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    當(dāng)前信息時代，信息的獲取最終要通過顯示來實現(xiàn)人、機交換，由于DSP在高速信號采集、音頻處理、圖像處理等控制領(lǐng)域無處不在，而液晶顯示器以其高畫質(zhì)、功耗低、接口控制方便、良好的可視化人機界面等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在便攜式智能儀器儀表的終端顯示，成為測量結(jié)果和人機對話的重要工具。本文提出了一種以TMS320LF2407A為核心的智能測試儀器，通過DSP芯片TMS32OLF2407A與液晶控制芯片SED1335的接口，實現(xiàn)對液晶顯示器MSP-G320240的控制，并介紹了相關(guān)的硬件、軟件設(shè)計。

1.DSP芯片及液晶顯示器的性能特點

    1.1 TMS320LF2407A 

    TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定點DSP芯片，是目前TMSC2000家族中集成度高、性能最強的芯片，除了具有一般DSP改進的哈佛結(jié)構(gòu)、多總線結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)等優(yōu)點外，它還采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，電壓從5V降為3.3V，減少了功耗；40MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到25ns，提高了計算能力和控制器的實時控制能力；片內(nèi)集成了32KB的閃存、1.5KB的數(shù)據(jù)/程序RAM、544B雙口RAM（DRAM）和2KB的單口RAM（SARAM）、16通道10位500ns的A／D轉(zhuǎn)換器、CAN控制器模塊、串行通信接口（SCI）模塊、16位串行外部設(shè)備接口（SPI）模塊、看門狗（WD）定時器模塊、兩個事件管理模塊（EVA和EVB）等，如此功能強大的功能使得TMS320LF2407A可以滿足各種智能儀器的PWM接口和I/O功能，提高系統(tǒng)的性能，簡化外部硬件電路的設(shè)計。

    1.2 SED1335控制器

    SED1335是由日本EPSON公司生產(chǎn)的一款LCD控制器，具有較強功能的I/O緩沖器，指令功能豐富，在同類產(chǎn)品中是功能最強大的，硬件結(jié)構(gòu)可分為MPU接口、控制部分和驅(qū)動LCD部分，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    D0～D7為數(shù)據(jù)總線，WR為寫選通信號，RD為讀選通信號，CS為器件選通信號，RES為復(fù)位信號，A0決定是數(shù)據(jù)還是指令。

    SED1335的接口部分由指令輸入緩沖器、數(shù)據(jù)輸入緩沖器、數(shù)據(jù)輸出緩沖器和標(biāo)志寄

    存器組成。通過引腳的電平設(shè)置可選擇適配8080系列和M6800系列MPU的等兩種操作時序電路。

    SED1335的控制部分由振蕩器、功能邏輯電路、顯示RAM管理電路、字符庫及其管理電路以及產(chǎn)生驅(qū)動時序的時序發(fā)生器等組成。可以在很高的工作頻率下迅速解譯由MPU發(fā)來的各類代碼，顯示可以分為字符、圖形和文本三種方式。

    SED1335的驅(qū)動部分具有各顯示區(qū)的合成顯示能力、傳輸數(shù)據(jù)的組織功能及產(chǎn)生液晶顯示模塊所需時序的功能。SED1335用４位并行方式向液晶顯示器傳輸數(shù)據(jù)。

    SED1335控制器具有13條指令，多數(shù)指令帶有參數(shù)，參數(shù)值可由用戶根據(jù)所控制的液晶顯示模塊的特征和顯示的需要來設(shè)置。

    使用內(nèi)置SED1335控制器的液晶顯示器時，用戶無需了解SED1335對液晶器的顯示驅(qū)動、點陣掃描、顯示存儲器管理等操作，這一切都會由SED1335自動進行。因此只需清楚SED1335的各種數(shù)據(jù)指令格式、顯示存儲器的區(qū)間劃分和接口引腳的功能定義即可。

    1.3 MSP-G320240液晶顯示器

    MSP-G320240是TRULY公司生產(chǎn)的圖形點陣式液晶顯示器，點陣數(shù)為320×240,電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

    從圖2可知，MSP-G320240由液晶顯示控制器SED1335(m1)、驅(qū)動電路(m2、m3)、顯示存儲器(m4 )以及液晶屏(m5)4部分組成，構(gòu)成完整的顯示系統(tǒng)模塊。其中，m1通過其m4間的數(shù)據(jù)總線、地址總線、讀／寫控制線和片選控制線來實現(xiàn)對32KB顯示RAM的管理，即對文本顯示區(qū)、圖像顯示區(qū)以及內(nèi)藏字符發(fā)生器的管理。

