基于DSP的液晶顯示器接口設(shè)計(jì)及控制實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹TMS320LF2407型DSP的主要特點(diǎn)和LCM320240液晶顯示模塊的基本使用方法。在此基礎(chǔ)上討論了DSP與液晶顯示屏之間采用數(shù)字I/0口模擬時(shí)序的硬件接口設(shè)計(jì)方案，給出了基于C語(yǔ)言具體的實(shí)現(xiàn)方法，最終實(shí)現(xiàn)了DSP與LCM320240的良好接口，并在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中取得了成功。同時(shí)，可為其他DSP與LCD的接口設(shè)計(jì)和控制實(shí)現(xiàn)提供參考。
關(guān)鍵詞：TMS320LF2407；LCM320240； C語(yǔ)言；接口；DSP；LCD

1 引言
    DSP即數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適用于數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，速度快，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于圖形圖像處理、語(yǔ)音處理、儀器儀表、通信、多媒體及軍事等領(lǐng)域。液晶顯示器由于具有功耗低、價(jià)格低、驅(qū)動(dòng)電壓低、接口方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)以及優(yōu)越的字符和圖形顯示功能，在各種圖形顯示、人機(jī)交互中得到廣泛應(yīng)用。
    本文將給出TMS320LF2407型DSP(以下簡(jiǎn)稱DSP)控制北京青云公司生產(chǎn)的LCM320240液晶顯示屏的軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)例，說(shuō)明如何通過(guò)DSP控制液晶顯示模塊。同時(shí)，由于程序采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)C語(yǔ)言，因此對(duì)其他型號(hào)的DSP與LCD接口設(shè)計(jì)和控制實(shí)現(xiàn)也有一定的參考價(jià)值。

2 TMS320LF2407主要特點(diǎn)
    TMS320LF240x系列是TMS320C2000家族中最新、功能強(qiáng)大的DSP，其中LF2407是最具有革命性的產(chǎn)品，是一款集成度較高、性能較強(qiáng)的DSP，采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的損耗；30 MI/s的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到33 ns．從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力；具有多達(dá)41個(gè)通用、雙向的數(shù)字I/O引腳，能方便地實(shí)現(xiàn)各種I/O操作；與現(xiàn)存240xDSP控制器代碼兼容，并且外設(shè)集成度更高、程序存儲(chǔ)器容量更大、A/D轉(zhuǎn)換速度更快。

3 LCM320240液晶顯示器簡(jiǎn)介
    LCM320240是北京青云公司生產(chǎn)的320x240點(diǎn)陣LCD模塊。內(nèi)含7 602個(gè)簡(jiǎn)體中文字型，支持4/8位6800/8080 MPU接口，工作電源(3.3 V)與DSP兼容。本設(shè)計(jì)中采用6800時(shí)序，8位數(shù)據(jù)并行方式。
    LCM320240工作在兩種不同的顯示模式。
    文字顯示模式。內(nèi)建512 KB的16x16中文顯示字型ROM(Font ROM)，存儲(chǔ)7 602個(gè)標(biāo)準(zhǔn)GB碼的簡(jiǎn)體中文。每個(gè)簡(jiǎn)體中文漢字由兩個(gè)8位代碼組成，對(duì)應(yīng)關(guān)系參見(jiàn)LCM320240中文代碼表。通過(guò)將漢字所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)8位代碼寫入資料寄存器，就可以將對(duì)應(yīng)漢字顯示在當(dāng)前光標(biāo)處，漢字大小為16x16。
    繪圖顯示模式。它是以字元映射(bit map)方式在Display RAM上填入圖形資料。當(dāng)所要顯示的漢字大小不為16x16時(shí)，可以將LCD設(shè)置為繪圖模式，通過(guò)字模提取軟件得到所需大小的漢字字碼表，再在LCD上以繪圖方式顯示。
    通過(guò)控制其指令寄存器[FD]實(shí)現(xiàn)LCD在這兩種不同模式之間切換。對(duì)LCM320240的操作實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)控制RS引腳對(duì)指令寄存器和資料寄存器進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作。

4 接口的硬件設(shè)計(jì)
    DSP經(jīng)常會(huì)對(duì)讀寫周期較慢的輸入/輸出設(shè)備(如液晶顯示模塊、打印機(jī)、鍵盤等)進(jìn)行訪問(wèn)，通常用以下兩種方法來(lái)解決DSP與這些慢速設(shè)備之間的輸入/輸出時(shí)序匹配問(wèn)題。
    直接訪問(wèn)。直接訪問(wèn)方式是將DSP的讀寫信號(hào)線與慢速設(shè)備接口控制板引出的讀寫信號(hào)線直接相連，時(shí)序由DSP內(nèi)部讀寫邏輯控制。由于慢速外設(shè)的讀寫周期相對(duì)DSP較慢，要使兩者的時(shí)序匹配，還必須進(jìn)行一些時(shí)序方面的控制處理。一種處理方法是軟件編程等待狀態(tài)發(fā)生器，將外部總線周期擴(kuò)展到數(shù)個(gè)機(jī)器周期。由于受硬件條件的限制，這種擴(kuò)展通常也是有限的，TMS320C2000系列DSP最多只能擴(kuò)展到7個(gè)機(jī)器周期。另一種處理方法是利用DSP的READY(外部設(shè)備準(zhǔn)備就緒)引腳，通過(guò)硬件擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)外部狀態(tài)自動(dòng)等待，從而使DSP與慢速設(shè)備之間的時(shí)序匹配。雖然可以將總線周期擴(kuò)展到任意個(gè)機(jī)器周期，但是需要進(jìn)行硬件擴(kuò)展，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
    間接訪問(wèn)。用DSP的數(shù)字I/0間接控制慢速設(shè)備，通過(guò)軟件控制DSP的I/O口來(lái)實(shí)現(xiàn)與慢速設(shè)備的時(shí)序匹配。此種方式無(wú)需硬件擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)與任意時(shí)序慢速設(shè)備之間的時(shí)序匹配。
    本設(shè)計(jì)采用間接訪問(wèn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP與LCM320240之間的時(shí)序匹配。接口電路如圖1所示。

