基于TMS320F2812的液晶顯示的設(shè)計(jì)

引言

近年來，DSP芯片在高速數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320F2812是美國德州儀器公司（TI公司）專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)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、哈佛總線結(jié)構(gòu)，高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達(dá)150MHZ（時(shí)鐘周期6.67ns）；具有外部存儲(chǔ)器接口XINTF，可擴(kuò)展多達(dá)1MB的存儲(chǔ)空間。但是這種高速器件與慢速外設(shè)之間的接口產(chǎn)生了問題。一般來說，DSP與慢速外設(shè)的接口訪問有兩種方式：直接訪問方式和間接訪問方式。間接訪問是用DSP的數(shù)字I/O口來控制慢速外設(shè)，用軟件編程來模擬外設(shè)的接口時(shí)序，加入相應(yīng)的等待延時(shí)來實(shí)現(xiàn)；而直接訪問是將慢速外設(shè)與DSP特定的XINTF區(qū)相連，通過增加相應(yīng)的內(nèi)部等待狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)時(shí)序上的匹配。TMS320F2812有多達(dá)56個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途雙向數(shù)字I/O口，本文將利用這些I/O口，通過軟件編程模擬慢速液晶控制器ST7920的讀寫時(shí)序，實(shí)現(xiàn)與液晶通信。

1 FYD12842-0402B液晶顯示模塊簡介

點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是一種集顯示、控制與驅(qū)動(dòng)為一體的顯示器件,在設(shè)計(jì)中我們采用的是成都市飛宇達(dá)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的液晶顯示模塊FYD12864-0402B，內(nèi)置ST7920液晶控制器。

FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為128 64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集，強(qiáng)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單、方便的操作指令，還可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面；其內(nèi)置了DC~DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)電壓,無需片選信號(hào)，簡化了軟件設(shè)計(jì)。

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

2 TMS320F2812與ST7920的硬件接口設(shè)計(jì)

2.1 間接硬件接口設(shè)計(jì)

TMS320F2812與ST7920的間接硬件接口設(shè)計(jì)如圖1所示。ST7920并、串口方式可選，當(dāng)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(yīng)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(fù)位引腳，低電平有效。V0與VOUT以圖1中方式相連可以調(diào)節(jié)LCD的對(duì)比度。本設(shè)計(jì)用TMS320F2812的GPIOA0~7作為數(shù)據(jù)接口，GPIOB0、GPIOB1分別與RS、R/W相連作為控制信號(hào)，其具體控制功能如表1所示。E為ST7920的使能信號(hào)，將其與GPIOB2相連，E=1時(shí)，配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令；當(dāng)E=1 時(shí)，配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令。

圖1 TMS320F2812與ST7920的硬件接口電路

另外，在本設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換。

2.2 DSP與ST7920的軟件接口設(shè)計(jì)

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向液晶模塊寫數(shù)據(jù)和指令的操作。這些操作的實(shí)現(xiàn)是參考液晶模塊的時(shí)序圖，產(chǎn)生滿足這些時(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，讀寫操作是由使能信號(hào)E完成的，因此，在軟件設(shè)計(jì)中關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)出合理的E信號(hào)，以滿足ST7920的讀/寫時(shí)序。要實(shí)現(xiàn)對(duì)ST7920的正確讀寫必須使F2812的I/O口模擬時(shí)序注意滿足以下條件：

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

（2） 在寫操作時(shí)IOPA0~IOPA7的數(shù)據(jù)必須在E信號(hào)變?yōu)榈碗娖角氨３?0ns以上

（3） 在讀、寫兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的間隔必須大于1200ns。

此外，ST7920有內(nèi)部標(biāo)志忙標(biāo)志BF，BF=1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)；BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。因此，在送出一個(gè)指令前需檢查BF標(biāo)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的時(shí)間，等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成。從程序的可移植性和通用性方面考慮，本設(shè)計(jì)選用了C語言進(jìn)行軟件模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。另外，在軟件的編寫上采用了結(jié)構(gòu)體、共用體的方法，以結(jié)構(gòu)體成員的形式來訪問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(xiàn)了對(duì)寄存器位域的獨(dú)立訪問，為寄存器提供了更加靈活和高效的訪問手段，也大大提高了代碼的可讀性、可靠性和可維護(hù)性。現(xiàn)給出程序如下：

void writeINS (int INS ) //DSP向液晶寫入命令

{

checkBF（）；//測(cè)試BF位是否忙

EALLOW；

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

EDIS；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=0；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=0；//寫指令到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，指令寫入LCD

}

void writeDATA(int data) //向液晶寫入數(shù)據(jù)

{

checkBF（）；//測(cè)試BF位是否忙

EALLOW；

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

EDIS；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB0=1；

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB1=0；//寫數(shù)據(jù)到LCD，RS=1，R/W=0

GpioDataRegs. GPADAT.all=data；//輸出數(shù)據(jù)

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

Delay1（）；//延時(shí)140ns以上

GpioDataRegs. GPBDAT.bit.GPIOB2=0；//E=0，數(shù)據(jù)寫入LCD

}