DSP与智能彩色液晶显示器接口设计

2006-05-19 来源：国外电子元器件

近年来，随着低价格、高性能DSP芯片的出现，DSP已越来越多地被应用于高速信号采集、语音处理、图像分析处理等领域中，并显示出巨大的优越性。智能彩色液晶显示器具有显示直接美观、便于操作的特点，被用作各种便携式系统的显示前端。它一般采用工业级的高频CPU可以自行对接收的命令和数据进行处理因而能够提高用户端接口的软件开发效率。

一般的液晶显示往往采用单片机控制但在系统需要大量高速实时数据的情况下，单片机由于受处理速度的限制就显得力不从心而且一般的液晶显示仍采用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形，而这又增加了软件开发的难度。为了解决这些问题，本文将提出一种基于DSP控制的智能彩色液晶显示器的接口设计方法，从而有效地解决了上述问题。

１　智能彩色液晶显示器ＶＫ６３简介

智能彩色液晶显示器（以下简称LCD）VK63是上海广电集团北京分公司的产品，它具有体积小、功耗低、无辅射、寿命长、超薄、防振及防爆等特点。该显示器的显示颜色为256色，可显示字符为ASC11的二级字库，中文显示为15行×20列，图形点阵320×RGB×240。

该LCD采用大规模门阵列集成电路，从而避免了用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形，减轻了软件开发人员的负担，提高开发效率；由于采用全数字化设计，因而显示稳定可靠，抗强电磁干扰；该LCD采用工业级的CPU(89C51)，机内配置有二级字库，可通过串口或三态数据总线并口接收控制命令数据，并自行对接收的命令和数据进行处理，以实时显示用户所要显示的各种曲线、图形和中西文字体。其原理框图如图１所示。

LCD的命令码为十六进制码格式，每个命令均以十六进制码的“1B”开头，后面为命令代码和所需要的参数。其中ＸＨ表示Ｘ坐标的高８位，ＸＬ表示Ｘ坐标的低８位，ＹＨ表示Ｙ坐标的高８位，YL表示Ｙ坐标的低８位。

LCD的图形方式以光点为最小点阵显示单位，每个光点包含RGB三个色点。字符方式以８×16点阵为最小显示块单位。西文字符占一个显示块，16×16点阵的汉字占两个显示块。本机每显示一个字符或汉字后光标自动右移一个字符或汉字位,所以在同一行里顺序写入汉字或字符时不用再加光标定位命令，即可连续送入内码。
　　

如图形操作为画一实心矩形，那么，其命令代码为：１Ｂ４１ｃｏｌｏｒＸＨ１ＸＬ１ＹＨ１ＹＬ１ＸＨ２ＸＬ２ＹＨ２ＹＬ２，其中，ｃｏｌｏｒ为颜色代码，Ｘ１Ｙ１为左上角坐标，Ｘ２Ｙ２为右下角坐标。其具体操作是以点（Ｘ１，Ｙ１）为左上角坐标，以点（Ｘ２，Ｙ２）为右下角坐标，使用指定的颜色画实心矩形。

２ DSP与LCD的串行通讯设计

２．１串行通讯的硬件设计

LCD选用标准ＲＳ－２３２通讯接口，按串口方式工作。一帧信息为１０位，内含１位起始位（０），８位数据位（先低位后高位），１位停止位（１）。

为了提高通讯速度，显示器内设置了一个１２８字节的输入缓冲区。发送数据前应先检查ＤＴＲ信号（ＲＳ232电平），若ＤＴＲ为负电平（对应ＣＯＭＳ高电平），则表示缓冲区满，要等到ＤＴＲ信号变为正电平（对应ＣＯＭＳ低电平）后再发送数据。如果每组的数据量少于128字节，同时每组之间又有足够的间隔，则不用判断ＤＴＲ信号就可连续发送数据。图２所示是其硬件接口原理框图。

２．２串行通讯软件设计

此设计是一个具体工程项目(无功与谐波补偿装置)的液晶显示部分程序,主要完成显示“系统是否投入工作以及工作是否正常”的各种彩色图形曲线和文字，其中显示标志寄存器和ＣＯＵＮＴ数据寄存器的值都由相关应用程序给定。通过设置等待寄存器ＷＳＧＲ(赋值为０)和检测Ｉ／Ｏ的ＤＴＲ信号可以防止数据发送丢失,从而实现高速DSP与外部低速LCD的通信。由于篇幅有限，这里只给出了串行初始化和数据发送部分的程序。其程序流程框图如图３所示。

１)串行通讯初始化程序

ＬＤＰ＃０Ｅ０Ｈ ;设置串行通讯口各寄存器

ＳＰＬＫ＃００１７Ｈ,ＳＣＩＣＣＲ ;ＳＣＩ使能,空闲线唤醒模式,８位数据,无奇偶校验位

ＳＰＬＫ＃００１３Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ１ ;接收、发送、内部时钟使能，ＳＬＥＥＰ＝０

ＳＰＬＫ＃００００Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ２ ;接收和发送中断禁止

ＳＰＬＫ＃００００Ｈ,ＳＣＩＨＢＡＵＤ

ＳＰＬＫ＃００８２Ｈ,ＳＣＩＬＢＡＵＤ ;波特率为９６００

ＳＰＬＫ＃００２０Ｈ,ＳＣＩＰＣ２ ;设置ＳＣＩＴＸＤ为串行发送功能,ＳＣＩＲＸＤ为Ｉ／Ｏ口功能

ＳＰＬＫ＃００３３Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ１ ;串口初始化完成

ＬＡＲＡＲ０,＃ＳＣＩＴＸＢＵＦ ;发送缓冲寄存器地址

２)数据串行发送程序

ＳＣＩＳＳ:

