摘 要:工業(yè)控制儀器儀表、電子消費產(chǎn)品、嵌入式等系統(tǒng)需要良好的人機交互界面,包括:英文、數(shù)字、漢字和靜動態(tài)圖形顯示,菜單顯示。本文詳細介紹了以TMS320LF2407為核心的低功耗中文人機界面的設(shè)計思路和方法,包括它的功能說明、硬件連接圖、軟件流程圖及有關(guān)程序。
關(guān)鍵詞:TMS320LF2407、中文人機界面、液晶顯示
引言
在現(xiàn)代智能儀器設(shè)備中,能顯示漢字的圖形點陣液晶和可以輸入信息的小鍵盤已成為智能設(shè)備的人機界面中必不可少的組成部分。同時低功耗特性也貫穿于中文人機界面的設(shè)計始終。近年來,隨著低價格、高性能DSP芯片的出現(xiàn),DSP已越來越多地被應(yīng)用于數(shù)字化電機控制、高速信號采集、語音處理、圖像分析處理等領(lǐng)域中,并且日益顯示其巨大的優(yōu)越性。而液晶顯示屏更以其顯示直觀、便于操作的特點被用作各種便攜式系統(tǒng)的顯示前端。傳統(tǒng)的液晶顯示往往采用單片機控制。但在系統(tǒng)有大量高速實時數(shù)據(jù)的情況下,單片機由于受到處理速度的限制就顯得力不從心。為了解決這些問題,本文提出了一種基于高速低功耗的DSP芯片TMS320LF2407控制的液晶顯示屏的設(shè)計,有效地解決以上所遇到的問題。
設(shè)計中,筆者采用TMS320LF2407作為系統(tǒng)的控制芯片,通過選擇合適的液晶顯示模塊在3V電平構(gòu)建了一個低功耗的中文人機界面。此中文人機顯示界面是以TMS320LF2407為核心的運動控制系統(tǒng)中的重要組成部分。
一、TMS320LF2407 DSP
TMS320LF2407是德州儀器公司(TI)推出的16位定點DSP。它具有TMS320系列DSP的基本功能,還具有以下一些特點:
1、用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù),使得供電電壓降為3.3V,減少了控制器的功耗。
2、內(nèi)有高達32K×16位的Flash程序存儲器,高達2.5K×16位的數(shù)據(jù)/程序RAM,544×16位雙端口RAM(DARAM),2K×16位的單口RAM(SARAM)。
3、2個事件管理模塊EVA和EAB,事件管理模塊適用于控制交流感應(yīng)電機、無刷直流電機、開關(guān)磁阻電機、步進電機、多級電機和逆變器。
4、可擴展的外部存儲器總共192K×16位,其中程序存儲器空間、數(shù)據(jù)存儲器空間、 I/O尋址空間各為64K×16位。
5、內(nèi)有看門狗定時器(WDT)、10位ADC轉(zhuǎn)換器、控制器區(qū)域網(wǎng)模塊CAN2.0 B、串行通信接口模塊(SCI)、16位串行外部設(shè)備接口模塊(SPI)、基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。
6、5個外部中斷(兩個電機驅(qū)動保護、復(fù)位和兩個可屏蔽中斷);3種低功耗電源管理模式,能獨立地將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗工作模式。此外,該芯片有多達41個可單獨編程或復(fù)用的通用I/O腳(GPIO),用戶可根據(jù)自己的需求進行軟件設(shè)置,使之在應(yīng)用中具有極大的靈活性。概括來說,TMS320LF2407具有極低的功耗、強大的處理能力、豐富的片上外圍模塊、方便高效的開發(fā)方式。
二、液晶顯示模塊與接口電路
為實現(xiàn)友好的中文人機顯示界面,液晶模塊選用信利公司的MG-12232。該模塊的供電電壓典型值為3V,工作電流典型值為0.3µA,其顯示范圍為122×32點陣。其控制器是兩片SED1520F0A,SED1520F0A可以在3.3V電壓下正常工作,因而避免了與TMS320LF2407邏輯電平不匹配的問題。
一個SED1520F0A能控制80×16點陣的顯示,其顯示RAM共16行,分2頁,每頁8行,每一頁的數(shù)據(jù)寄存器分別對應(yīng)液晶屏幕上的8行點,當設(shè)置頁地址和列地址后就確定了顯示RAM的某一單元。屏幕上的每一列對應(yīng)一個顯示RAM的字節(jié)內(nèi)容,且每一列最下面一位為最高位,最上面一位為LSB,即該RAM單元字節(jié)數(shù)據(jù)由低位到高位和各個數(shù)據(jù)位對應(yīng)于顯示屏上某一列的由高到低的8個數(shù)據(jù)位。對顯示RAM的一個字節(jié)單元賦值就是對當前列的8行(一頁)像素點是否顯示進行控制,數(shù)據(jù)位為“1”時顯示,為“0”時不顯示。
