LPC2132在嵌入式系統中的應用技術(shù)

1. 引言

SoC在醫療器械中應用前景廣闊[1]，LPC2131/2132/2138是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的32/16位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，帶有32kB/64kB/512 kB的嵌入的高速Flash存儲器和8/16/32kB片內靜態(tài)RAM。多達47個(gè)5V的通用I/O口，1個(gè)（LPC2132/2132）或2個(gè)（LPC2138）8路10位A/D轉換器共包含16個(gè)模擬輸入，1個(gè)10位D/A轉換器，可提供不同的模擬輸出（LPC2132/2138）。多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標準UART、2個(gè)高速I(mǎi)2C接口（400kbit/s）、SPITM 和SSP。內部集成實(shí)時(shí)時(shí)鐘等，資源比較豐富，使它們特別適用于工業(yè)控制和醫療等嵌入式系統。本文以LPC2132為例，介紹LPC2132的設計經(jīng)驗與設計技術(shù)。

2. 顯示設計

顯示設計是所有嵌入式系統的重要組成部分之一。顯示器件包括LED、字符LCM、圖形LCM、VFD等，其中圖形LCM（如128x64、 192x64等點(diǎn)陣）可顯示ASCII字符、漢字和圖形，且性?xún)r(jià)比較高，在嵌入式系統中的應用日趨廣泛，雖在MCS-51系列中的設計已非常成熟。但由于 ARM與MCS-51有許多不同之處，其設計方法當然也有差別，下面以L(fǎng)PC2132和192x64點(diǎn)陣LCM為例進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 與液晶顯示模塊(LCM)的硬件接口設計

1） 電平匹配：LPC2132系列操作電壓范圍：3.0~3.6 V，選擇3V的LCM當然沒(méi)有問(wèn)題，但市場(chǎng)上3V的LCM價(jià)格常常比5V貴，而LPC2132的I/O口可承受5V的最大電壓，所以可采用5V的LCM，但需在LCM與LPC2132相連的I/O口上接5V上拉電阻。

2） I/O連接：LPC2132沒(méi)有外部總線(xiàn)，所有I/O口都需要進(jìn)行配置，由內部寄存器決定是輸入還是輸出。其中P0口共有31個(gè)I/O口，P1口有16個(gè) I/O口，而且I/O口的編號不連續（如P0.28與P1.25相鄰），由于編程時(shí)對I/O口采用位操作，所以具體連接時(shí)，可根據硬件電路板布線(xiàn)需求進(jìn)行連接。為提高顯示刷新速度，需檢測LCM內部的忙標志，每次向LCM寫(xiě)數據前，先讀取LCM的狀態(tài)，當狀態(tài)為非忙時(shí)才能寫(xiě)入顯示數據，這樣，要注意動(dòng)態(tài)設置與LCM數據線(xiàn)相連的LPC2132的I/O口方向，而且8個(gè)數據位要用IOSET和IOCLR逐一控制。

3） 液晶背光控制：由于液晶的背光電流需要100多毫安，電壓一般在5V左右，而LPC2132的I/O口驅動(dòng)能力較弱，采用圖1的驅動(dòng)電路，LPC2132能可靠控制背光LED的亮與滅，且對系統無(wú)干擾。

2．2 液晶顯示的軟件設計

LPC2132可采用CodeWarrior進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，由于用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，開(kāi)發(fā)速度比較快。在編寫(xiě)LCM程序時(shí)，先編寫(xiě)硬件驅動(dòng)程序，包括 LCM初始化函數，寫(xiě)LCM數據函數，寫(xiě)LCM命令函數，讀LCM數據函數，讀LCM命令函數，在這些函數的基礎上，編寫(xiě)顯示16x16點(diǎn)陣漢字的函數，設置顯示位置函數等，鑒于篇幅限制，就不在此贅述，下面重點(diǎn)向讀者介紹如何顯示漢字的技巧和提高液晶顯示刷新速度。

在顯示漢字信息時(shí)，需要先用工具軟件提取待顯示漢字的點(diǎn)陣，并將這些點(diǎn)陣信息保存在程序中，如果單純采用C語(yǔ)言，則只能定義數組變量，然后在顯示時(shí)調用所定義的數組變量。但采用這種方法有以下缺點(diǎn)。1）采用數組變量定義字符點(diǎn)陣，將浪費寶貴的RAM資源。2）當顯示內容豐富，需定義的大量的點(diǎn)陣數據時(shí)，造成RAM容量不足。如果采用匯編語(yǔ)言文件與C語(yǔ)言文件混合編程，將字符點(diǎn)陣信息以程序代碼的形式保存，不占用RAM，則可克服上述問(wèn)題。下面以顯示漢字“上?！保?6x16點(diǎn)陣）為例，介紹具體方法：

1） 點(diǎn)陣信息的定義。

建立一個(gè)以s為擴展名的匯編語(yǔ)言文件，文件內容具體如下。

EXPORT shang16x16

EXPORT hai16x16

AREA TTTT,CODE,READONLY

ENTRY;

shang16x16

DCB 0,0,0,0,0,0,255,32

DCB 32,32,32,48,32,0,0,0

DCB 6,16,16,16,16,16,31,16

DCB 16,16,16,16,24,16,0,0

hai16x16

DCB 16,33,198,144,136,247,148,180

DCB 212,148,148,246,132,128,0,0

DCB 2,62,1,0,12,11,8,9

DCB 10,40,56,15,8,0,0,0

END

上面的文件中定義了“上?！钡臐h字點(diǎn)陣信息，將此文件添加到項目文件中，編譯后點(diǎn)陣信息以程序代碼的方式存儲在FLASH中。

2） 點(diǎn)陣信息的申明。

建立一個(gè)以h為擴展名的頭文件，對匯編語(yǔ)言文件中定義的字符點(diǎn)陣信息進(jìn)行申明，以便項目中其他程序可使用定義的點(diǎn)陣信息，例如lattice.h，文件具體內容如下：

extern unsigned char shang16x16[];

extern unsigned char hai16x16[];