    MSP-G32O24O的所有控制器、掃描電路和顯示RAM 集成于液晶屏背面，其采用的是外接小型逆變器背光。該LCD模塊單電源供電，而有些型號的LCD需要負(fù)電源。SED1335控制器是整個顯示系統(tǒng)的核心。它不僅能顯示文字，還能顯示曲線、圖形，并且通過選擇文本與圖形之間的邏輯“與”、“或”、“異或”等組合實現(xiàn)反顯、閃爍、滾屏、翻頁、動畫等多種顯示功能。另外，還具有光標(biāo)自動移動功能和多種光標(biāo)顯示功能。

2.硬件接口電路設(shè)計  

    TMS320LF2407與LCD模塊MSP-G320240接口如圖3所示。

    TMS320LF2407是3.3V電源器件，而MSP-G320240是5V電源供電，由于TMS320LF2407有時需要將數(shù)據(jù)寫入控制器，有時又要從控制器中讀數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)總線上的信號流是雙向的，如果把兩者直接相連，數(shù)據(jù)的流向可能會對TMS320LF2407造成損害。解決這個問題有兩種方法：第一，系統(tǒng)中使用可以兼容3.3V和5V的可編程邏輯器件(CPLD)，如MAX7000，通過它來連接SED1335與TMS320LF2407；第二，可以采用74LVC4245進行總線電平轉(zhuǎn)換。管腳DIR置“0”時，3.3V電平的數(shù)據(jù)A經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，變成了5V電平的數(shù)據(jù)B，與LCD控制器準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)相匹配。OE管腳與DSP的地址線A22連接，用來分配LCD的總線地址，當(dāng)OE為低電平有效時，DSP選通與液晶顯示器通信的一路，此時，為了避免總線沖突，應(yīng)暫時將其余與DSP通信的地址線關(guān)閉。

    為了提高DSP對控制器的驅(qū)動能力，且適合電平要求，SED1335的4個控制口CS、A0、WR和RD通過非門74HC04分別與DSP的I/O口連接，與I/O 口連接的控制端CS可以一直為低電平，保證DSP選通SED1335，這4個控制口通過不同的組合可以實現(xiàn)寫指令代碼、寫參數(shù)、讀參數(shù)及顯示數(shù)據(jù)等。

    由于LCD模塊需要負(fù)電壓驅(qū)動才能工作，所以LCD驅(qū)動電壓VEE接負(fù)壓(約-19V)，該負(fù)壓由DC-DC變換器提供， Vadj接在電位器的中心抽頭上，通過調(diào)節(jié)該電位器來改變Vadj，進行液晶對比度的調(diào)整。使用的CCFL背光(冷陰極發(fā)光)器件有背光燈管，點背光時需用CXA—L1OAN逆變器，它由5V直流電壓供電，輸出交流電壓來驅(qū)動背景光。

3.軟件設(shè)計

    DSP在很多方面不同于單片機，所以在軟件設(shè)計時應(yīng)該注意幾個方面：

    3.1速度匹配
　　
    由于TMS320LF2407A的速度高達到40MIPS，而SEED1335的晶振頻率為1MHZ～10MHZ之間，液晶控制芯片難與DSP同步。解決的方法有2種：一是在每一條指令間加入延時，一般為1μs以上；二是設(shè)置DSP中的等待狀態(tài)寄存器WSGR，增加等待狀態(tài)的方法解決2個器件的速度匹配問題。

    3.2訪問I/O空間
　　
    因為將SED1335的地址放在DSP的I/O空間，必須知道如何訪問它。在此介紹一下在C語言編程中訪問DSP的I/O空間的方法。在TI公司針對24XX系列DSP的優(yōu)化C語言中有一個關(guān)鍵字ioport，可以方便地訪問I/O空間。

    ioport type porthexnum

    type表示數(shù)據(jù)類型如char、int等，porthexnum 表示端口地址，十六進制數(shù)表示。

    如：ioport unsigned port10； //port10表示地址為1OH的I/O空間變量

    通過這個定義，在程序中port10可以和其它變量一樣的讀和寫，例如：
　
    portl0=a： 　// 把變量a的值賦給地址為10H的I/O變量port10

