基于32位微處理器的液晶顯示系統設計

1 引言

近年來(lái)隨著(zhù)低成本高性能32位微處理器的出現,越來(lái)越多的工程設計人員把目光投向32位嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中。目前arm系列32位微處理器在低功耗移動(dòng)通信設備方面占有絕對優(yōu)勢;Motorola的MC683xx系列和Cold Fire系列主要用于工控、智能化儀表和汽車(chē)電子等領(lǐng)域;SoC技術(shù)是系統開(kāi)發(fā)越來(lái)越傾向于32位CPU為核心,32位微處理器日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。顯示器件是嵌入式系統進(jìn)行人機交互的重要設備,液晶顯示器具有體積小、微功耗、低輻射、性能可靠等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為工程技術(shù)人員進(jìn)行系統設計的首選。但目前常用的多種液晶顯示控制器還僅是基于8位總線(xiàn)并且管理顯示存儲器空間較小,在系統有大量高速實(shí)時(shí)數據的情況下就有些吃力, “顯示瓶頸”有待解決。對此本文提出了一種基于16位總線(xiàn)的大規模點(diǎn)陣圖形液晶顯示控制器SED1353和32位微處理器相結合的液晶顯示系統,有效地解決上述問(wèn)題。

2 SED1353圖形液晶顯示控制器簡(jiǎn)介及其接口原理

SED1353圖形液晶顯示控制器作為計算機系統控制液晶顯示模塊的專(zhuān)用芯片,具有8 位/16位計算機總線(xiàn)接口;內置調色板,最大支持256 種色彩或16 級灰度的液晶顯示屏;具有管理128KB顯示存儲器空間的能力,可支持最大分辨率為1024×1024點(diǎn)陣液晶顯示模塊,提供了比較寬的應用領(lǐng)域。

SED1353 是一種可以由微處理器管理顯示存儲器的液晶顯示控制芯片,即微處理器可以采用訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器的方法直接對顯示存儲器和它的16個(gè)內部寄存器進(jìn)行設置讀取。相比由控制器管理顯示存儲器方式的液晶顯示控制器(典型芯片如SED1335) ,SED1353的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的,它不需要反復寫(xiě)指令再寫(xiě)數據完成對顯示存儲器和內部寄存器的管理,控制效率大為提高。由于要分配一定地址空間給顯示存儲器,SED1353控制器的缺點(diǎn)是占系統資源比較多。微處理器在訪(fǎng)問(wèn)SED1353的內部寄存器時(shí),地址總線(xiàn)分為三部分:A15～A10組合作為寄存器片選信號I/ OCS ;A9～A4作為基地址且需要與上電時(shí)的VD12～VD7比較,相等才進(jìn)行內部譯碼選通寄存器;A3～A0作為16個(gè)寄存器AUX[ 0～ F ]的地址。微處理器訪(fǎng)問(wèn)顯示存儲器時(shí),地址總線(xiàn)分為兩部分:A19～A17高位地址對應顯示存儲器的128KB地址空間,與VD15～VD13設置相等才內部譯碼選通顯示存儲器;A16 等地址線(xiàn)組合作為顯示存儲器片選信號MEMCS # ,以對顯示存儲器單元進(jìn)行操作。

3 　硬件系統設計

3.1 MC68332與SED1353的接口電路設計

MC68332通過(guò)地址總線(xiàn)、數據總線(xiàn),/CS8片選信號、數據傳輸寬度信號SIZ0 、A0及讀寫(xiě)控制R/W, 外圍器件接口應答信號/DSACK1 ,同SED1353進(jìn)行異步數據傳送。SED1353的I/O地址空間分配為＄200000～＄23FFFF。其中SED1353的16 個(gè)8位寄存器地址為＄200000～＄20000F ;顯示存儲器占用128KB地址空間,即＄220000 ～＄23FFFF。

/CS8 允許的地址空間塊大小設置為256KB , 起始地址＄200000。/DSACD1指明外部外圍器件寬度為16 位;可訪(fǎng)問(wèn)管理/ 用戶(hù)級空間;允許進(jìn)行讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。故CS8基址寄存器和選擇寄存器編程為: CSBAR8=＄2005 ;CSOR8=＄7BF0。MC68332與SED1353 的接口電路如圖1 所示。圖1還給出了SED1353與液晶屏LM64P83L 的接口電路。SED1353通過(guò)顯示存儲器的數據總線(xiàn)VD15～VD0 的復位上電設置自己的I/ O 地址。設數值1 表示該端接一個(gè)10kΩ 電阻上拉至高電平,0 表示不接上拉電阻, x 表示任意。故設置VD15 ～VD13 = 001 ;VD12～VD4=000000xxx ;其中VD3～VD0 =1 ,表示16位數據總線(xiàn)、直接訪(fǎng)問(wèn)方式、M68000 時(shí)序及總線(xiàn)高低字節交換。

3.2 地址譯碼GAL 的設計

當MC68332 的字或長(cháng)字數據傳送到SED1353的I/O偶數地址(受對準限制)時(shí),需要使BHE# 、AB0/UDS#同時(shí)低電平有效。單字節傳輸雖然不受對準限制,但單字節數據傳送到SED1353的I/O奇數地址時(shí)(如訪(fǎng)問(wèn)SED1353內部8位寄存器) ,需要使SED1353的BHE#低電平有效,AB0/UDS#高電平無(wú)效;此外,MC68332設置定義的CS8定義的地址空間包括了內部寄存器和顯示存儲器的地址空間,此時(shí)還不能將各自的片選信號分開(kāi)。因此可通過(guò)可編程邏輯器件來(lái)解決這一問(wèn)題,GAL將依據下列等式編程:

IOCS # = ! ( ! CS8 ! A17 ! A16 A15 ! A14 ! A13 ! A12 ! A11 ! A10)
MEMCS#=CS8 　
BHE#=SIZ0 ! A0

4 軟件設計

4.1 MC68332 的硬件初始化程序設計

MC68332 的復位向量和初始化程序駐留在ROM中,在系統復位后MC68332從異常情況向量表中取出向量后在管理方式下執行初始化程序來(lái)定義相關(guān)地址、常數及其他參數。首先進(jìn)行硬件初始化,依次初始化全局寄存器、各模塊和外部設備等。MC68332地址空間的分配如下: 尋址空間的＄000000 ～＄0FFFFF分配為ROM存儲區, ＄100000～＄13FFFF 為SRAM 存儲區, ＄200000～＄23FFFF為顯示存儲區, ＄240000～＄FFDFFF分配給其他外設(如串行通信模塊的MC68HC681等) 。通過(guò)設備BAR 寄存器, 把片上RAM 定位在＄FFE000～＄FFE7FF。通過(guò)設置SIM 模塊的MCR 寄存器,把＄FFF000～＄FFFFFF 存儲區作為模塊寄存器區。硬件初始化完成后,MC68332通過(guò)設置用戶(hù)堆棧指針地址USP、狀態(tài)寄存器SR以及程序計數器PC將控制權交給應用程序。應用程序一般工作在用戶(hù)方式下。本文中液晶顯示系統使用的液晶屏為SHARP 公司的LM64P83L ,STN單色雙屏結構640 ×480 點(diǎn)陣。限于篇幅,只列出SED1353硬件初始化程序清單。