發(fā)通信優(yōu)點(diǎn),吸取了其功耗低、體積小、傳輸快以及OLED顯示屏超輕薄、高亮度、廣視角、自發(fā)光、響應(yīng)速度快、適應(yīng)溫度范圍寬、抗震強(qiáng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出由電池供電的便攜式GPS定位系統(tǒng),已經(jīng)成功應(yīng)用到產(chǎn)品中,取得很好的效果。

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