基于ARM9的帶農(nóng)歷實時時鐘LCD顯示設(shè)計

摘要：以ARM9處理器S3C2440和液晶顯示屏WXCAT35為基礎(chǔ)，設(shè)計實現(xiàn)了帶農(nóng)歷的實時時鐘顯示電路。通過串口與S3C2440通信，實現(xiàn)更改時間和設(shè)置報警時間的功能，應(yīng)用公歷轉(zhuǎn)換為農(nóng)歷的算法，實現(xiàn)實時時鐘和農(nóng)歷在液晶顯示屏上的顯示。
關(guān)鍵詞：ARM9；實時時鐘；農(nóng)歷；LCD

    S3C2440A是Samsung公司為手持設(shè)備應(yīng)用提供的低功耗、高性價比芯片。S3C2440A基于ARM920T內(nèi)核，并在ARM920T內(nèi)核基本功能的基礎(chǔ)上集成了豐富的外圍功能模塊，如UART、RTC、LCD控制器等外圍器件，從而降低了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的成本。本文采用S3C2440A和WXCAT35液晶顯示屏模塊，搭建以兩者為基礎(chǔ)的嵌入式液晶系統(tǒng)工作平臺。在此平臺基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論帶農(nóng)歷的實時時鐘在液晶顯示屏上的顯示以及更改時間和設(shè)置報警時間的方法，并給出了具體的實現(xiàn)程序。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 實時時鐘(RTC)模塊
    S3C2440A集成了具有日歷功能的RTC模塊，它可以在系統(tǒng)關(guān)閉的情況下使用備用電池工作。RTC使用STRB／LDRB ARM操作傳輸二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)(BCD)的8位數(shù)據(jù)給CPU。數(shù)據(jù)包括年、月、日、星期、小時、分鐘、秒的時間信息。此外，RTC模塊還可以實現(xiàn)報警功能。RTC模塊采用32．768 kHz的外部晶體振蕩器，外部晶體振蕩器與S3C2440A的連接如圖1所示。XTIrtc和XTOrtc分別是RTC的32．768 kHz晶體振蕩器輸入和輸出，2個22 pF電容是晶體振蕩器的匹配電容，只有在外部所接電容為匹配電容的情況下，晶體振蕩器頻率才能保證在標(biāo)稱頻率附近的誤差范圍內(nèi)。

1．2 通用異步接收傳輸(UART)模塊
    S3C2440A的UART提供了3個獨立的異步串行I／O端口，每個端口都可以在中斷模式或者DMA模式下操作。UART使用系統(tǒng)時鐘可以支持最高
115．2 kb·s-1的速率。在對UART進(jìn)行操作時，數(shù)據(jù)接收幀和發(fā)送幀的格式都是可編程的，它包含1個開始位，5～8個數(shù)據(jù)位，1個可選的奇偶位和1或2個停止位，這些都是通過線性控制器(ULCONn)設(shè)置。本文采用UART更改時間和設(shè)置報警時間，串口通信連接圖如圖2所示。

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1．3 LCD顯示模塊
    S3C2440A的LCD控制器的作用是將LCD圖像數(shù)據(jù)從系統(tǒng)存儲器中的視頻緩沖區(qū)傳送到外部LCD驅(qū)動器。LCD控制可以通過編程實現(xiàn)屏幕的不同要求，比如：水平和垂直像素的數(shù)量、接口時鐘、刷新率等。S3C2440A與WXCAT35液晶顯示屏模塊的連接電路如圖3所示。

    圖中LCD控制器接口信號的意義：
    VFRAME：LCD控制器與LCD驅(qū)動器之間的幀同步信號，它通知LCD屏新一幀的顯示，LCD控制器在一個完整幀的顯示后發(fā)出VFRAME信號，開始新一幀顯示。
    VLINE：LCD控制器與LCD驅(qū)動器之間的同步脈沖信號，LCD驅(qū)動器通過它來將水平移位寄存器的內(nèi)容顯示到LCD屏上。
    VCLK：LCD控制器與LCD驅(qū)動器之間的像素時鐘信號。
    VM：LCD驅(qū)動器所使用的交流信號。LCD驅(qū)動器使用VM信號改變用于打開或者關(guān)閉像素的行和列電壓的極性，從而控制像素點的顯示或熄滅。
    VD0～VD23：LCD像素數(shù)據(jù)輸出端口。

