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[導讀]本文主要研究LCD控制器SSD1770與ARM7TDMI內核的嵌入式微處理器SEP3203之間的系數連接及底層、上層軟件開發(fā),并最終在產品中得到應用。

    SSD1770是晶門科技公司于2005年推出的一款用于點陣顯示系統(tǒng)的單片CMOS彩色STN LCD驅動控制器。目前,SSD1770已經應用于傳統(tǒng)的工控機領域8080系列微控制器的連接,而在32位嵌入式系統(tǒng)領域內的應用還很少,本文主要研究LCD控制器SSD1770與ARM7TDMI內核的嵌入式微處理器SEP3203之間的系數連接及底層、上層軟件開發(fā),并最終在產品中得到應用。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)構成

  系統(tǒng)主要由SEP3203處理器和偽彩點陣型圖形LCD控制器SSD1770組成,系統(tǒng)接口示意圖如圖1所示。

  系統(tǒng)接口示意圖
 
1.2 SEP3203概述

  SEP3203是由東南大學國家專用集成電路(ASIC)與系統(tǒng)工程技術研究中心設計的一款基于ARM7TDMI內核的16/32位RISC微控制器,面向低成本手持設備和其他通用嵌入式設備,它集成了支持黑白、灰度、彩色的LCD控制器,SEP3203中的彩色LCD控制器主要用于TFT真彩顯示,不能直接控制CSTN(偽彩)顯示,須通過外接偽彩控制器來實現偽彩顯示。

  SEP3203處理器內嵌20KB零等待的

靜態(tài)存儲器SRAM,提供SDRAM控制器,可擴展支持各種SRAM接口的設備,提供可自由控制的GPIO口,同時具有多種控制器接口。

1.3 SSD1770概述

  SSD1770是一個單片高度集成的偽彩點陣型LCD控制驅動器件,它內含312×81×4位的圖形數據顯存GDDRAM和477KHz的振蕩電路,集成偏壓電路和DC-DC電路,具有8位PPI接口(可直接連接80/68xx MCU)、3/4線SPI串行接口和36條控制/傳輸指令。外加幾個電容器件,SSD1770就可控制驅動104RGB×81點彩色STN型LCD,4096種顏色。

1.4 電壓匹配

  SSD1770 CMOS電源提供電壓為1.8-3.6V,而SEP3203輸入/輸出電壓最小為2.7V,最大為3.6V,前者的輸出可以直接作為后者的輸入,無須進行電平轉換。

2 硬件設計

  SEP3203接口協(xié)議如圖2所示。

  SEP3203接口協(xié)議
 

  SSD1770同時有4種信號接口協(xié)議:1)8位8080系列MPU接口協(xié)議;2)8位6800系列MPU接口協(xié)議;3)三線串行外設接口協(xié)議;4)四線串行外設接口協(xié)議。不同的接口協(xié)議可通過PS0、PS1引腳的設置來實現,如表1所列。

  PS0
 

  由于本設計中傳輸距離不需要過長,且考慮到速度問題,所以選擇并行接口協(xié)議,SSD1770支持2種并口模式:一種是6800系列MPU接口協(xié)議,如圖3所示,另一種是8080系列MPU接口協(xié)議,如圖4所示。

  6800系列MPU接口協(xié)議

    8080系列MPU接口協(xié)議

  將SEP3203接口協(xié)議與這兩種MPU接口協(xié)議相比,可知SEP3203的接口協(xié)議屬于8080系列MPU接口協(xié)議,因此,采用8080接口實現SSD1770與SEP3203的連接。

  SEP3203所用的接口引腳是外部存儲接口模塊(External Memory Interface,簡稱EMI)中的8位數據總線、輸出使能、寫使能、地址總線、NAND Flash準備就緒/忙和控制時鐘中低電平有效的Reset,EMI的功能即提供對外部存儲器的讀/寫接口。

  SEP3203的主要引腳定義如下:

  nOE:讀使能信號,表示當前周期執(zhí)行讀操作。

  nWE:寫使能信號,表示當前周期執(zhí)行寫操作。

  LCD_nCSF:片選信號。

  DATA:外部數據總線。

  ADDR:外部地址總線。

  SSD1770的主要引腳定義如下。

  D0-D7:并行接口方式,雙向數據總線。

  RES:復位信號輸入,低電平有效。

  D/C:數據或命令選擇引腳,若為1,則數據總線上的信息當做顯示數據,若為0,則數據總線上的信息發(fā)送到命令寄存器。

  CS:片選信號輸入,低電平有效。

  RD:與8080CPU接口時,為寫信號輸入,低電平有效。

  WR:與8080CPU接,用于寫信號(低電平有效)。

  與8080系列CPU并行接口,由8位雙向數據腳D0-D7、RD、WR、D/C、CS組成,根據8080CPU接口協(xié)議,SSD1770的D0-D7、RD、WR、RES、D/C、CS引腳分別與SEP3203的PORTB、nOE、nWE、LCD_RESET、ADDR2、LCD_nCSF引腳相連,如圖5所示。

  CS信號直接由SEP3203的LCD_nCSF控制。如果CS是低電平且RD為低,則RD輸入作為讀數據鎖存信號;無論是從GDRRAM讀顯示數據還是從狀態(tài)寄存器讀狀態(tài)都需要D/C腳的控制,如果CS是低電平且WR為低,則WR輸入作為寫數據鎖存信號,無論是寫顯示數據到GDDRAM還是將命令寫入命令寄存器都需要D/C腳的控制,第一有效數據讀之前,需要一次虛擬讀。為了不產生錯誤操作,在SSD1770與SEP3203控制信號之間使用CMOS芯片,由圖5可知,控制信號D/C、CS、WR、RD都是單向的,所以使用1片單向的CMOS八位鎖存74LS373控制;而D0-D7是雙向的,因此采用1片雙向的74LS245緩沖,具體電路連接如圖5所示。

  具體電路連接
 

3 軟件設計

3.1 軟件系統(tǒng)

  LCD的軟件驅動程序是在嵌入式操作系統(tǒng)Asix OS上運行的。Asix OS系統(tǒng)是由國家ASIC系統(tǒng)工程技術研究中心開發(fā)的一種嵌入式操作系統(tǒng),具有設計簡潔、模塊化、易移植、功耗低等特點,它是基于uITRON3.0的TKernel,由設備驅動、內核、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口以及系統(tǒng)級服務5個模塊組成,結合LCD的具體運用,設計的Asix OS框架如圖6所示。

  Asix OS框架
 

3.2 LCD初始化

  在Asix OS系統(tǒng)之上,LCD的驅動程序通過SSD1770的初始化流程,命令參數列表以及其他資料來編寫,SSD1770的訪問有2

種,一種是根據寫入不同的命令來實現對SSD1770的控制而使用控制寄存器;另一種則是通過調用GDDRAM內的地址來讀/寫顯示內容。

  首先計算SSD1770的各端口地址。SEP3203的片選信號LCD_nCSF所對應的基址為0x34000000,所以設定SSD1770的訪問地址為0x34000010,RAM的訪問地址為0x34000018,軟件設計的流程圖如圖7所示。

  軟件設計的流程圖
 

  初始化程序如下:

  
 

4 結論

  本設計不僅是對晶門科技公司新推出的單片CMOS彩色STN-LCD驅動控制器在嵌入式系統(tǒng)中應用的擴展,而且滿足了東南大學ASIC中心設計的嵌入式處理器SEP3203外接偽彩顯示的需求。既實現了在具有友好界面的工控系統(tǒng)中的應用,又可以在更多想要具有友好界面的系統(tǒng)中得到推廣。

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