51XA單片機與圖形液晶顯示器的接口設計

0 引言

p51xa是philips公司的一種16位單片機，可管理的存儲器空間大，運行速度快，支持實(shí)時(shí)多任務(wù)系統的增強了實(shí)現高級語(yǔ)言的支持，可以運用在需要復雜、高速控制的場(chǎng)合，在體系結構上與mcs－5高度兼容，便于實(shí)現向高性能微控制器的快速、平滑轉移。北京精電蓬遠顯示技術(shù)有限公司的mgls240128t是一種240×128點(diǎn)陣的圖形lcd（液晶顯示器），可以顯示圖形、曲線(xiàn)，全屏可顯示15×8個(gè)漢字，適宜用在需要有較多顯示內容的場(chǎng)合，它內含t6963c控制器，能直接與intel系列的微處理器接口。

1 p51xag37單片機和t6963c簡(jiǎn)介

p51xa單片機的內部結構和外部數據總線(xiàn)均為16位結構，支持擴展的外部存儲器空間為1mb－16mb，p51xa內核的結構進(jìn)行了優(yōu)化，克服了一般微處理器單累加器的瓶頸，其內核的幾個(gè)寄存器中的每一個(gè)都可作為累加器使用，可以實(shí)現預取指令和操作數據的回寫(xiě)。p51xa在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器時(shí)一個(gè)ale（地質(zhì)鎖存允許）脈沖可以讀取16個(gè)字節，從而大大提高訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器的速度，p51xa的存儲器按分段組織，每段為64kb，p51xa有系統模式和用戶(hù)模式兩種工作模式，有ssp（系統堆棧指針）和usp（用戶(hù)堆棧指針）兩個(gè)堆棧指針，堆?？梢园才旁趦炔看鎯χ?，也可以安排在外部存儲器中。在運行實(shí)時(shí)多任務(wù)系統的情況下可以有效地實(shí)現任務(wù)間的保護，p51xa支持4種類(lèi)型的中斷－－異常中斷、事件中斷、陷阱中斷和軟中斷，采用矢量中斷的方法，加快了中斷的相應速度，圖1為p51xa訪(fǎng)問(wèn)外部數據總線(xiàn)的單個(gè)數據的時(shí)序圖，在時(shí)鐘頻率為30m赫茲時(shí)的一個(gè)時(shí)鐘周期為33.3ns。

圖2為t6963c時(shí)序及參數，p51xa工作在30m赫茲時(shí)與t6963c的時(shí)序配合有一定差異，需要用軟件和硬件的方法解決，在運行速度滿(mǎn)足要求的情況下可適當減低xa的時(shí)鐘頻率。

mgls240128t內部使用t6963c控制器和8kb的數據緩沖器，可以工作在圖形模式和本文模式，工作在本文模式時(shí)可以使用其內部的字符發(fā)生器，也可以使用外部的字符發(fā)生器。但它的字符發(fā)生器的容量不大，如果系統中僅需要顯示部分特定的漢字，則可以在lcd的片內ram中建立一個(gè)字符發(fā)生器，工作在本文模式，這里主要介紹圖形模式下工作。t6963c通過(guò)指令設置其顯示功能，指令可以帶1個(gè)或2個(gè)參數，也可不帶參數，t6963c的指令系統有10種指令，這里僅介紹用于圖形顯示的部分指令。如圖3所示。

mgls240128t內部的顯示緩存在系統中的地址安排由其地址譯碼電路決定，而圖形顯示區的首地址則可以由軟件設定，通過(guò)修改顯示首地址可以實(shí)現滾動(dòng)效果。首地址的第1個(gè)字節的d7位對應于lcd顯示屏左上角的一個(gè)點(diǎn)，然后是d6、d5、…d0位等，再接下一個(gè)字節等，直到設定的圖形顯示區右邊界為止。然后是下一行第1個(gè)字節，如此等等，寫(xiě)入指令前最好先檢查它的狀態(tài)字，如t6963c處于準確就緒狀態(tài)，則可以寫(xiě)入指令，順序是先寫(xiě)入參數，然后寫(xiě)入指令。它的狀態(tài)字結構如圖4所示。

進(jìn)行不同的操作時(shí)需檢測不同的狀態(tài)位。

（1）顯示區域設置
設置圖形區首地址：par1，par2，42h，其中：par1、par2分別為圖形顯示區首地址的低字節和高字節，42h為指令代碼。
設置圖形區寬度（字節數/行）：par，00h，43h。其中：par為用字節數表示的寬度，43h為指令代碼。

