基于DSP的嵌入式系統(tǒng)人機接口設(shè)計

　　人機接口是嵌入式控制系統(tǒng)的重要組成部分，用于人機之間實時交換控制系統(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接口的輸入、輸出設(shè)備。這里設(shè)計的人機接口作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成部分，為系統(tǒng)控制和運行監(jiān)測提供方便，而其本身在各種嵌入式控制系統(tǒng)中又具有廣泛的實用性。

　　2 液晶屏顯示功能的實現(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，無需判斷其是否空閑，SED1335能夠隨時準備接受DSP的訪問并按照內(nèi)部時序及時正確傳輸DSP發(fā)送的指令、數(shù)據(jù)。考慮到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、管理電路字符庫及其管理電路，以及產(chǎn)生驅(qū)動時序的時序發(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：

　?。?）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)每個字節(jié)的數(shù)據(jù)都認為是字符代碼，SED1335將使用該字符代碼確定字符庫中字符首地址，再將相應字模數(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點陣塊即文本顯示RAM的一個字節(jié)對應顯示屏上的8×8點陣。

　?。?）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)每個字節(jié)的數(shù)據(jù)直接被送到液晶顯示模塊上，每個位的電平狀態(tài)決定顯示屏上一個點的顯示狀態(tài)，1為顯示，0為不顯示。所以圖形顯示RAM的一個字節(jié)對應顯示屏上的8×1點陣。

　　（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)生器的全部內(nèi)容，同時給出外擴字符發(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

　　考慮到SED1335控制器的特點以及顯示波形對速度的要求，應用并行數(shù)據(jù)總線的方法。而DSP2812的外擴數(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”的外擴地址中，并將數(shù)據(jù)寫入“*******1”的外擴地址中，因此巧妙方便地解決了A0端口的設(shè)定，同時為編程帶來方便。基于上述考慮進行設(shè)計，液晶屏的硬件連接電路如圖1所示。

圖一

　　2.3 液晶屏顯示軟件設(shè)計

　　液晶屏顯示功能是通過向指定的內(nèi)存區(qū)域進行寫操作來實現(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，全面檢測液晶顯示器。

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

　　#pragma DATA_SECTION（LCDCMD，“LCD_CMDFile”）

　　#pragma DATA_SECTION（LCDDATA，“LCD_DATAFile”）

　　然后在CMD中為這兩個數(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)計流程。

圖二

　　尺寸相同的普通串口液晶刷屏速度一般為2~3 s，利用并口外擴數(shù)據(jù)總線設(shè)計方法可將刷屏速度提高到0.5 s，符合設(shè)計要求，若采用匯編語言開發(fā)該設(shè)計，刷屏速度將更快。
3 PS/2鍵盤功能的實現(xiàn)

　　3.1 PS/2接口簡介

　　本設(shè)計采用帶有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，但主機在總線上總是具有優(yōu)先權(quán)，只需將時鐘拉低就可在任何時候抑制來自鍵盤的通訊。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

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

圖三

　　3.3 PS/2接口鍵盤軟件設(shè)計

　　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算機。其中，掃描碼有通碼和斷碼兩種類型。當按下或按住按鍵時，發(fā)送通碼；當釋放按鍵時，則發(fā)送斷碼。每個按鍵分配有唯一的通碼和斷碼，則主機可通過查找唯一的掃描碼測定具體的按鍵。鍵盤上的每個按鍵的通斷碼組成掃描碼集，PS/2接口鍵盤默認使用第二套掃描碼。

　　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個起始位，總為0;8個數(shù)據(jù)位，低位在前；1個校驗位，奇校驗；1個停止位，總為1.為了減小系統(tǒng)開銷，該設(shè)計采用中斷方式，在中斷程序中檢測掃描碼，其部分程序代碼如下：

　　為減小誤碼率，在判斷通碼后再檢測斷碼，使得DSP處理器獲得更準確的判斷。

　　4 結(jié)論

　　本文介紹一種以DSP為核心的嵌入式人機接口設(shè)計，經(jīng)實踐證明，該設(shè)計方案簡沽實用，用途廣泛?；谠撓到y(tǒng)設(shè)計思路，根據(jù)實際需要和處理器特點會有多種設(shè)計方案，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。