基于PSoC的精簡尺寸型LED點陣系統(tǒng)設(shè)計方案

1.2.5 PSoC 與PC 機之間的通信

PSoC與PC機之間的通信如圖3 所示，采用Si4432無線收發(fā)模塊通信，在這里采用的是Si4432 芯片是Silicon Labs 公司推出的一款高集成度、低功耗、多頻段的EzRadioPRo 系列無線收發(fā)芯片。其工作電壓為1.9~3.6 V,可工作在315/433/868/915 MHz 四個頻段;內(nèi)部集成分集式天線、功率放大器、喚醒定時器、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、64 字節(jié)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)FIFO,以及可配置的GPIO 等。Si4432 在使用時所需的外部元件很少，僅需30MHz 的晶振、幾個電容和電感就可組成一個高可靠性的收發(fā)系統(tǒng)，設(shè)計簡單，且成本低。

Si4432 的接收靈敏度達到-117 dB,可提供極佳的鏈路質(zhì)量，在擴大傳輸范圍的同時將功耗降至最低;最小濾波帶寬達8 kHz,具有極好的頻道選擇性;在240~960 MHz 頻段內(nèi)，不加功率放大器時的最大輸出功率就可達+20dBm,設(shè)計良好時收發(fā)距離最遠可達2km.

Si4432 可適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線RS485/RS232 數(shù)據(jù)通信等諸多領(lǐng)域。

圖3 基于PSoC 的多功能精簡尺寸型LED 點陣系統(tǒng)和PC 機通信的硬件框圖

該系統(tǒng)組成了一個星型網(wǎng)絡(luò)，PC 與多個LED 顯示屏間的通信屬于多機通信。采用主從式結(jié)構(gòu)：主機是PC 機通過查找相應(yīng)的地址控制不同的從機，作為從機的PSoC 控制無線收發(fā)模塊不主動發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，由主機控制并且在一個多機系統(tǒng)中，只有一臺主機即PC 機，各臺從機之間不相互通信，即使要信息交換也必須經(jīng)過主機轉(zhuǎn)發(fā)。最后經(jīng)過無線收發(fā)模塊以數(shù)據(jù)包的形式，發(fā)送到LED 顯示屏。本系統(tǒng)定義的數(shù)據(jù)包格式如下表2 所示：其中，前導碼是0XFFAA55.

數(shù)據(jù)包在傳輸過程中會在每個包的前面加上可設(shè)置好長度的前導碼;接收端為了識別幀的到來，需要前導碼進行幀同步，從而確定收發(fā)系統(tǒng)之間何時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。同步字在前導碼之后，要用設(shè)定好的同步字作為同步模式的標志碼。本系統(tǒng)設(shè)定的同步字為2 個字節(jié)，同步字內(nèi)容為0x2DD4,接收端在檢測到同步字后才開始接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)載荷長度為1 字節(jié)，有效數(shù)據(jù)載荷是用戶所發(fā)送的數(shù)據(jù)。CRC 校驗和由內(nèi)置CRC 校檢。Si4432 內(nèi)部集成有調(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼等功能，從而前導碼、同步字、數(shù)據(jù)載荷長度和CRC校驗和都通過硬件自動加上去的，用戶只需設(shè)定數(shù)據(jù)包的組成結(jié)構(gòu)和部分結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容如前導碼和同步字就可以。

表2 數(shù)據(jù)包格式

1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

利用中斷分時處理的原理構(gòu)成系統(tǒng)主程序和中斷服務(wù)程序。其中主程序如圖4,該主程序不斷的判斷相應(yīng)的flag 是否為1 只要flag 等于1 就通過中斷進入相應(yīng)的子程序。中斷子程序(Timer8 Interrupt)， 作時間間斷、計數(shù)器標志單元為70H、每當?t=100ms 到了就是相應(yīng)的flag 置1.

1.4 主機應(yīng)用程序

應(yīng)用程序如圖5 所示是利用Delphi 開發(fā)編制。

Delphi 是Windows 平臺下簡單、易學、強大、簡便易用和代碼執(zhí)行速度快、高效的可視化開發(fā)環(huán)境(IDE)，其具有所見即所得的可視化界面設(shè)計風格和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計等特點，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

Delphi 提供了良好的界面設(shè)計能力，在PC 串口通信方面也有很強的功能。

圖5 上位機軟件界面之一

1.4.1 取模

顯示漢字必然要用到漢字的點陣字形信息， 也叫做漢字的字模。即漢字字形的數(shù)字化。根據(jù)漢字的顯示清晰度，本應(yīng)用軟件多種字模供用戶選擇。以16×6點陣字模來舉例，每一個字由16 行16 列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256 點陣來表示。

我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個顯示屏不僅可顯示漢字， 也可顯示在256 像素范圍內(nèi)的任何圖形。通過建立位圖的方法來取?？煞奖泔@示各種特殊字符。

取模方式可分成橫向，縱向取模，供用戶選擇。

1.4.2 Delphi 環(huán)境下串口通信實現(xiàn)方法

本系統(tǒng)選用了MSComm 控件，它通過串行端口傳送和接收數(shù)據(jù)為應(yīng)用程序提供基本的串口通信功能，使得程序員不必花費大量的時間去了解較為復雜的API 函數(shù)。本系統(tǒng)：采用的是發(fā)送二進制數(shù)，需要使用Variant變量矩陣，矩陣大小自動調(diào)節(jié)mscomm1.Settings :='9600,N,8,1';//參數(shù)設(shè)置，返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位mscomm1.SThreshold:= 0;//一次發(fā)送所有數(shù)據(jù)mscomm1.PortOpen:=true; // 打開端口mscomm1.RThreshold := 16;//設(shè)置接收多少字節(jié)并產(chǎn)生OnComm 事件，捕獲并處理通信中發(fā)生的事件或錯誤。

2 結(jié)論

采用PSoC 芯片設(shè)計的多功能精簡尺寸型LED 點陣系統(tǒng)的功能強大，硬件設(shè)計簡單，軟件編程只需要調(diào)用API 函數(shù)而且系統(tǒng)可配置可以靈活多變無需外加芯片從而大大提高了性價比。