基于TMS320F2812的液晶顯示的設計

引言

近年來(lái)，DSP芯片在高速數據處理中得到了廣泛的應用。TMS320F2812是美國德州儀器公司（TI公司）專(zhuān)門(mén)為工業(yè)應用而設計的新一代DSP處理器。該芯片采用了高性能的32位中央處理器、哈佛總線(xiàn)結構，高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達150MHZ（時(shí)鐘周期6.67ns）；具有外部存儲器接口XINTF，可擴展多達1MB的存儲空間。但是這種高速器件與慢速外設之間的接口產(chǎn)生了問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，DSP與慢速外設的接口訪(fǎng)問(wèn)有兩種方式：直接訪(fǎng)問(wèn)方式和間接訪(fǎng)問(wèn)方式。間接訪(fǎng)問(wèn)是用DSP的數字I/O口來(lái)控制慢速外設，用軟件編程來(lái)模擬外設的接口時(shí)序，加入相應的等待延時(shí)來(lái)實(shí)現；而直接訪(fǎng)問(wèn)是將慢速外設與DSP特定的XINTF區相連，通過(guò)增加相應的內部等待狀態(tài)來(lái)實(shí)現時(shí)序上的匹配。TMS320F2812有多達56個(gè)獨立的可編程、多用途雙向數字I/O口，本文將利用這些I/O口，通過(guò)軟件編程模擬慢速液晶控制器ST7920的讀寫(xiě)時(shí)序，實(shí)現與液晶通信。

1 FYD12842-0402B液晶顯示模塊簡(jiǎn)介

點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是一種集顯示、控制與驅動(dòng)為一體的顯示器件,在設計中我們采用的是成都市飛宇達實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的液晶顯示模塊FYD12864-0402B，內置ST7920液晶控制器。

FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線(xiàn)或3線(xiàn)串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為128 64，內置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集，強大的字庫省去了很多自行編碼的麻煩；該模塊不僅可以顯示8 行16 16點(diǎn)陣的漢字，利用其靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，還可構成全中文人機交互圖形界面；其內置了DC~DC轉換電路，無(wú)需外加負電壓,無(wú)需片選信號，簡(jiǎn)化了軟件設計。

總之，由該模塊構成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，具體可以參看FYD12864-0402B的使用手冊。

2 TMS320F2812與ST7920的硬件接口設計

2.1 間接硬件接口設計

TMS320F2812與ST7920的間接硬件接口設計如圖1所示。ST7920并、串口方式可選，當PSB置高時(shí)為并行方式，置低時(shí)為串口方式。本例在實(shí)際應用中僅使用8位并口的通訊模式，故將PSB接固定高電平。RESET為液晶復位引腳，低電平有效。V0與VOUT以圖1中方式相連可以調節LCD的對比度。本設計用TMS320F2812的GPIOA0~7作為數據接口，GPIOB0、GPIOB1分別與RS、R/W相連作為控制信號，其具體控制功能如表1所示。E為ST7920的使能信號，將其與GPIOB2相連，E=1時(shí)，配合R進(jìn)行讀數據或指令；當E=1 時(shí)，配合/W進(jìn)行寫(xiě)數據或指令。

圖1 TMS320F2812與ST7920的硬件接口電路

另外，在本設計中，TMS320F2812的I/O口只能接受最大3.3V的電壓，而液晶的輸出電壓有5V，因此在兩者之間需要進(jìn)行電平轉換。

2.2 DSP與ST7920的軟件接口設計

DSP和液晶模塊的接口包括2部分操作：DSP讀液晶模塊狀態(tài)的操作；DSP向液晶模塊寫(xiě)數據和指令的操作。這些操作的實(shí)現是參考液晶模塊的時(shí)序圖，產(chǎn)生滿(mǎn)足這些時(shí)序的接口控制邏輯。液晶的時(shí)序圖如圖2所示。

(b) ST7920讀資料時(shí)序圖

圖2 ST7920讀寫(xiě)時(shí)序圖

其中，TC=1200（MIN），TPW=140（MIN），TR=TF=25（MAX），TAS=10（MIN），TAH=20（MIN），TDSW=40（MIN），TH=20（MIN），TDDR=100（MAX）（單位均為ns）

從時(shí)序圖可以看出，ST7920的RS、R/W可以同步操作，讀寫(xiě)操作是由使能信號E完成的，因此，在軟件設計中關(guān)鍵是要設計出合理的E信號，以滿(mǎn)足ST7920的讀/寫(xiě)時(shí)序。要實(shí)現對ST7920的正確讀寫(xiě)必須使F2812的I/O口模擬時(shí)序注意滿(mǎn)足以下條件：

（1） 在讀寫(xiě)時(shí)，必須使E信號，即IOPB2保持高信號140ns以上

（2） 在寫(xiě)操作時(shí)IOPA0~IOPA7的數據必須在E信號變?yōu)榈碗娖角氨３?0ns以上

（3） 在讀、寫(xiě)兩個(gè)數據之間的間隔必須大于1200ns。

此外，ST7920有內部標志忙標志BF，BF=1表示模塊在進(jìn)行內部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數據；BF=0時(shí)，模塊為準備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數據。因此，在送出一個(gè)指令前需檢查BF標志位，如不檢查，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(cháng)的時(shí)間，等待前一個(gè)指令確定執行完成。從程序的可移植性和通用性方面考慮，本設計選用了C語(yǔ)言進(jìn)行軟件模塊的設計實(shí)現。另外，在軟件的編寫(xiě)上采用了結構體、共用體的方法，以結構體成員的形式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)寄存器的某一位或者某幾位。相比以前使用的宏定義方式，這種方式實(shí)現了對寄存器位域的獨立訪(fǎng)問(wèn)，為寄存器提供了更加靈活和高效的訪(fǎng)問(wèn)手段，也大大提高了代碼的可讀性、可靠性和可維護性?，F給出程序如下：

void writeINS (int INS ) //DSP向液晶寫(xiě)入命令

{

checkBF（）；//測試BF位是否忙

EALLOW；

GpioMuxRegs. GPADIR.all=0x00ff；//設GPIOA0~7為輸出引腳

EDIS；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=0；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=0；//寫(xiě)指令到LCD，RS=0，R/W=0

GpioDataRegs. GPADAT.all=INS；//輸出指令

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=1；//E=1

Delay1（）；//延時(shí)140ns以上

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，指令寫(xiě)入LCD

}

void writeDATA(int data) //向液晶寫(xiě)入數據

{

checkBF（）；//測試BF位是否忙

EALLOW；

GpioMuxRegs. GPADIR.all=0x00ff；//設GPIOA0~7為輸出引腳

EDIS；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=1；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=0；//寫(xiě)數據到LCD，RS=1，R/W=0

GpioDataRegs. GPADAT.all=data；//輸出數據

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=1；//E=1

Delay1（）；//延時(shí)140ns以上

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，數據寫(xiě)入LCD

}