DSP與智能彩色液晶顯示器接口設(shè)計(jì)
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關(guān)鍵詞：DSP；LCD；串行；并行；通訊；VK63
近年來，隨著低價(jià)格、高性能ＤＳＰ芯片的出現(xiàn)，ＤＳＰ已越來越多地被應(yīng)用于高速信號(hào)采集、語音處理、圖像分析處理等領(lǐng)域中，并顯示出巨大的優(yōu)越性。智能彩色液晶顯示器具有顯示直接美觀、便于操作的特點(diǎn)，被用作各種便攜式系統(tǒng)的顯示前端。它一般采用工業(yè)級(jí)的高頻ＣＰＵ?可以自行對(duì)接收的命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?因而能夠提高用戶端接口的軟件開發(fā)效率。
一般的液晶顯示往往采用單片機(jī)控制?但在系統(tǒng)需要大量高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的情況下，單片機(jī)由于受處理速度的限制就顯得力不從心?而且一般的液晶顯示仍采用煩瑣的點(diǎn)陣操作來顯示漢字和圖形，而這又增加了軟件開發(fā)的難度。為了解決這些問題，本文將提出一種基于ＤＳＰ控制的智能彩色液晶顯示器的接口設(shè)計(jì)方法，從而有效地解決了上述問題。
１ 智能彩色液晶顯示器ＶＫ６３簡介
智能彩色液晶顯示器（以下簡稱ＬＣＤ）ＶＫ６３是上海廣電集團(tuán)北京分公司的產(chǎn)品，它具有體積小、功耗低、無輔射、壽命長、超薄、防振及防爆等特點(diǎn)。該顯示器的顯示顏色為２５６色，可顯示字符為ＡＳＣＩＩ的二級(jí)字庫，中文顯示為１５行×２０列，圖形點(diǎn)陣３２０×ＲＧＢ×２４０。
該ＬＣＤ采用大規(guī)模門陣列集成電路，從而避免了用煩瑣的點(diǎn)陣操作來顯示漢字和圖形，減輕了軟件開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，提高開發(fā)效率；由于采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，因而顯示穩(wěn)定可靠，抗強(qiáng)電磁干擾；該ＬＣＤ采用工業(yè)級(jí)的ＣＰＵ(８９Ｃ５１)，機(jī)內(nèi)配置有二級(jí)字庫，可通過串口或三態(tài)數(shù)據(jù)總線并口接收控制命令數(shù)據(jù)，并自行對(duì)接收的命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以實(shí)時(shí)顯示用戶所要顯示的各種曲線、圖形和中西文字體。其原理框圖如圖１所示。
ＬＣＤ的命令碼為十六進(jìn)制碼格式，每個(gè)命令均以十六進(jìn)制碼的“１Ｂ”開頭，后面為命令代碼和所需要的參數(shù)。其中ＸＨ表示Ｘ坐標(biāo)的高８位，ＸＬ表示Ｘ坐標(biāo)的低８位，ＹＨ表示Ｙ坐標(biāo)的高８位，ＹＬ表示Ｙ坐標(biāo)的低８位。
ＬＣＤ的圖形方式以光點(diǎn)為最小點(diǎn)陣顯示單位，每個(gè)光點(diǎn)包含ＲＧＢ三個(gè)色點(diǎn)。字符方式以８×１６點(diǎn)陣為最小顯示塊單位。西文字符占一個(gè)顯示塊，１６×１６點(diǎn)陣的漢字占兩個(gè)顯示塊。本機(jī)每顯示一個(gè)字符或漢字后?光標(biāo)自動(dòng)右移一個(gè)字符或漢字位?所以在同一行里順序?qū)懭霛h字或字符時(shí)?不用再加光標(biāo)定位命令，即可連續(xù)送入內(nèi)碼。
如圖形操作為畫一實(shí)心矩形，那么，其命令代碼為：１Ｂ ４１ ｃｏｌｏｒ ＸＨ１ ＸＬ１ ＹＨ１ ＹＬ１ ＸＨ２ ＸＬ２ ＹＨ２ ＹＬ２，其中，ｃｏｌｏｒ?yàn)轭伾a，Ｘ１ Ｙ１為左上角坐標(biāo)，Ｘ２ Ｙ２為右下角坐標(biāo)。其具體操作是以點(diǎn)（Ｘ１，Ｙ１）為左上角坐標(biāo)，以點(diǎn)（Ｘ２，Ｙ２）為右下角坐標(biāo)，使用指定的顏色畫實(shí)心矩形。
