基于TMS320F2812的液晶顯示的設(shè)計(jì)
引言
近年來(lái)，DSP芯片在高速數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320F2812是美國(guó)德州儀器公司（TI公司）專門(mén)為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新一代DSP處理器。該芯片采用了高性能的32位中央處理器、哈佛總線結(jié)構(gòu)，高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達(dá)150MHZ（時(shí)鐘周期6.67ns）；具有外部存儲(chǔ)器接口XINTF，可擴(kuò)展多達(dá)1MB的存儲(chǔ)空間。但是這種高速器件與慢速外設(shè)之間的接口產(chǎn)生了問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，DSP與慢速外設(shè)的接口訪問(wèn)有兩種方式：直接訪問(wèn)方式和間接訪問(wèn)方式。間接訪問(wèn)是用DSP的數(shù)字I/O口來(lái)控制慢速外設(shè)，用軟件編程來(lái)模擬外設(shè)的接口時(shí)序，加入相應(yīng)的等待延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)；而直接訪問(wèn)是將慢速外設(shè)與DSP特定的XINTF區(qū)相連，通過(guò)增加相應(yīng)的內(nèi)部等待狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)序上的匹配。TMS320F2812有多達(dá)56個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途雙向數(shù)字I/O口，本文將利用這些I/O口，通過(guò)軟件編程模擬慢速液晶控制器ST7920的讀寫(xiě)時(shí)序，實(shí)現(xiàn)與液晶通信。
1 FYD12842-0402B液晶顯示模塊簡(jiǎn)介
點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是一種集顯示、控制與驅(qū)動(dòng)為一體的顯示器件,在設(shè)計(jì)中我們采用的是成都市飛宇達(dá)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的液晶顯示模塊FYD12864-0402B，內(nèi)置ST7920液晶控制器。
FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為128 64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集，強(qiáng)大的字庫(kù)省去了很多自行編碼的麻煩；該模塊不僅可以顯示8 行16 16點(diǎn)陣的漢字，利用其靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，還可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面；其內(nèi)置了DC~DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)電壓,無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)。
總之，由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，具體可以參看FYD12864-0402B的使用手冊(cè)。
2 TMS320F2812與ST7920的硬件接口設(shè)計(jì)
2.1 間接硬件接口設(shè)計(jì)
TMS320F2812與ST7920的間接硬件接口設(shè)計(jì)如圖1所示。ST7920并、串口方式可選，當(dāng)PSB置高時(shí)為并行方式，置低時(shí)為串口方式。本例在實(shí)際應(yīng)用中僅使用8位并口的通訊模式，故將PSB接固定高電平。RESET為液晶復(fù)位引腳，低電平有效。V0與VOUT以圖1中方式相連可以調(diào)節(jié)LCD的對(duì)比度。本設(shè)計(jì)用TMS320F2812的GPIOA0~7作為數(shù)據(jù)接口，GPIOB0、GPIOB1分別與RS、R/W相連作為控制信號(hào)，其具體控制功能如表1所示。E為ST7920的使能信號(hào)，將其與GPIOB2相連，E=1時(shí)，配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令；當(dāng)E=1 時(shí)，配合/W進(jìn)行寫(xiě)數(shù)據(jù)或指令。
圖1 TMS320F2812與ST7920的硬件接口電路
另外，在本設(shè)計(jì)中，TMS320F2812的I/O口只能接受最大3.3V的電壓，而液晶的輸出電壓有5V，因此在兩者之間需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
2.2 DSP與ST7920的軟件接口設(shè)計(jì)
DSP和液晶模塊的接口包括2部分操作：DSP讀液晶模塊狀態(tài)的操作；DSP向液晶模塊寫(xiě)數(shù)據(jù)和指令的操作。這些操作的實(shí)現(xiàn)是參考液晶模塊的時(shí)序圖，產(chǎn)生滿足這些時(shí)序的接口控制邏輯。液晶的時(shí)序圖如圖2所示。
(b) ST7920讀資料時(shí)序圖
圖2 ST7920讀寫(xiě)時(shí)序圖
其中，TC=1200（MIN），TPW=140（MIN），TR=TF=25（MAX），TAS=10（MIN），TAH=20（MIN），TDSW=40（MIN），TH=20（MIN），TDDR=100（MAX）（單位均為ns）
從時(shí)序圖可以看出，ST7920的RS、R/W可以同步操作，讀寫(xiě)操作是由使能信號(hào)E完成的，因此，在軟件設(shè)計(jì)中關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)出合理的E信號(hào)，以滿足ST7920的讀/寫(xiě)時(shí)序。要實(shí)現(xiàn)對(duì)ST7920的正確讀寫(xiě)必須使F2812的I/O口模擬時(shí)序注意滿足以下條件：
（1） 在讀寫(xiě)時(shí)，必須使E信號(hào)，即IOPB2保持高信號(hào)140ns以上
（2） 在寫(xiě)操作時(shí)IOPA0~IOPA7的數(shù)據(jù)必須在E信號(hào)變?yōu)榈碗娖角氨３?0ns以上
（3） 在讀、寫(xiě)兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的間隔必須大于1200ns。
此外，ST7920有內(nèi)部標(biāo)志忙標(biāo)志BF，BF=1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)；BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。因此，在送出一個(gè)指令前需檢查BF標(biāo)志位，如不檢查，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(zhǎng)的時(shí)間，等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成。從程序的可移植性和通用性方面考慮，本設(shè)計(jì)選用了C語(yǔ)言進(jìn)行軟件模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。另外，在軟件的編寫(xiě)上采用了結(jié)構(gòu)體、共用體的方法，以結(jié)構(gòu)體成員的形式來(lái)訪問(wèn)寄存器的某一位或者某幾位。相比以前使用的宏定義方式，這種方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)寄存器位域的獨(dú)立訪問(wèn)，為寄存器提供了更加靈活和高效的訪問(wèn)手段，也大大提高了代碼的可讀性、可靠性和可維護(hù)性?，F(xiàn)給出程序如下：