    b=portl0：   // 把地址為10H的I/O變量port10的值賦給變量b

    在程序中可以采用更直觀的定義，#define LCDPORT portl0

    因此我們可以定義出DSP訪問SED1335的指令和數(shù)據(jù)地址：

    #define LCDPORTDATA port6；

    #define LCDPORTCMD port7； 

    ioport unsigned int port6；　//定義數(shù)據(jù)地址

    ioport unsigned int port7；  //定義指令地址

    3.2 初始化SED1335

    初始化的作用是根據(jù)LCD結(jié)構(gòu)對LCD模塊進行參數(shù)設(shè)置，同一種類LCD模塊的參數(shù)設(shè)置基本上大同小異，因為參數(shù)設(shè)置是根據(jù)LCD模塊的結(jié)構(gòu)來決定的。對于MSP-G320240，這里給出它的SYSTEM SET和SCROLL參數(shù)。SYSTEM SET指令是SED1335的軟件初始化指令，SCROLL指令用來設(shè)置顯示RAM區(qū)的起始地址及所占有的顯示行數(shù)。

    SYSTEM SET的8個參數(shù)：30H，87H，07H，27H，41H，EFH，28H，00H；

    SCROLL的10個參數(shù)：00H，00H，F(xiàn)0H，80H，25H，F(xiàn)0H，00H，4BH，00H，00H；

    由于本設(shè)計中的液晶顯示沒有用DSP的數(shù)據(jù)線，而是用DSP的I0口來模擬液晶控制器的時序。因此，用I0口來模擬SED1335的讀寫時序重要，SED1335的讀寫時序有M8080和M6800兩種，本設(shè)計選用M8080時序，其時序如圖4所示。

    3.3 液晶顯示

    液晶顯示模塊的初始化流程見圖5所示。

    若采用圖形方式顯示文本、圖形和字符，顯示特性有些區(qū)別，但是實質(zhì)上是一樣的，都是對LCD屏上特定的區(qū)域?qū)懭胂嚓P(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以數(shù)組的形式事先建立在程序的開頭處，在顯示這些漢字、字符與圖形時把數(shù)據(jù)寫入顯示RAM中，所以可以建立一個通用的函數(shù)來顯示字符、文本與圖形。這個函數(shù)形式如下：

    void  display_block (unsigned int *pblock，unsigned int addr，unsigned int block_x，unsigned int block_y)

    {

    unsigned int x,y，*p；

    p=pbolck；

    for(x=0；x<block_x；x++)
    
    {

    setcsr(addr+x)；    ／* setcsr(addr)是根據(jù)addr的值設(shè)置光標(biāo)地址的函數(shù) *／

    LcdCommand=0×4F；  ／* 設(shè)置光標(biāo)向下移動 *／

    LcdCommand=0×42；  ／* 數(shù)據(jù)寫入指令 *／

    for(y=0；y<block_y；y++)

    {

    LcdData=*p；

    p++；

    }

    }

    }

    這里pblock是指向存有顯示數(shù)據(jù)的數(shù)組的頭指針，addr是要顯示的區(qū)域的左上角地址，block_x和block_y是顯示區(qū)域的橫向與縱向的大小。下面用這個函數(shù)顯示一個漢字:

    首先在程序的開頭處加入這個漢字的字模數(shù)據(jù)，以數(shù)組的形式出現(xiàn)：

    unsigned char hanzi[]={0×53，0×65，0×76，0×69，0×63，0×65，0×72，0×20，0×54，0×45，0×4c，O×3a，0×00，0×30，0×31，O×30，0×36，0×32，0×37，0×38，0×30，0×38，0×36，0×36}；
然后確定這個漢字要顯示的位置地址，如顯示RAM的2367處，因為是漢字，一般是16×16大小，所以調(diào)用這個函數(shù)：
display_block(hanzi，2367，2，16)；

4.結(jié)束語

    本文提出的基于DSP控制的液晶顯示器適用于多種點陣規(guī)格的顯示器使用，加之其內(nèi)部固化的字符發(fā)生器可產(chǎn)生160種字模，以及具有通過改變指令參數(shù)可實現(xiàn)圖像的閃爍、翻轉(zhuǎn)、移動等特點，因此非常適用于各種便攜式系統(tǒng)顯示終端的設(shè)計，有著廣泛的應(yīng)用前景。

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