２ ＤＳＰ與ＬＣＤ的串行通訊設(shè)計(jì)
２．１ 串行通訊的硬件設(shè)計(jì)
ＬＣＤ選用標(biāo)準(zhǔn)ＲＳ－２３２通訊接口，按串口方式工作。一幀信息為１０位，內(nèi)含１位起始位（０），８位數(shù)據(jù)位（先低位后高位），１位停止位（１）。
為了提高通訊速度，顯示器內(nèi)設(shè)置了一個(gè)１２８字節(jié)的輸入緩沖區(qū)。發(fā)送數(shù)據(jù)前應(yīng)先檢查ＤＴＲ信號(hào)（ＲＳ２３２電平），若ＤＴＲ為負(fù)電平（對(duì)應(yīng)ＣＯＭＳ高電平），
則表示緩沖區(qū)滿，要等到ＤＴＲ信號(hào)變?yōu)檎娖剑▽?duì)應(yīng)ＣＯＭＳ低電平）后再發(fā)送數(shù)據(jù)。如果每組的數(shù)據(jù)量少于１２８字節(jié)，同時(shí)每組之間又有足夠的間隔，則不用判斷ＤＴＲ信號(hào)就可連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。圖２所示是其硬件接口原理框圖。
２．２ 串行通訊軟件設(shè)計(jì)
此設(shè)計(jì)是一個(gè)具體工程項(xiàng)目(無功與諧波補(bǔ)償裝置)的液晶顯示部分程序,主要完成顯示“系統(tǒng)是否投入工作以及工作是否正?！钡母鞣N彩色圖形曲線和文字，其中顯示標(biāo)志寄存器和ＣＯＵＮＴ數(shù)據(jù)寄存器的值都由相關(guān)應(yīng)用程序給定。通過設(shè)置等待寄存器ＷＳＧＲ(賦值為０)和檢測(cè)Ｉ／Ｏ的ＤＴＲ信號(hào)可以防止數(shù)據(jù)發(fā)送丟失,從而實(shí)現(xiàn)高速ＤＳＰ與外部低速ＬＣＤ的通信。由于篇幅有限，這里只給出了串行初始化和數(shù)據(jù)發(fā)送部分的程序。其程序流程框圖如圖３所示。
(１)串行通訊初始化程序
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ０Ｈ ;設(shè)置串行通訊口各寄存器
ＳＰＬＫ ＃ ００１７Ｈ,ＳＣＩＣＣＲ ;ＳＣＩ使能,空閑線喚醒模式,８位數(shù)據(jù),無奇偶校驗(yàn)位
ＳＰＬＫ ＃ ００１３Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ１ ;接收、發(fā)送、內(nèi)部時(shí)鐘使能，ＳＬＥＥＰ＝０
ＳＰＬＫ ＃ ００００Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ２ ;接收和發(fā)送中斷禁止
ＳＰＬＫ ＃ ００００Ｈ,ＳＣＩＨＢＡＵＤ
ＳＰＬＫ ＃ ００８２Ｈ,ＳＣＩＬＢＡＵＤ ;波特率為９６００
ＳＰＬＫ ＃ ００２０Ｈ,ＳＣＩＰＣ２ ;設(shè)置ＳＣＩＴＸＤ為串行發(fā)送功能,ＳＣＩＲＸＤ為Ｉ／Ｏ口功能
ＳＰＬＫ ＃００３３Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ１ ;串口初始化完成
ＬＡＲ ＡＲ０,＃ＳＣＩＴＸＢＵＦ ;發(fā)送緩沖寄存器地址
(２)數(shù)據(jù)串行發(fā)送程序
ＳＣＩＳＳ:
ＬＤＰ ＃０Ｅ０Ｈ
ＢＩＴ ＳＣＩＰＣ２,ＢＩＴ３ ;檢測(cè)ＤＴＲ信號(hào),判斷輸入緩沖區(qū)是否滿
ＢＣＮＤ ＳＣＩＳＳ,ＴＣ ;若緩沖區(qū)滿,繼續(xù)查詢等待
ＬＤＰ ＃４Ｈ ;ＤＰ指向用戶定義數(shù)據(jù)頁４(０２００Ｈ－０２８０Ｈ)
ＬＡＣＬ ＳＣＩＴＥＭＰ
ＭＡＲ ＊,ＡＲ０ ;數(shù)據(jù)送ＳＣＩＴＸＢＵＦ發(fā)送緩沖區(qū)
ＳＡＣＬ ＊
ＸＭＩＴ_ＲＤＹ:
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ０Ｈ
ＢＩＴ ＳＣＩＣＴＬ２?ＢＩＴ７ ;判發(fā)送器是否空?