（2）顯示開(kāi)關(guān)
格式如下：
98h：圖形顯示開(kāi)
90h：圖形顯示關(guān)

（3）數據自動(dòng)讀寫(xiě)方式設置
設置數據自動(dòng)讀/寫(xiě)方式后，每讀/寫(xiě)顯示緩沖區一次，其內部地址指針自動(dòng)加1，格式如下：
b0h：設置自動(dòng)寫(xiě)
b1h：設置自動(dòng)讀
b2h/b3h：自動(dòng)讀/寫(xiě)結束

（4）數據一次讀寫(xiě)方式
共有6條，分別如下所示（其中data為要寫(xiě)入的數據，讀操作時(shí)不需要數據）：
data c0h：數據寫(xiě)，地址加1
c1h：數據讀，地址加1
data c2h：數據寫(xiě)，地址減1
c3h：數據讀，地址減1
data c4h：數據寫(xiě)，地址不變
c5h：數據讀，地址不變

（5）位操作
該指令可將當前地址指針位置的顯示緩沖區的某一字節的制定位置1或清零，格式如下：
1 1 1 1 n3 n2 n1 n0
其中：n3＝1置1，n3＝0清零，n2 n1 n0為字節內的位地址。利用位操作指令可以在屏上顯示各種曲線(xiàn)或圖形。

2 接口硬件設計

雖然p51xa有sfr（特殊功能寄存器）總線(xiàn)，可以將擴展的外部接口器件連接在sfr總線(xiàn)上，但并不是每一種派生產(chǎn)品都將sfr總線(xiàn)引到片上外，所以在大多數情況下和mcs－51類(lèi)似，利用外部數據存儲器空間來(lái)擴展外部接口，由于一般使用xa的場(chǎng)合往往需要數據存儲器的空間較大，而xa的外部數據存儲器空間是分段結構的，為了使接口電路簡(jiǎn)單一般可將系統中需要擴展的外部接口集中在一個(gè)專(zhuān)門(mén)的段內，同時(shí)盡可能安排在該段的前1kb空間，以便于用直接尋址方式訪(fǎng)問(wèn)。在簡(jiǎn)單的前、后臺方式下，擴展的外部接口可直接用絕對地址進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

需要注意的是，p51xa的外部總線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化，地址的低4位a0－a3不是分時(shí)復用的及在外部總線(xiàn)設為16位的情況下不需要地質(zhì)線(xiàn)a0，此時(shí)a0作為高位數據的寫(xiě)信號線(xiàn)－－wrh，而原來(lái)的wr作為低8位數據的寫(xiě)信號線(xiàn)－－wrl，在擴展8位的外部接口器件的時(shí)一般盡量安排在偶地址。lcd的模塊mgls240128t可以直接與p51xa總線(xiàn)實(shí)現接口，其邏輯圖見(jiàn)圖5所示，這里就mgls240128t連接在xa數據總線(xiàn)的低8位，寫(xiě)入時(shí)用wrl控制信號線(xiàn)，xa地址總線(xiàn)的a1用做mgls240128t的cd控制，根據系統的具體安排，用xa地址線(xiàn)的高位譯碼后驅動(dòng)mgls240128t的片選線(xiàn)。

3 接口軟件設計

接口軟件用hi－tech c編寫(xiě)，分成為應用程序提供服務(wù)的接口函數和訪(fǎng)問(wèn)硬件的驅動(dòng)程序等兩個(gè)層次，接口函數通過(guò)調用驅動(dòng)程序實(shí)現初始化、漢字、圖形等的顯示。

根據對t6963c的指令系統的分析可知，指令有雙字節數據、單字節數據和無(wú)數據等，在對t6963c進(jìn)行讀寫(xiě)之前其必須根據其狀態(tài)寄存器來(lái)判斷是否可以進(jìn)行操作，以下為底層的3個(gè)寫(xiě)指令/數據的函數和初始化函數：


4 結束語(yǔ)

p51xa是一種與標準的mcs－51高度兼容、高性能的16位單片機，它為廣大熟悉mcs－51的開(kāi)發(fā)人員提供了一種向16位單片機的平滑轉移，也為我們提供了更加廣泛的選擇。