DSP與智能彩色液晶顯示器接口設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著低價(jià)格、高性能DSP芯片的出現(xiàn)，DSP已越來(lái)越多地被應(yīng)用于高速信號(hào)采集、語(yǔ)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(hù)端接口的軟件開(kāi)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(lái)顯示漢字和圖形，而這又增加了軟件開(kāi)發(fā)的難度。為了解決這些問(wèn)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(wèn)題。

1　智能彩色液晶顯示器VK63簡(jiǎn)介

智能彩色液晶顯示器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)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(wú)輔射、壽命長(zhǎng)、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ASC11的二級(jí)字庫(kù)，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(mén)陣列集成電路，從而避免了用煩瑣的點(diǎn)陣操作來(lái)顯示漢字和圖形，減輕了軟件開(kāi)發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，提高開(kāi)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(kù)，可通過(guò)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(hù)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(kāi)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(huà)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為顏色代碼，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(huà)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(mǎn)，要等到DTR信號(hào)變?yōu)檎娖?對(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(wú)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常”的各種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(guò)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(wú)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(mǎn)

BCND SCISS,TC ;若緩沖區(qū)滿(mǎn),繼續(xù)查詢(xún)等待

LDP #4H ;DP指向用戶(hù)定義數(shù)據(jù)頁(yè)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(xiě)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(guò)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(lái)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(xún)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(yǔ)

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(wèn)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(mǎn)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(guò)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。