void writeINS (int INS ) //DSP向液晶寫(xiě)入命令
{
checkBF（）；//測(cè)試BF位是否忙
EALLOW；
GpioMuxRegs. GPADIR.all=0x00ff；//設(shè)GPIOA0~7為輸出引腳
EDIS；
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=0；
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=0；//寫(xiě)指令到LCD，RS=0，R/W=0
GpioDataRegs. GPADAT.all=INS；//輸出指令
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=1；//E=1
Delay1（）；//延時(shí)140ns以上
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，指令寫(xiě)入LCD
}
void writeDATA(int data) //向液晶寫(xiě)入數(shù)據(jù)
{
checkBF（）；//測(cè)試BF位是否忙
EALLOW；
GpioMuxRegs. GPADIR.all=0x00ff；//設(shè)GPIOA0~7為輸出引腳
EDIS；
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=1；
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=0；//寫(xiě)數(shù)據(jù)到LCD，RS=1，R/W=0
GpioDataRegs. GPADAT.all=data；//輸出數(shù)據(jù)
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=1；//E=1
Delay1（）；//延時(shí)140ns以上
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，數(shù)據(jù)寫(xiě)入LCD
}[!--empirenews.page--]
void checkBF（）//檢查BF位，判斷LCD 是否忙
{
unsigned int check
EALLOW；
GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0xff00；//設(shè)EVA前8腳為通用I/O口，其他為保留功能
GpioMuxRegs.GPBMUX.all=0xff00；//設(shè)GPIOB0~2為通用I/O口，其他為保留功能
GpioMuxRegs. GPBDIR.all=0x00ff；// 設(shè)GPIOB0~2為輸出引腳
EDIS；
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=0；
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=1；//讀BF的狀態(tài)，RS=0，R/W=1
do {
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=1；//E=1
Check=GpioDataRegs. GPADAT.all；
Delay1（）；//延時(shí)140ns以上
GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0
check=0x80&check；//當(dāng)?shù)?位，即BF為0時(shí)才可以操作
}while(!check= =0x00)；
}
void InitialLCD（）//液晶初始化
{
writeINS(0x30)；//LCD選擇為8位并行數(shù)據(jù)傳輸，不擴(kuò)充指令
Delay2（5）；//延時(shí)大于100us
writeINS(0x0E)；//開(kāi)顯示，開(kāi)游標(biāo)，關(guān)反白
Delay2（5）；//延時(shí)大于100us
writeINS(0x01)；//清屏顯示
Delay2（500）；//延時(shí)大于10ms
writeINS(0x06)；//DDRAM的地址計(jì)數(shù)器（AC）加1
Delay2（5）；//延時(shí)大于100us
}
void Delay1()//延時(shí)子程序
{
Int i;
for ( i=0;i<5;i++ );
}
void Delay2(unsigned int nTime)
{
int ii,jj,kk=0;
for ( ii=0;ii<nTime;ii++ )
{
for ( jj=0;jj<215;jj++ )
{
kk++;
}
}
}
欲在ST7920中某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí)，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫(xiě)入中文字符編碼。當(dāng)字符編碼為兩字節(jié)時(shí)，應(yīng)先寫(xiě)入高位字節(jié)，再寫(xiě)入低位字節(jié)。ST7920的字符顯示地址RAM地址從80H到9FH，與4行8列共32個(gè)字符顯示區(qū)域一一對(duì)應(yīng)。另外，顯示ASCII字符過(guò)程與顯示中文字符過(guò)程相同，不過(guò)在顯示連續(xù)字符時(shí)，只須設(shè)定一次顯示位置，有模塊自動(dòng)對(duì)地址加1指向下一個(gè)字符位置，否則，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空ASCII字符位置。本文以從字庫(kù)中顯示“液晶”字樣為例，給出顯示“液晶”字符的主程序如下：
main（）
{
InitialLCD（）；//初始化液晶
writeINS(0x80)；//設(shè)定顯示地址為首行首列
writeDATA (0xD2)；
writeDATA (0xBA)；//顯示“液”
writeDATA (0xBE)；
writeDATA (0xA6)；//顯示“晶”
for（；；）；
}
3 結(jié)論
從上面的應(yīng)用介紹可看出，本文所采用的方法不需要增加硬件，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只占用了TMS320F2812的多達(dá)56個(gè)I/O引腳中的11個(gè)。所以，對(duì)剩余較多不用I/O引腳的DSP系統(tǒng)完全可以采用這種接口控制方法，絕大多數(shù)下是可以滿足要求的。通過(guò)該設(shè)計(jì)我們可以說(shuō)，采用TMS320F2812模擬外部慢速設(shè)備的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)與其外設(shè)的接口這種方法是一種簡(jiǎn)單有效的方法，并為各種系統(tǒng)顯示、慢速外設(shè)的接口設(shè)計(jì)提供了一種可以借鑒的方法。
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