設計基于TMS320LF2407的低功耗中文人機界面

引言
在現代智能儀器設備中，能顯示漢字的圖形點(diǎn)陣液晶和可以輸入信息的小鍵盤(pán)已成為智能設備的人機界面中必不可少的組成部分。同時(shí)低功耗特性也貫穿于中文人機界面的設計始終。近年來(lái)，隨著(zhù)低價(jià)格、高性能DSP芯片的出現，DSP已越來(lái)越多地被應用于數字化電機控制、高速信號采集、語(yǔ)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(guān)、便于操作的特點(diǎn)被用作各種便攜式系統的顯示前端。傳統的液晶顯示往往采用單片機控制。但在系統有大量高速實(shí)時(shí)數據的情況下，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(wèn)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計，有效地解決以上所遇到的問(wèn)題。

　　設計中，筆者采用TMS320LF2407作為系統的控制芯片，通過(guò)選擇合適的液晶顯示模塊在3V電平構建了一個(gè)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(dòng)控制系統中的重要組成部分。

一、TMS320LF2407　DSP
TMS320LF2407是德州儀器公司（TI）推出的16位定點(diǎn)DSP。它具有TMS320系列DSP的基本功能，還具有以下一些特點(diǎn)：

　　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、內有高達32K16位的Flash程序存儲器，高達2.5K16位的數據/程序RAM，54416位雙端口RAM（DARAM），2K16位的單口RAM（SARAM）。

　　3、2個(gè)事件管理模塊EVA和EAB，事件管理模塊適用于控制交流感應電機、無(wú)刷直流電機、開(kāi)關(guān)磁阻電機、步進(jìn)電機、多級電機和逆變器。

　　4、可擴展的外部存儲器總共192K16位，其中程序存儲器空間、數據存儲器空間、 I/O尋址空間各為64K16位。

　　5、內有看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）、10位ADC轉換器、控制器區域網(wǎng)模塊CAN2.0 B、串行通信接口模塊(SCI)、16位串行外部設備接口模塊(SPI)、基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器。

　　6、5個(gè)外部中斷（兩個(gè)電機驅動(dòng)保護、復位和兩個(gè)可屏蔽中斷）；3種低功耗電源管理模式，能獨立地將外設器件轉入低功耗工作模式。

　　此外，該芯片有多達41個(gè)可單獨編程或復用的通用I/O腳（GPIO），用戶(hù)可根據自己的需求進(jìn)行軟件設置，使之在應用中具有極大的靈活性。概括來(lái)說(shuō)，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(kāi)發(fā)方式。

二、液晶顯示模塊與接口電路
為實(shí)現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12232點(diǎn)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(wèn)題。

　　一個(gè)SED1520F0A能控制8016點(diǎn)陣的顯示，其顯示RAM共16行，分2頁(yè)，每頁(yè)8行，每一頁(yè)的數據寄存器分別對應液晶屏幕上的8行點(diǎn)，當設置頁(yè)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一個(gè)顯示RAM的字節內容，且每一列最下面一位為最高位，最上面一位為L(cháng)SB，即該RAM單元字節數據由低位到高位和各個(gè)數據位對應于顯示屏上某一列的由高到低的8個(gè)數據位。對顯示RAM的一個(gè)字節單元賦值就是對當前列的8行（一頁(yè)）像素點(diǎn)是否顯示進(jìn)行控制，數據位為“1”時(shí)顯示，為“0”時(shí)不顯示。

　　SED1520F0A與TMS320LF2407的接口信號有（采用M6800時(shí)序）：

　　DB0～DB7：數據總線(xiàn)；A0：數據/指令選擇信號，A0=1表示數據總線(xiàn)上出現的是數據，A0=0表示數據總線(xiàn)上出現的是指令或讀出的狀態(tài)； ：接口時(shí)序類(lèi)型選擇， =1為M6800時(shí)序，其操作信號是E、R/W， =0為Intel8080時(shí)序。在M6800時(shí)序時(shí)，R/W=1為讀、R/W=0為寫(xiě)。E1=1時(shí)，選中E1塊，即LCD模塊左半屏工作，E2=1時(shí)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相應的控制引腳都設為I/O端口方式，用軟件來(lái)模擬M6800操作時(shí)序。在圖1中，V0是LCD需要的負電壓驅動(dòng)電源輸入端，其外接電阻應先用可調電阻調試，以免驅動(dòng)電壓不合適，造成顯示不可見(jiàn)。

三、鍵盤(pán)接口
基于對系統低功耗要求的考慮，鍵盤(pán)輸入響應程序應設計為中斷方式運行的。即有鍵按下時(shí)，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(dòng)定時(shí)20ms的定時(shí)器消抖動(dòng)去干擾，隨后DSP進(jìn)入休眠狀態(tài)。當20ms的定時(shí)器產(chǎn)生中斷時(shí)再次將DSP從休眠狀態(tài)喚醒，此時(shí)掃描鍵盤(pán)，確定是否有鍵按下，若有鍵按下，則從IOPB0～IOPB7讀入鍵值，并執行該鍵值對應的功能程序。執行完該程序后，DSP可再次進(jìn)入休眠，處于低功耗狀態(tài)。

四、軟件設計
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(jìn)行初始化，其初始化的流程圖如圖3所示。

　　下面給出了DSP系統初始化程序以及鍵掃描程序。

DSP系統初始化程序：

SYS：SETC INTM ；禁止可屏蔽中斷

CLRC CNF　　 ；B0被配置為數據存儲空間

SPLK? #81FEH，SCSR1　 ； 時(shí)鐘4倍頻

；CLKIN=6MHZ，CLKOUT=24MHZ

SPLK #0E8H，??；不使能看門(mén)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(kāi)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；復位命令E2H

CALL COMWE

SPLK #0A4H，LCDCMD；正常顯示驅動(dòng)命令A4H

CALL COMWE

SPLK #0A9H，LCDCMD ；占空比為1/32

CALL COMWE