以DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)人機(jī)接口設(shè)計(jì)

1 引言

人機(jī)接口是嵌入式控制系統(tǒng)的重要組成部分，用于人機(jī)之間實(shí)時(shí)交換控制系統(tǒng)并返回系統(tǒng)狀態(tài)。嵌入式系統(tǒng)大都采用液晶屏和鍵盤作為人機(jī)接口的輸入、輸出設(shè)備。這里設(shè)計(jì)的人機(jī)接口作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成部分，為系統(tǒng)控制和運(yùn)行監(jiān)測(cè)提供方便，而其本身在各種嵌入式控制系統(tǒng)中又具有廣泛的實(shí)用性。

2 液晶屏顯示功能的實(shí)現(xiàn)

這里采用的液晶顯示器為RT320240B。該顯示器的控制器使用SEIKO EPSON公司生產(chǎn)的SED1335型控制器。DSP訪問SED1335時(shí)，無(wú)需判斷其是否空閑，SED1335能夠隨時(shí)準(zhǔn)備接受DSP的訪問并按照內(nèi)部時(shí)序及時(shí)正確傳輸DSP發(fā)送的指令、數(shù)據(jù)?？紤]到RT320240B是大屏幕液晶顯示器，顯示數(shù)據(jù)采集波形需較快的屏幕刷新速度，這里采用并行數(shù)據(jù)發(fā)送方式，從而在硬件設(shè)計(jì)上提高液晶屏幕的刷新速度。

2．1 SED1335控制器

SED1335型液晶顯示控制器由振蕩器、功能邏輯電路、顯示RAM、管理電路字符庫(kù)及其管理電路，以及產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)時(shí)序的時(shí)序發(fā)生器組成。振蕩器工作頻率在1～10 MHz范圍內(nèi)可選。SED1335的顯示RAM具有以下特性：

(1)文本顯示特性 顯示RAM區(qū)專用于文本方式顯示，該顯示RAM區(qū)每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都認(rèn)為是字符代碼，SED1335將使用該字符代碼確定字符庫(kù)中字符首地址，再將相應(yīng)字模數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示模塊。在液晶屏上出現(xiàn)該字符的8×8點(diǎn)陣塊即文本顯示RAM的一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)顯示屏上的8×8點(diǎn)陣。

(2)圖形顯示特性顯示RAM區(qū)專用于圖形方式顯示，該顯示RAM區(qū)每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)直接被送到液晶顯示模塊上，每個(gè)位的電平狀態(tài)決定顯示屏上一個(gè)點(diǎn)的顯示狀態(tài)，1為顯示，0為不顯示。所以圖形顯示RAM的一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)顯示屏上的8×1點(diǎn)陣。

(3)字符發(fā)生器SED1335管理內(nèi)存字符發(fā)生器CGROM，該字符發(fā)生器固化160種5×7點(diǎn)陣字符的字模SED1335，由于SED1335僅能處理8位字符代碼，所以一次最多只能顯示及建立256種字符并在SED1335的字符表中給出內(nèi)部字符發(fā)生器的全部?jī)?nèi)容，同時(shí)給出外擴(kuò)字符發(fā)生器的字符代碼范圍80H～9FH和E0H～FFH，共64種。

2．2 液晶屏顯示硬件電路設(shè)計(jì)

考慮到SED1335控制器的特點(diǎn)以及顯示波形對(duì)速度的要求，應(yīng)用并行數(shù)據(jù)總線的方法。而DSP2812的外擴(kuò)數(shù)據(jù)總線剛好符合并行傳輸數(shù)據(jù)需要。I／O數(shù)據(jù)緩沖接口A0選用外擴(kuò)地址總線的最低位地址總線A0，通過XINTF，將指令碼寫入“*******1”的外擴(kuò)地址中，并將數(shù)據(jù)寫入“*******1”的外擴(kuò)地址中，因此巧妙方便地解決了A0端口的設(shè)定，同時(shí)為編程帶來(lái)方便?；谏鲜隹紤]進(jìn)行設(shè)計(jì)，液晶屏的硬件連接電路如圖1所示。

