基于DSP和單片機通信的液晶顯示設計

摘要：在含有人機界面的數字化電源系統中，為更好地發(fā)揮DSP的強大運算功能，可采用DSP+51單片機的雙CPU結構，因而二者之間的可靠通信至關(guān)重要。在此介紹了TMS320F2812型DSP和MCS51系列單片機的一種通信方案的設計與實(shí)現，給出對應的程序，并描述在此通信基礎上實(shí)現的液晶顯示電路和結構。該系統具有硬件電路簡(jiǎn)單、通信可靠、程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單、界面友好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗證明系統能完整可靠地實(shí)現了人機界面功能，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：串行通信；DSP；數字化電源系統；液晶

0 引言
隨著(zhù)計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數字信號處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。數字控制使得電力電子變換控制更為靈活，在CPU計算速度允許的情況下，可實(shí)現模擬控制難以做到的復雜控制算法，設計者可以根據自己的系統需求，方便地更改控制器參數，即便是在控制對象改變的情況下，也無(wú)需對控制器硬件做修改，只要改變某些軟件參數即可，從而大大增強了系統的兼容性。隨著(zhù)DSP的應用逐漸普及，用DSP取代模擬電路中的專(zhuān)用PWM集成電路，已廣泛應用于UPS和逆變器控制中。
作為智能化設備，液晶屏和鍵盤(pán)等人機交互裝置是數字化電源系統所必不可少的。而DSP的工作頻率較高，讀寫(xiě)周期很短，主要用于處理實(shí)時(shí)性要求苛刻、算法復雜的關(guān)鍵性任務(wù)，例如對功率開(kāi)關(guān)管的控制，數據采集、分析、處理等，而液晶顯示和鍵盤(pán)掃描的任務(wù)可由普通的51系列單片機來(lái)完成，而DSP和51單片機間的數據交流可采用異步通信方式，即系統采用雙CPU結構。

1 系統的結構原理
本文中所采用的DSP和單片機型號分別是TI公司的TMS320F2812和MCS51系列。在系統中，DSP實(shí)現與單片機的串口異步通信，單片機將用戶(hù)的原始設置數據傳輸到DSP，而DSP將采集到的實(shí)時(shí)數據信息返回給單片機，單片機不斷刷新液晶的顯示。系統的基本結構如圖1所示。

1．1 串口介紹
本文中DSP是基于串行通信接口模塊SCI實(shí)現通信的。SCI支持CPU與其他使用標準格式的異步外設之間的數據通信。SCI僅需要2根數據線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，雖然傳輸速度不快，但已經(jīng)能滿(mǎn)足一般的通信要求，而且外圍接口電路非常簡(jiǎn)單。傳輸的數據長(cháng)度在一定范圍內也是可變的。
MCS51系列單片機內部具有一個(gè)全雙工串行口，該串行口有4種工作方式，可以通過(guò)軟件進(jìn)行設置，由片內定時(shí)／計數器產(chǎn)生波特率。串行口的接收和發(fā)送數據均可以觸發(fā)中斷，并含有接收、發(fā)送緩沖器SBUF，二者共用一個(gè)地址。
1．2 單片機與DSP的通信接口電路
SCI接口分為RXD和TXD兩個(gè)管腳，傳統的2個(gè)設備異步通信采用RS 232或RS 485的形式，須另配置對應的RS 232和RS 485驅動(dòng)芯片。而本文所提及的采用雙CPU結構的數字化電源設備，DSP和51單片機位于同一設備內，距離較短，可省去RS 232和RS 485驅動(dòng)芯片，采用2個(gè)CPU的RXD和TXD直接交叉連接即可。但需注意的是，由于DSP的工作電壓為3．3 V，而MCS51單片機的工作電壓為5 V，因此二者之間的通信電路需要進(jìn)行電平轉換，如圖2所示。

在該電路中，單片機的TXD端電壓高于DSP的RXD端，故僅需要使用分壓電路，計算出合適的阻值即可滿(mǎn)足要求，而從DSP向單片機傳送數據時(shí)，需要提升電平，因而采用了光耦電路，將電平提升到單片機的工作電平。這樣就能以簡(jiǎn)單的電路實(shí)現電平的轉換。需要注意的是，所采用的光耦速率要高于數據傳輸速率，這樣才能保證數據準確高效的傳輸，以免出現數據丟失。