SED1520F0A與TMS320LF2407的接口信號有(采用M6800時序):
DB0~DB7:數(shù)據(jù)總線;A0:數(shù)據(jù)/指令選擇信號,A0=1表示數(shù)據(jù)總線上出現(xiàn)的是數(shù)據(jù),A0=0表示數(shù)據(jù)總線上出現(xiàn)的是指令或讀出的狀態(tài); :接口時序類型選擇, =1為M6800時序,其操作信號是E、R/W, =0為Intel8080時序。在M6800時序時,R/W=1為讀、R/W=0為寫。E1=1時,選中E1塊,即LCD模塊左半屏工作,E2=1時選中E2塊,即LCD模塊右半屏工作。
TMS320LF2407與MG-12232模塊的接口電路如圖1所示。TMS320LF2407相應(yīng)的控制引腳都設(shè)為I/O端口方式,用軟件來模擬M6800操作時序。在圖1中,V0是LCD需要的負電壓驅(qū)動電源輸入端,其外接電阻應(yīng)先用可調(diào)電阻調(diào)試,以免驅(qū)動電壓不合適,造成顯示不可見。
[b]三、鍵盤接口
[/b]
基于對系統(tǒng)低功耗要求的考慮,鍵盤輸入響應(yīng)程序應(yīng)設(shè)計為中斷方式運行的。即有鍵按下時,使DSP外部中斷1(XINT1)產(chǎn)生中斷(可以從休眠狀態(tài)喚醒),并啟動定時20ms的定時器消抖動去干擾,隨后DSP進入休眠狀態(tài)。當20ms的定時器產(chǎn)生中斷時再次將DSP從休眠狀態(tài)喚醒,此時掃描鍵盤,確定是否有鍵按下,若有鍵按下,則從IOPB0~IOPB7讀入鍵值,并執(zhí)行該鍵值對應(yīng)的功能程序。執(zhí)行完該程序后,DSP可再次進入休眠,處于低功耗狀態(tài)。
四、軟件設(shè)計
主程序流程圖如圖2所示。
在液晶模塊顯示信息之前,必須先對液晶模塊進行初始化,其初始化的流程圖如圖3所示。
下面給出了DSP系統(tǒng)初始化程序以及鍵掃描程序。
DSP系統(tǒng)初始化程序:
SYS:SETC INTM ;禁止可屏蔽中斷
CLRC CNF ;B0被配置為數(shù)據(jù)存儲空間
SPLK #81FEH,SCSR1 ; 時鐘4倍頻;CLKIN=6MHZ,CLKOUT=24MHZ
SPLK #0E8H,WDCR ;不使能看門狗
LDP #0
SPLK #0001H,IMR ;使能中斷第1級INT1
SPLK #0FFFFH,IFR ;清全部中斷標志
CLRC INTM ;開中斷
RET
液晶初始化程序:
LDP #0E1H ;DP(7080H~70FFH)
LACL MCRA
AND #000FH ;配置IOPA[4~7],IOPB[0~7]為;一般I/O口功能
SACL PADATDIR
OR #0F000H ;IOPA[4~7]為輸出方式
AND #0FF0FH樣 ;IOPA[4~7]=0
SACL PADATDIR
LDP #5H
SPLK #00E2H,LCDCMD;復(fù)位命令E2H
CALL COMWE
SPLK #0A4H,LCDCMD;正常顯示驅(qū)動命令A(yù)4H
CALL COMWE
SPLK #0A9H,LCDCMD ;占空比為1/32
CALL COMWE
SPLK #0A0H,LCDCMD;
CALL COMWE
SPLK #0C0H,LCDCMD ;顯示起始行
CALL COMWE
CALL CLEAR
SPLK #0AFH,LCDCMD ;開顯示命令A(yù)FH
CALL COMWE
RET
外部中斷1響應(yīng)以及20ms定時器中斷消抖動后,讀鍵值子程序:
LDP #0E1H ;DP(7080H~70FFH)
LACL PBDATDIR ;取出鍵值
SACL KEYDATA ;將鍵值送入KEYDATA保存
RET
五 、結(jié)束語
本系統(tǒng)利用TMS320LF2407 DSP、MG-12232圖形點陣液晶模塊和鍵盤構(gòu)建了基于3V電平的低電壓、低功耗的中文人機界面。實際試驗中,此中文人機界面消耗電流不足1mA,這種設(shè)計方案取得了很好的低功耗效果。
參考文獻
1. TMS320LF240X DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用,劉和平,等. 北京航空航天大學出版社,2002.
2. 液晶顯示應(yīng)用技術(shù),李維提,郭強. 電子工業(yè)出版社,2000.
3. DSP控制器原理及其在運動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,韓安太,等. 清華大學出版,2003.