ＢＣＮＤ ＸＭＩＴ_ＲＤＹ,ＮＴＣ
ＲＥＴ
３ ＤＳＰ與ＬＣＤ的并行通訊設(shè)計(jì)
３．１ 并行通訊硬件設(shè)計(jì)
ＬＣＤ自身具有一個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)總線并口（并口為ＣＯＭＳ電平），可以同主機(jī)進(jìn)行通訊。它的外部有１２條線同ＤＳＰ相連，即Ｄ０～Ｄ７、ＷＲＣＳ、ＢＵＳＹ、ＩＮＴ和ＧＮＤ。其中ＷＲＣＳ為片選信號(hào)和寫信號(hào)的邏輯或非，上升沿有效。ＢＵＳＹ信號(hào)為高（ＣＯＭＳ電平）表示忙。ＩＮＴ為中斷申請(qǐng)信號(hào)，低電平有效。圖４所示是其并行接口的硬件原理圖。圖５所示是ＬＣＤ的時(shí)序圖。其中ＴＷ為ＷＲＣＳ信號(hào)的脈沖寬度，ＴＳＵ為數(shù)據(jù)建立時(shí)間，ＴＨ為數(shù)據(jù)保持時(shí)間。這些參數(shù)的具體要求為：
ＴＷ不小于１６ｎｓ；ＴＳＵ不小于１２ｎｓ；Ｔ大于０ｎｓ ；ＴＨ不小于５ｎｓ；ＴＩ不小于２μｓ。
３．２ 并行通訊軟件設(shè)計(jì)
并行通訊的編程思想與串行通訊軟件的設(shè)計(jì)基本相同。但并行通訊是通過設(shè)置等待寄存器ＷＳＧＲ?賦值為０?和檢測(cè)ＩＯＰＣ５的ＢＵＳＹ忙信號(hào)來防止發(fā)送數(shù)據(jù)丟失，以實(shí)現(xiàn)高速ＤＳＰ與外部低速ＬＣＤ的通信。圖３所示的流程圖也適用于并行通訊。
(１)并行通訊初始化程序
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＯＣＲＢ
ＡＮＤ ＃ ００ＣＦＨ ;ＩＯＰＣ(４－５)配置為一般Ｉ／Ｏ功能
ＳＡＣＬ ＯＣＲＢ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＯＲ ＃ １０００Ｈ ;ＩＯＰＣ４口為輸出方式
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＡＮＤ ＃ ０ＤＦＦＦＨ ;ＩＯＰＣ５口為輸入方式
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
(２)數(shù)據(jù)并行發(fā)送程序?
ＳＣＩＳＳ:?;判斷ＩＯＰＣ５口的ＢＵＳＹ信號(hào)是否忙
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＬＤＰ ＃ ４Ｈ
ＳＡＣＬ ＢＵＳＹＤＡＴＡ
ＢＩＴ ＢＵＳＹＤＡＴＡ,ＢＩＴ５
ＢＣＮＤ ＳＣＩＳＳ, ＴＣ ;若ＢＵＳＹ為高,繼續(xù)查詢等待
ＬＤＰ ＃ ４Ｈ ;若ＢＵＳＹ為低, 把數(shù)據(jù)送到端口８０００Ｈ．
ＯＵＴ ＰＡＲＡＬＴＥＭＰ,８０００Ｈ
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＡＮＤ ＃ ０ＦＦＥＦＨ ;將ＩＯＰＣ４口的ＩＮＴ信號(hào)置低
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＲＰＴ ＃ ５０ ;延時(shí)２．５μｓ
ＮＯＰ
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＯＲ ＃００１０Ｈ ;將ＩＯＰＣ４口的ＩＮＴ信號(hào)置高
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＲＥＴ
４ 結(jié)束語
本文提出的基于ＤＳＰ控制的智能彩色液晶顯示器接口設(shè)計(jì)能夠很好地解決高速ＤＳＰ與外部低速設(shè)備的通信問題，本設(shè)計(jì)嘗試采用了串行和并行兩種通訊方案，其中前者ＤＳＰ只需用３根線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串行通信,因而節(jié)約了ＤＳＰ的外部資源,雖然傳輸速度稍低,但能滿足大多數(shù)實(shí)際工程的需要?而后者采用并行通訊雖然數(shù)據(jù)傳輸速度較快,但會(huì)受到ＬＣＤ所帶ＣＰＵ(８９Ｃ５１)解釋命令速度的限制,雖然液晶顯示速度比前者稍快２０％左右,但要占用ＤＳＰ外部資源的１２根線。通過對(duì)上述兩種方案的比較,最終設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用了串行通訊方案,并在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。
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