    圖中電阻大小均為2 kΩ。SLK，SLA分別為L(zhǎng)ED背光源正負(fù)極；Vdd，Vss分別為L(zhǎng)CD的電源和地；CSl，CS2為L(zhǎng)CD片選信號(hào)，當(dāng)CSl為低，CS2為高時(shí)，LCM320240處于就緒狀態(tài)，隨時(shí)可接受指令。LCM320240的DB0-DB7與DSP的IOPB0-IOPB7相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送；IOPE0與RS相連，當(dāng)RS為高時(shí)，DSP存取指令寄存器，而當(dāng)RS為低時(shí)，DSP存取資料寄存器。IOPEI與WR(R/W)相連，當(dāng)LCM320240為6800系列時(shí)序時(shí)，此引腳為讀取/寫入信號(hào)，高電平時(shí)表示讀取的動(dòng)作，低電平時(shí)表示寫入的動(dòng)作；I0PE2與RD(E)相連，當(dāng)為6800時(shí)序時(shí)，EN為使能信號(hào)，高電平有效；IOPE5設(shè)置為輸入方式，與BUSY相連，當(dāng)BUSY引腳為高電平時(shí)，控制器無(wú)法被存取，DSP必須在對(duì)控制器做存取前確定該引腳為低電平才可對(duì)LCM320240進(jìn)行操作；I0PE6設(shè)置為輸入方式，與INT相連，此引腳可設(shè)成高或低電平觸發(fā)，當(dāng)光標(biāo)Segment位址寄存器(CPXR)與Segment中斷位址寄存器(INTX)值相同，或光標(biāo)Common位址寄存器(CPYR)與Common中斷位址寄存器(INTY)值相同時(shí)，發(fā)生中斷，觸發(fā)該引腳；IOPE7與RST相連，當(dāng)IOPE7設(shè)置為低電平，且持續(xù)時(shí)間不小于LCM320240規(guī)定的最小時(shí)間100ms時(shí)，LCM320240復(fù)位；VOUT為液晶模塊的負(fù)電壓輸出，LCD V0為L(zhǎng)CD的工作電壓(調(diào)節(jié)LCD Vo的值可以調(diào)節(jié)顯示對(duì)比度)，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電位器，可以調(diào)節(jié)液晶屏的顯示對(duì)比度。

5 軟件控制實(shí)現(xiàn)
    DSP可以采用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言作為開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，但考慮到系統(tǒng)的可移植性和軟件的可讀性，本文以C語(yǔ)言作為開發(fā)語(yǔ)言，介紹DSP與LCM320240之間控制程序的實(shí)現(xiàn)。
    首先解決TMS320LF2407與LCM320240之間的時(shí)序匹配。時(shí)序匹配是DSP控制LCM320240最關(guān)鍵也是最基本的問(wèn)題，其本質(zhì)就是如何編寫控制程序?qū)CM320240的指令寄存器和資料寄存器進(jìn)行讀寫操作。LCM320240所采用的6800時(shí)序圖如圖2所示。LCM320240接口時(shí)序如表1所示。

    根據(jù)LCM320240的時(shí)序圖和時(shí)序表便可以編寫與時(shí)序匹配的DSP控制程序。以寫指令寄存器和寫資料寄存器程序?yàn)槔?，程序源代碼如下：

 

    其次，進(jìn)行系統(tǒng)初始化設(shè)置，包括DSP和LCD的初始化。DSP初始化主要完成DSP與LCD相連的I/O口的功能配置；LCD的初始化主要完成對(duì)LCD工作方式和顯示模式的設(shè)置，需要特別指出：在LCD初始化中應(yīng)對(duì)LCD進(jìn)行一次復(fù)位操作，為后續(xù)對(duì)LCD進(jìn)行操作程序做好準(zhǔn)備(源代碼略)。
    最后，在完成系統(tǒng)初始化后，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要，通過(guò)調(diào)用已經(jīng)編譯好的時(shí)序匹配的LCM320240控制程序來(lái)完成對(duì)實(shí)際系統(tǒng)程序的編寫。

6 結(jié)束語(yǔ)
    文中介紹的DSP控制LCM320240的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法已在便攜式檢測(cè)儀中得到應(yīng)用，運(yùn)行效果良好。同時(shí)，本文所用程序采用C語(yǔ)言編寫，具有較高的可移植性，對(duì)其他類型的DSP與LCD之間的軟、硬件實(shí)現(xiàn)具有一定的參考價(jià)值。