2 軟件設(shè)計
2．1 讀寫RTC操作
    S3C2440內(nèi)部集成了RTC模塊，其內(nèi)部的寄存器 BCDSEC，BCDMIN，BCDHOUR，BCDDAY，BCDDATE，BCDMON和BCDYEAR分別存儲了當(dāng)前的秒，分，小時，星期，日，月和年，表示時間的數(shù)值都是BCD碼。這些寄存器的內(nèi)容可讀可寫。在進(jìn)行讀寫操作時，必須將RTC控制寄存器RTCCON的第0位置1 。實現(xiàn)讀寫功能的程序如下。
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2．2 更改時間和設(shè)置報警時間
    采用S3C2440A的UART，在PC機上實現(xiàn)對實時時鐘的更改和設(shè)置報警時間。其通訊協(xié)議為：當(dāng)從PC機上發(fā)送0xaa時，分別將年、月、日、星期、小時、分和秒寫到實時時鐘數(shù)據(jù)寄存器中。當(dāng)S3C2440A接收到數(shù)據(jù)后發(fā)送0xaa以示確認(rèn)，調(diào)用前面的寫操作函數(shù)，從而實現(xiàn)對實時時鐘的更改；當(dāng)從PC機上發(fā)送0xbb時，分別將預(yù)置的報警時間ALMYEAR(年)、ALMMON(月)、ALMDATE(日)、ALMHOUR(小時)、ALMMIN(分)和ALMSEC(秒)寫到報警時間數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)S3C2440A接收到數(shù)據(jù)后發(fā)送0xbb以示確認(rèn)，調(diào)用設(shè)置報警時間設(shè)置函數(shù)，從而實現(xiàn)對報警時間的設(shè)置。通過設(shè)置報警控制寄存器RTCALM，即可實現(xiàn)報警，程序流程圖如圖4所示。

2．3 農(nóng)歷顯示設(shè)計
    S3C2440的實時時鐘模塊沒有提供農(nóng)歷的時間信息，因此采用公歷轉(zhuǎn)農(nóng)歷的方式，實現(xiàn)對農(nóng)歷的顯示。公歷轉(zhuǎn)換為農(nóng)歷的算法是：首先建立公歷年對應(yīng)的農(nóng)歷數(shù)據(jù)，并將其存放入數(shù)組中，然后通過查表的方式實現(xiàn)公歷與農(nóng)歷的轉(zhuǎn)換。
    建立公歷年對應(yīng)的農(nóng)歷數(shù)據(jù)，每年用3個字節(jié)表示。
    公歷年對應(yīng)的農(nóng)歷數(shù)據(jù)的第1 Byte的高4位表示農(nóng)歷閏年月份，低4位表示農(nóng)歷1～4月的大小，其具體含義如表1所示。第2 Byte表示農(nóng)歷5～12月的大小，其具體含義如表2所示。第3 Byte的最高位表示農(nóng)歷第13個月的大小，第7位和第6位表示春節(jié)所在的公歷月份，低5位表示春節(jié)所在的公歷日期，其具體含義如表3所示。

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    以2010年為例，農(nóng)歷無閏月，農(nóng)歷1月和3月是大月，2月和4月是小月，故而第1 Byte為00001010(即0x0A)；農(nóng)歷的5月、8月、10月和12月是大月，6月、7月、9月和11月是小月，故而第2 Byte為10010101(即0x95)；由于2010年的農(nóng)歷沒有閏月，所以也就沒有第13個月，故而第3Byte的第7位為0，2010年春節(jié)所在的公歷2月14日，故而第3 Byte的第6～0位為1001110，即第3 Byte為0x4E。
    公歷轉(zhuǎn)農(nóng)歷的算法框圖如圖5所示。

2．4 實時時鐘的顯示
    通過調(diào)用字符顯示函數(shù)，將讀取的實時時鐘顯示在LCD屏幕上。本文將要顯示的實時時鐘字符轉(zhuǎn)換成字模，把所得的字模放在數(shù)組中，讀取實時時鐘寄存器，調(diào)用字符顯示函數(shù)顯示數(shù)字和漢字，從而將實時時鐘顯示在LCD屏幕上。最后顯示效果圖如圖6所示。

3 結(jié)束語
    設(shè)計了基于Samsung公司ARM9處理器S3C2440和液晶顯示屏WXCAT35的帶農(nóng)歷實時時鐘顯示電路。為了能夠?qū)崿F(xiàn)RTC的實時顯示，采用S3C2440A中提供的RTC時間節(jié)拍中斷，讓它每秒鐘中斷一次，每次中斷讀取時間，刷新一次實時時鐘。此外，在通過UART對RTC進(jìn)行修改后，采用外部按鍵中斷實現(xiàn)對實時時鐘的更新，從而完成對時間的修改。設(shè)計通過軟件形式使得不帶農(nóng)歷實時時鐘芯片能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)歷的顯示，增強了芯片的應(yīng)用范圍，為在需要農(nóng)歷時鐘作為參考的工作環(huán)境提供了便利。