基于TMS320F2812的液晶顯示的設計
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用。TMS320F2812是美國德州儀器公司（TI公司）專門為工業(yè)應用而設計的新一代DSP處理器。該芯片采用了高性能的32位中央處理器、哈佛總線結構，高性能靜態(tài)CMOS技術，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之間的接口產(chǎn)生了問題。一般來說，DSP與慢速外設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，用軟件編程來模擬外設的接口時序，加入相應的等待延時來實現(xiàn)；而直接訪問是將慢速外設與DSP特定的XINTF區(qū)相連，通過增加相應的內(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，簡化了軟件設計。
總之，由該模塊構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，不論硬件電路結構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的硬件接口設計
2.1 間接硬件接口設計
TMS320F2812與ST7920的間接硬件接口設計如圖1所示。ST7920并、串口方式可選，當PSB置高時為并行方式，置低時為串口方式。本例在實際應用中僅使用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，在軟件設計中關鍵是要設計出合理的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，本設計選用了C語言進行軟件模塊的設計實現(xiàn)。另外，在軟件的編寫上采用了結構體、共用體的方法，以結構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。現(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
}[!--empirenews.page--]
void checkBF（）//檢查BF位，判斷LCD 是否忙
{
unsigned int check
EALLOW；
GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0xff00；//設EVA前8腳為通用I/O口，其他為保留功能
GpioMuxRegs.GPBMUX.all=0xff00；//設GPIOB0~2為通用I/O口，其他為保留功能
GpioMuxRegs. GPBDIR.all=0x00ff；// 設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?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，應先設定顯示字符位置，即先設定顯示地址，再寫入中文字符編碼。當字符編碼為兩字節(jié)時，應先寫入高位字節(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。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 結論
從上面的應用介紹可看出，本文所采用的方法不需要增加硬件，電路結構簡單，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。通過該設計我們可以說，采用TMS320F2812模擬外部慢速設備的時序?qū)崿F(xiàn)與其外設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、慢速外設的接口設計提供了一種可以借鑒的方法。
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