利用數(shù)字信號(hào)處理器控制模塊的液晶顯示

引言

我國(guó)自20 世紀(jì)80 年代引進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理器以來，其已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，DSP 理論和技術(shù)已成為IT 領(lǐng)域的核心技術(shù)。由于液晶顯示技術(shù)近年來不斷獲得新的突破，顯示屏應(yīng)用范圍不斷拓寬，成為極具發(fā)展?jié)摿Φ?a target="_blank">電子顯示產(chǎn)品。在DSP 的應(yīng)用研究領(lǐng)域中，基于DSP 的圖形液晶顯示的研究和開發(fā)一直受到科研人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的顯示采用單片機(jī)控制，處理速度有限，存在局限性。DSP 是基于超大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的，它一方面結(jié)合了DSP 系統(tǒng)諸多特點(diǎn)，另一方面又結(jié)合了液晶顯示器諸多優(yōu)點(diǎn)［1-2］。非常適合于個(gè)人信息化電子產(chǎn)品的輸出顯示前端。本文提出了一種基于DSP 控制的液晶顯示屏的設(shè)計(jì)方案，以DSP 為核心控制芯片、可編程邏輯器件PLD 為輔助控制芯片來進(jìn)行LCD 顯示器的設(shè)計(jì)和控制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高了系統(tǒng)可靠性。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)中，采用TMS320C28335 浮點(diǎn)DSP 控制器，該器件具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲(chǔ)量大，A/D 轉(zhuǎn)換更精確快速等優(yōu)點(diǎn)?；赥MS320C28335 的顯示系統(tǒng)的硬件電路包括電源模塊、信息存儲(chǔ)模塊、外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊、液晶顯示模塊、驅(qū)動(dòng)電路、仿真接口、復(fù)位電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該系統(tǒng)具有掉電數(shù)據(jù)不丟失的功能，能在保證傳輸速度和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多種模式的顯示功能。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 電源模塊

由于系統(tǒng)所涉及的器件種類較多，針對(duì)不同的要求需使用不同幅值的電壓，TMS320C28335 DSP 等芯片的供電電壓為3.3V，有些外圍數(shù)字器件供電電壓為5V，因而本系統(tǒng)采用AMS1084CM 穩(wěn)壓芯片解決不同電壓要求的問題，電路中電源由+5V 穩(wěn)壓直流電源輸入，并采用AMS1084CM-3.3 電源轉(zhuǎn)換芯片作為5V 轉(zhuǎn)3.3V 的高性能穩(wěn)壓芯片，為電路提供穩(wěn)定可靠的主電源VCC（3.3V），且內(nèi)部有過熱保護(hù)和限流電路。另外，電路中還使用TI 專用的電源管理芯片TPS767D301，能穩(wěn)定給DSP 內(nèi)核供電。

1.3 存儲(chǔ)模塊

控制器選用TMS320C28335 芯片，因?yàn)樵揇SP 芯片片內(nèi)存儲(chǔ)空間容量有限，所以外掛一片型號(hào)為SST39VF800A，存儲(chǔ)大小為512K*16bit的FLASH 芯片，用來存儲(chǔ)程序與外部字庫(kù)；利用DSP 將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)直接送入顯示屏，無需通過計(jì)算機(jī)下載程序，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)使用。

1.4 液晶顯示模塊

本項(xiàng)目所使用的128*64 點(diǎn)陣漢字圖形液晶顯示器，可顯示漢字及圖形，其中內(nèi)置國(guó)標(biāo)GB2312 碼簡(jiǎn)體中文字庫(kù)（16*16 點(diǎn)陣）、128 個(gè)字符（8*16 點(diǎn)陣）及64*256 點(diǎn)陣顯示RAM（GBRAM）?？膳cDSP 直接接口，提供兩種界面來連接微機(jī)處理器，8 位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能，光標(biāo)顯示、畫面移動(dòng)、睡眠模式等。電路如圖2 所示。

圖2 液晶顯示接口

2 軟件設(shè)計(jì)

