基于TMS320F2812的液晶顯示的設(shè)計

引言

近年來，DSP芯片在高速數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320F2812是美國德州儀器公司（TI公司）專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的新一代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150MHZ（時鐘周期6.67ns）；具有外部存儲器接口XINTF，可擴展多達1MB的存儲空間。但是這種高速器件與慢速外設(shè)之間的接口產(chǎn)生了問題。一般來說，DSP與慢速外設(shè)的接口訪問有兩種方式：直接訪問方式和間接訪問方式。間接訪問是用DSP的數(shù)字I/O口來控制慢速外設(shè)，用軟件編程來模擬外設(shè)的接口時序，加入相應(yīng)的等待延時來實現(xiàn)；而直接訪問是將慢速外設(shè)與DSP特定的XINTF區(qū)相連，通過增加相應(yīng)的內(nèi)部等待狀態(tài)來實現(xiàn)時序上的匹配。TMS320F2812有多達56個獨立的可編程、多用途雙向數(shù)字I/O口，本文將利用這些I/O口，通過軟件編程模擬慢速液晶控制器ST7920的讀寫時序，實現(xiàn)與液晶通信。

1  FYD12842-0402B液晶顯示模塊簡介 

點陣式液晶顯示模塊是一種集顯示、控制與驅(qū)動為一體的顯示器件,在設(shè)計中我們采用的是成都市飛宇達實業(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)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為128 64，內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集，強大的字庫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點陣的漢字，利用其靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，還可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面；其內(nèi)置了DC~DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負電壓,無需片選信號，簡化了軟件設(shè)計。

總之，由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，具體可以參看FYD12864-0402B的使用手冊。

2  TMS320F2812與ST7920的硬件接口設(shè)計

2.1  間接硬件接口設(shè)計

TMS320F2812與ST7920的間接硬件接口設(shè)計如圖1所示。ST7920并、串口方式可選，當(dāng)PSB置高時為并行方式，置低時為串口方式。本例在實際應(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的對比度。本設(shè)計用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，其具體控制功能如表1所示。E為ST7920的使能信號，將其與GPIOB2相連，E=1時，配合R進行讀數(shù)據(jù)或指令；當(dāng)E=1 時，配合/W進行寫數(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行電平轉(zhuǎn)換。

2.2  DSP與ST7920的軟件接口設(shè)計

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向液晶模塊寫數(shù)據(jù)和指令的操作。這些操作的實現(xiàn)是參考液晶模塊的時序圖，產(chǎn)生滿足這些時序的接口控制邏輯。液晶的時序圖如圖2所示。

(b)  ST7920讀資料時序圖

圖2  ST7920讀寫時序圖

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）

從時序圖可以看出，ST7920的RS、R/W可以同步操作，讀寫操作是由使能信號E完成的，因此，在軟件設(shè)計中關(guān)鍵是要設(shè)計出合理的E信號，以滿足ST7920的讀/寫時序。要實現(xiàn)對ST7920的正確讀寫必須使F2812的I/O口模擬時序注意滿足以下條件：

（1）       在讀寫時，必須使E信號，即IOPB2保持高信號140ns以上

（2）       在寫操作時IOPA0~IOPA7的數(shù)據(jù)必須在E信號變?yōu)榈碗娖角氨３?0ns以上

（3）       在讀、寫兩個數(shù)據(jù)之間的間隔必須大于1200ns。

此外，ST7920有內(nèi)部標志忙標志BF，BF=1表示模塊在進行內(nèi)部操作，此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)；BF=0時，模塊為準備狀態(tài)，隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。因此，在送出一個指令前需檢查BF標志位，如不檢查，則在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，等待前一個指令確定執(zhí)行完成。從程序的可移植性和通用性方面考慮，本設(shè)計選用了C語言進行軟件模塊的設(shè)計實現(xiàn)。另外，在軟件的編寫上采用了結(jié)構(gòu)體、共用體的方法，以結(jié)構(gòu)體成員的形式來訪問寄存器的某一位或者某幾位。相比以前使用的宏定義方式，這種方式實現(xiàn)了對寄存器位域的獨立訪問，為寄存器提供了更加靈活和高效的訪問手段，也大大提高了代碼的可讀性、可靠性和可維護性?，F(xiàn)給出程序如下：

void writeINS (int INS )  //DSP向液晶寫入命令

{

checkBF（）；//測試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140ns以上

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，指令寫入LCD

}

void  writeDATA(int data) //向液晶寫入數(shù)據(jù)

{

checkBF（）；//測試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140ns以上

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，數(shù)據(jù)寫入LCD

}

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140ns以上

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0

check=0x80&check；//當(dāng)?shù)?位，即BF為0時才可以操作

}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，不擴充指令

Delay2（5）；//延時大于100us

writeINS(0x0E)；//開顯示，開游標，關(guān)反白

Delay2（5）；//延時大于100us

writeINS(0x01)；//清屏顯示

Delay2（500）；//延時大于10ms

writeINS(0x06)；//DDRAM的地址計數(shù)器（AC）加1

Delay2（5）；//延時大于100us

}

void  Delay1()//延時子程序

{

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中某一個位置顯示中文字符時，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼。當(dāng)字符編碼為兩字節(jié)時，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。ST7920的字符顯示地址RAM地址從80H到9FH，與4行8列共32個字符顯示區(qū)域一一對應(yīng)。另外，顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同，不過在顯示連續(xù)字符時，只須設(shè)定一次顯示位置，有模塊自動對地址加1指向下一個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空ASCII字符位置。本文以從字庫中顯示“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)簡單，只占用了TMS320F2812的多達56個I/O引腳中的11個。所以，對剩余較多不用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。通過該設(shè)計我們可以說，采用TMS320F2812模擬外部慢速設(shè)備的時序?qū)崿F(xiàn)與其外設(shè)的接口這種方法是一種簡單有效的方法，并為各種系統(tǒng)顯示、慢速外設(shè)的接口設(shè)計提供了一種可以借鑒的方法。