2．3 液晶屏顯示軟件設(shè)計(jì)

液晶屏顯示功能是通過向指定的內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行寫操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過讀指令讀取顯示緩存區(qū)中的內(nèi)容，并與寫入數(shù)據(jù)相比較，就可有效地檢測(cè)顯示器緩存區(qū)RAM功能，結(jié)合各種SED1335控制器所提供的指令，全面檢測(cè)液晶顯示器。

結(jié)合DSP自身特點(diǎn)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件電路，在編寫軟件程序時(shí)首先要定義數(shù)據(jù)段LCDCMD、LCDDATA，并在主程序中進(jìn)行說明：

#pragma DATA_SECTION(LCDCMD，“LCD_CMDFile”)

#pragma DATA_SECTION(LCDDATA，“LCD_DATAFile”)

然后在CMD中為這兩個(gè)數(shù)據(jù)段分配地址：

LCD DATA：origin=0x0080000，length=0x00001

LCD CMD：origin=0x0080001，length=0x00001

圖2為液晶屏顯示軟件設(shè)計(jì)流程。

尺寸相同的普通串口液晶刷屏速度一般為2～3 s，利用并口外擴(kuò)數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)方法可將刷屏速度提高到0．5 s，符合設(shè)計(jì)要求，若采用匯編語(yǔ)言開發(fā)該設(shè)計(jì)，刷屏速度將更快。

3 PS/2鍵盤功能的實(shí)現(xiàn)

3．1 PS／2接口簡(jiǎn)介

本設(shè)計(jì)采用帶有PS/2接口的掃描式鍵盤。PS／2接口鍵盤遵循雙向同步串行協(xié)議，但主機(jī)在總線上總是具有優(yōu)先權(quán)，只需將時(shí)鐘拉低就可在任何時(shí)候抑制來(lái)自鍵盤的通訊。物理PS/2接口是兩類連接器中的一種，5引腳的DIN或6引腳的mini-DIN，目前常用的連接器為mini-DIN6引腳插頭，17鍵小鍵盤也是該連接器。

3．2 PS/2接口硬件電路設(shè)計(jì)

PS/2接口只需2根數(shù)據(jù)線，連接簡(jiǎn)單，圖3為PS／2接口硬件連接電路。

3．3 PS／2接口鍵盤軟件設(shè)計(jì)

DSP處理器監(jiān)控按鍵矩陣，若發(fā)現(xiàn)有按鍵被按下釋放或按住，將發(fā)送掃描碼信息包到計(jì)算機(jī)。其中，掃描碼有通碼和斷碼兩種類型。當(dāng)按下或按住按鍵時(shí)，發(fā)送通碼；當(dāng)釋放按鍵時(shí)，則發(fā)送斷碼。每個(gè)按鍵分配有唯一的通碼和斷碼，則主機(jī)可通過查找唯一的掃描碼測(cè)定具體的按鍵。鍵盤上的每個(gè)按鍵的通斷碼組成掃描碼集，PS／2接口鍵盤默認(rèn)使用第二套掃描碼。

鍵盤遵循一種每幀包含11位的串行協(xié)議，這些位分別為：1個(gè)起始位，總為0；8個(gè)數(shù)據(jù)位，低位在前；1個(gè)校驗(yàn)位，奇校驗(yàn)；1個(gè)停止位，總為1。為了減小系統(tǒng)開銷，該設(shè)計(jì)采用中斷方式，在中斷程序中檢測(cè)掃描碼，其部分程序代碼如下：

4 結(jié)論

本文介紹一種以DSP為核心的嵌入式人機(jī)接口設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)沽實(shí)用，用途廣泛?；谠撓到y(tǒng)設(shè)計(jì)思路，根據(jù)實(shí)際需要和處理器特點(diǎn)會(huì)有多種設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合BIOS系統(tǒng)的開發(fā)將使多任務(wù)間的調(diào)度更方便。