基于F2812的監(jiān)測系統(tǒng)的設計

1.     引言

傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)大多都是在單片機基礎上開發(fā)的。單片機由于速度慢，運算能力弱，實時性差，在需要處理大量高速實時數(shù)據(jù)的情況下，往往不能達到要求，而DSP則非常擅長進行高速信號采集和數(shù)據(jù)處理。因此，本文將討論一種基于F2812并使用液晶顯示的監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。

2.     系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用TI公司推出的32位定點DSP芯片TMS320F2812作為底層主處理器件，利用其片上16通道A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集得到的數(shù)字信號進行處理，并將所有控制電路和地址譯碼，分配等功能設計在CPLD中，通過CPLD來控制讀寫液晶顯示模塊等外圍器件，其中，液晶顯示模塊采用臺灣晶采光電股份有限公司生產(chǎn)的一款內(nèi)嵌SED1335控制器的AT-320240Q1FIEW-33H型液晶模塊（320x240點陣）。此外，在DSP芯片外還擴展了RAM和FLASH。硬件結(jié)構(gòu)框圖如下：

3.     F2812與液晶顯示模塊接口設計

在上圖中，RAM和FLASH ROM是F2812的外擴存儲器，CPLD是用來作為地址譯碼產(chǎn)生片選信號的，它們都映射到F2812的XINTF區(qū)域。F2812的XINTF包括5個存儲區(qū)域：

Zone0 存儲區(qū)域： 0x002000—0x003FFF，8K x 16位

Zone1 存儲區(qū)域： 0x004000—0x005FFF，8K x 16位

Zone2 存儲區(qū)域： 0x080000—0x0FFFFF，512K x 16位

Zone6 存儲區(qū)域： 0x100000—0x17FFFF，512K x 16位

Zone7 存儲區(qū)域： 0x3FC000—0x3FFFFF，16K x 16位

其中，Zone0和Zone1共用1個片選線XZCS0AND1，Zone6和Zone7共用1個片選線XZCS6AND7,Zone2單獨使用1個片選線XZCS2.如上圖所示。CPLD映射到Zone0(地址0x2000—0x3FFF)，即當訪問Zone0區(qū)域時，XZCS0AND1有效(CS1有效)，此時選中CPLD;同樣，RAM和FLASH分別映射到Zone6和Zone2,當訪問Zone6(0x100000—0x17FFFF)或Zone2(0x080000—0x0FFFFF),則XZCS6AND7(CS6)或XZCS2(CS2)有效，表明選中了RAM或FLASH。

可以注意到CPLD使用了F2812的4位地址線A12…A9作為譯碼信號，通過CPLD譯碼來實現(xiàn)LCDCS信號有效。在本系統(tǒng)中通過CPLD編程實現(xiàn)當A12…A9為1100時經(jīng)CPLD譯碼后LCDCS有效，但應注意前提是CPLD必須被選中。因為CPLD映射到Zone0,只有訪問0x2000—0x3FFF這個區(qū)域時，才能選中CPLD。這就要求A15…A13必須為001，其余A8…A1不參與譯碼，可取任意值，在此全部取為0。如此一來，只有A15…A0為0x3800和0x3801時LCDCS有效，此時F2812可以訪問LCD.

    在液晶模塊接口中，A0腳為數(shù)據(jù)/指令寄存器的選擇信號.A0=1,訪問指令寄存器，A0=0，訪問數(shù)據(jù)寄存器。在硬件圖中我們可以看到液晶模塊接口的A0腳直接接F2812的XA0腳，再綜合上面所述，就可以確定0x3800為液晶模塊數(shù)據(jù)寄存器地址，0x3801為液晶模塊指令寄存器地址

4.     液晶模塊內(nèi)嵌控制器及其指令介紹 

SED-1335是整個320x240液晶模塊的核心部分,接下來將簡要介紹一下其指令集。為便于瀏覽，特將SED-1335的所有指令列表如下。

帶有參數(shù)的指令代碼的作用之一就是選通相應參數(shù)的寄存器，任一條指令的執(zhí)行(除SLEEP IN, CSRDIR, CSRR和MREAD外)都產(chǎn)生在附屬參數(shù)的輸入完成之后。MPU可用寫入新的指令代碼來結(jié)束上一條指令參數(shù)的寫入，此時已寫入的新參數(shù)與余下的舊參數(shù)有效地組合成新的參數(shù)組，需要注意的是雖然參數(shù)可以不必全部寫入，但所寫的參數(shù)順序不能改變，也不能省略。