DSP 系統(tǒng)的軟件是指包括信號(hào)處理算法及相應(yīng)的程序軟件［3］。我們采用的開發(fā)方式是利用CCS 集成開發(fā)環(huán)境完成工程的創(chuàng)建、文件的編輯、編譯鏈接、調(diào)試等環(huán)節(jié)。然后通過仿真接口將所生成的.out 文件直接下載到DSP 片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器?？紤]到程序的可移植性和軟件的可讀性，采用C 語(yǔ)言作為開發(fā)語(yǔ)言，利用C 語(yǔ)言靈活的語(yǔ)法和結(jié)構(gòu)豐富的特點(diǎn)，使系統(tǒng)能夠發(fā)揮較大作用和實(shí)現(xiàn)所要求的功能。

液晶顯示LCD 模塊工作時(shí)序的完成主要通過控制信號(hào)的改變實(shí)現(xiàn)的，在確定操作時(shí)序后通過片選信號(hào)CS 以及地址線A1、A0 來改變數(shù)據(jù)線相關(guān)寄存器的狀態(tài)，通過改變控制寄存器的值可實(shí)現(xiàn)此款LCD強(qiáng)大的顯示功能。由于DSP 速度較快，此程序的關(guān)鍵在于寫操作引腳電平跳變的延時(shí)，延時(shí)選擇過小數(shù)據(jù)寫不進(jìn)去，延時(shí)選擇過大則會(huì)導(dǎo)致屏刷速度變慢，影響系統(tǒng)的顯示功能，具體程序中會(huì)用較為精確的軟件延時(shí)方法來實(shí)現(xiàn)。

本系統(tǒng)中DSP 控制液晶模塊軟件流程如圖2 所示。系統(tǒng)上電、復(fù)位后，由于輸出口狀態(tài)對(duì)輸入LCD 模塊的數(shù)據(jù)影響較大，所以必須要對(duì)各I/O 口清零。由于LCD 之前狀態(tài)未知，所以要調(diào)用清屏子程序清屏。然后通過調(diào)用命令子程序即改變控制寄存器的各個(gè)位來設(shè)置背景色。最后調(diào)用寫地址子程序定好坐標(biāo)，寫點(diǎn)陣數(shù)據(jù)到LCD 顯示存儲(chǔ)器將要顯示的字體顯示在屏幕上。

具體語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)如下：

void LCD_write_command（uchar command）{

LCD_RS=0; //指令

LCD_E=1; //允許

LCD_DB=（command《《2）|0x0002;//賦值給DB0-DB7 對(duì)應(yīng)的GPIO2-

GPIO9 引腳

Delay_us（10000）;

LCD_E=0;

Delay_us （100）;}

/*--------------------------------------

模塊名稱：LCD_write_data（）;

功能：LCD12864 寫數(shù)據(jù)函數(shù)

占用資源：GPIO0-RS（LCD_RS），GND-RW（LCD_RW），GPIO1-E（LCD_E）。

;參數(shù)說明：data 為寫數(shù)據(jù)參數(shù)

;-------------------------------------*/

void LCD_write_data（unchar data）{

LCD_RS=1; //指令

LCD_E=1; //允許

LCD_DB=（data《《2）|0x0003;//賦值給D0-D7 對(duì)應(yīng)的GPIO2-GPIO9 引腳

Delay_us （10000）;

LCD_E=0;

Delay_us （100）;}/*--------------------------------------

模塊名稱：LCD_int（）;

功能：初始化LCD12864

占用資源：--

參數(shù)說明：--

-------------------------------------*/

void LCD_int（void）{

Delay_us （100000）;//延遲100ms

LCD_write_command（0x30）;//功能設(shè)置

Delay_us （200）;//延遲200us

LCD_write_command（0x0c）;//顯示開關(guān)控制

Delay_us （200）;//延遲200us

LCD_write_command（0x01）;//顯示清除

Delay_us （12000）;//延遲12ms

CD_write_command（0x06）;//光標(biāo)移動(dòng)方向

Delay_us （500）;//延遲500us}

圖3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖

3 結(jié)語(yǔ)

該課題是西安文理學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，旨在推動(dòng)和提高大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求。本文提出的用DSP 控制LCD 屏的顯示方法可以很好的解決系統(tǒng)在海量數(shù)據(jù)的情況下，速度受到限制的問題，降低投資成本，從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。該項(xiàng)目的完成使我們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)和原理有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的積極性和自信心，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。