ＬＤＰ＃０Ｅ０Ｈ

ＢＩＴＳＣＩＰＣ２,ＢＩＴ３ ;检测ＤＴＲ信号,判断输入缓冲区是否满

ＢＣＮＤＳＣＩＳＳ,ＴＣ ;若缓冲区满,继续查询等待

ＬＤＰ＃４Ｈ ;ＤＰ指向用户定义数据页４(０２００Ｈ－０２８０Ｈ)

ＬＡＣＬＳＣＩＴＥＭＰ

ＭＡＲ＊,ＡＲ０ ;数据送ＳＣＩＴＸＢＵＦ发送缓冲区

ＳＡＣＬ＊

ＸＭＩＴ_ＲＤＹ:

ＬＤＰ＃０Ｅ０Ｈ

ＢＩＴＳＣＩＣＴＬ２ＢＩＴ７ ;判发送器是否空

ＢＣＮＤＸＭＩＴ_ＲＤＹ,ＮＴＣ

ＲＥＴ
　　
３ DSP与LCD的并行通讯设计

３．１并行通讯硬件设计

LCD自身具有一个三态数据总线并口（并口为ＣＯＭＳ电平），可以同主机进行通讯。它的外部有１２条线同DSP相连，即Ｄ０～Ｄ７、ＷＲＣＳ、ＢＵＳＹ、ＩＮＴ和ＧＮＤ。其中ＷＲＣＳ为片选信号和写信号的逻辑或非，上升沿有效。ＢＵＳＹ信号为高（ＣＯＭＳ电平）表示忙。ＩＮＴ为中断申请信号，低电平有效。图４所示是其并行接口的硬件原理图。图５所示是LCD的时序图。其中ＴＷ为ＷＲＣＳ信号的脉冲宽度，ＴＳＵ为数据建立时间，ＴＨ为数据保持时间。这些参数的具体要求为：

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并行通讯软件设计

并行通讯的编程思想与串行通讯软件的设计基本相同。但并行通讯是通过设置等待寄存器ＷＳＧＲ赋值为０和检测ＩＯＰＣ５的ＢＵＳＹ忙信号来防止发送数据丢失，以实现高速DSP与外部低速ＬＣＤ的通信。图３所示的流程图也适用于并行通讯。

１)并行通讯初始化程序

ＬＤＰ＃０Ｅ１Ｈ

ＬＡＣＬＯＣＲＢ

ＡＮＤ＃００ＣＦＨ ;ＩＯＰＣ(４－５)配置为一般Ｉ／Ｏ功能

ＳＡＣＬＯＣＲＢ

ＬＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＯＲ＃１０００Ｈ ;ＩＯＰＣ４口为输出方式

ＳＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＬＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＡＮＤ＃０ＤＦＦＦＨ ;ＩＯＰＣ５口为输入方式

ＳＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

２)数据并行发送程序

ＳＣＩＳＳ:;判断ＩＯＰＣ５口的ＢＵＳＹ信号是否忙

ＬＤＰ＃０Ｅ１Ｈ

ＬＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＬＤＰ＃４Ｈ

ＳＡＣＬＢＵＳＹＤＡＴＡ

ＢＩＴＢＵＳＹＤＡＴＡ,ＢＩＴ５

ＢＣＮＤＳＣＩＳＳ, ＴＣ ;若ＢＵＳＹ为高,继续查询等待

ＬＤＰ＃４Ｈ ;若ＢＵＳＹ为低, 把数据送到端口８０００Ｈ．

ＯＵＴＰＡＲＡＬＴＥＭＰ,８０００Ｈ

ＬＤＰ＃０Ｅ１Ｈ

ＬＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＡＮＤ＃０ＦＦＥＦＨ ;将ＩＯＰＣ４口的ＩＮＴ信号置低

ＳＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＲＰＴ＃５０ ;延时２．５μｓ

ＮＯＰ

ＬＤＰ＃０Ｅ１Ｈ

ＬＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＯＲ＃００１０Ｈ ;将ＩＯＰＣ４口的ＩＮＴ信号置高

ＳＡＣＬＰＣＤＡＴＤＩＲ

ＲＥＴ
　　
４结束语

本文提出的基于DSP控制的智能彩色液晶显示器接口设计能够很好地解决高速DSP与外部低速设备的通信问题，本设计尝试采用了串行和并行两种通讯方案，其中前者DSP只需用３根线即可实现数据串行通信,因而节约了DSP的外部资源,虽然传输速度稍低,但能满足大多数实际工程的需要而后者采用并行通讯虽然数据传输速度较快,但会受到LCD所带ＣＰＵ(８９Ｃ５１)解释命令速度的限制,虽然液晶显示速度比前者稍快２０％左右,但要占用DSP外部资源的12根线。通过对上述两种方案的比较,最终设计项目采用了串行通讯方案,并在实际应用中取得了很好的效果。

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DSP LCD 串行并行

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