在下面將列出部分初始化程序來說明指令的使用，但對于CSRDIR和CSRW指令，有必要詳細解釋一下。CSRDIR指令是用來設置光標移動方向的,有上，下，左，右四個移動方向（4EH,4FH,4DH,4CH）,CSRW指令則是用來設置光標地址的。要特別注意這里的光標是對應顯存里面的一個字節(jié)(byte)，而不是對應字節(jié)里的一個位(bit)，當設置光標向右移動時，每寫完一個字節(jié)數(shù)據(jù)到顯存，光標地址就會加一，此時對應顯存的字節(jié)地址加一；同理，設置光標向左移動時，對應顯存的字節(jié)地址減一。而當設置光標向下移動時，目標光標地址（字節(jié)地址）=當前光標地址（字節(jié)地址）+AP(液晶屏一行所對應顯存的字節(jié)數(shù))，注：一般AP設置為完整顯示液晶屏一行所用字節(jié)數(shù)加1，即40+1=41. 如下圖所示，如果當前光標在字節(jié)地址Add1處,則寫完一個字節(jié)數(shù)據(jù)后光標則移到了字節(jié)地址Add42處；同理，設置光標向上移動時，如果當前光標在Add81處，則寫完一個字節(jié)數(shù)據(jù)后光標則移到了Add40處

5.  液晶顯示的軟件設計

  5.1初始化LCD程序：

#define      LCD_DAT        (*((volatile  unsigned  int *)0x3800)) //定義數(shù)據(jù)寄存器

#define      LCD_COM        (*((volatile  unsigned  int *)0x3801))//定義指令寄存器

    void Lcd_init(void)

            {

                   LCD_COM = 0x40;//顯示窗口設置指令，之后帶8個參數(shù)

                   LCD_DAT = 0x30;//單屏LCD模式，內(nèi)部字元發(fā)生器有效

                   LCD_DAT = 0x87;//顯示字符寬度8

                   LCD_DAT = 0x07;//顯示字符高度8

                   LCD_DAT = 0x27;//一行顯示40個字節(jié)

                   LCD_DAT = 0x46; 

                   LCD_DAT = 0xEF;//總共顯示240行

                   LCD_DAT = 0x28;//AP=40+1

                   LCD_DAT = 0x00;

           …………… //其他初始化指令

       }

  5.2 顯示一個32x32字符程序：

       void  Disp16x32Char(void)

           {

LCD_COM = 0x4E;//設置光標地址自動移動方向 向上

                   for(i=0;i<4;i++)//從左到右連續(xù)寫入4列數(shù)據(jù)，每列32字節(jié)，共128字節(jié)

                { // x1取值范圍1--40，y1取值范圍1--240

                  Set_Graphic_Csr(x1,y1);  //根據(jù)光標所在位置計算出對應的字節(jié)地址

                     p = CharTab[1];  //指針指向字模數(shù)組

             LCD_COM = 0x42;  //寫顯示數(shù)據(jù)指令

                  //自下而上寫入32個字節(jié)

for(j=0;j<32;j++)

                      {

                           LCD_DAT = p[j+32*i+128*k];//從字模數(shù)組中取出一字節(jié)

                      }

                     x1++;//準備寫右邊一列數(shù)據(jù)

                   }

          }

5.3 顯示主程序

  void main(void)

      {

 ……// 初始化系統(tǒng)，PIE, PIE中斷向量表，外設

 Lcd_init(); // LCD初始化

 clearscr1(); // 清空第一顯示緩沖區(qū)

  clearscr2(); // 清空第二顯示緩沖區(qū)

  clearscr3(); // 清空第三顯示緩沖區(qū)

 Disp32x32Char(void); // 顯示一個32x32字符

 ……//其他字符顯示程序

 While(1);

}

總結(jié)：本文液晶顯示程序并未使用SED1335自帶的字符發(fā)生器，而是通過在程序中調(diào)用自定義的字模數(shù)組數(shù)據(jù)，將其分別寫入顯存相應位置。因此，首先必須用相應的字模軟件對要顯示的字符或位圖取模，并特別注意寫數(shù)據(jù)到顯存的順序必須與取模的順序一致，比如顯示32x32字符，寫數(shù)據(jù)的順序為先在光標所在處自上而下寫入32個字節(jié)，再將光標右移，連續(xù)自上而下分別寫入3列32個字節(jié)?？紤]到字模數(shù)組占用內(nèi)存空間較大，應該將字模數(shù)組存儲在ROM中，在需要使用時再從ROM中將字模數(shù)據(jù)調(diào)入RAM中執(zhí)行。

結(jié)束語：本文提出了一種基于F2812并使用320x240液晶顯示的監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案,此方案已經(jīng)在軟硬件上得到實現(xiàn)，經(jīng)過驗證后效果較好，從而為其他便攜式監(jiān)測系統(tǒng)的設計提供了借鑒。本文創(chuàng)新點在于使用了TI公司目前功能最為強大的2000系列DSP芯片TMS320F2812來構(gòu)建新型監(jiān)測系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的用單片機構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)的思路。