基于DSP的液晶显示器接口设计及控制实现.pdf

1/7 基于 DSP 的液晶显示器接口设计及控制实现 日期：2008-2-29 来源：国外电子元器件 作者：曾 伟，廖力清，陈华星 字体：大中小 摘要：介绍 TMS320LF2407 型 DSP 的主要特点和 LCM320240 液晶显示模块的基本使用方法。在此基础上讨论了 DSP 与液晶显示屏之间采用数字 I/0 口模拟时序的硬件接口设计方案，给出了基于 C 语言具体的实现方法，最终实现了 DSP 与 LCM320240 的良好接口，并在实际系统应用中取得了成功。同时，可为其他 DSP 与 LCD 的接口设计和控制实现提供参考。关键词：TMS320LF2407；LCM320240；C 语言；接口；DSP；LCD 1 引言 DSP 即数字信号处理器，是一种特别适用于数字信号处理运算的微处理器，速度快，功能强，广泛应用于图形图像处理、语音处理、仪器仪表、通信、多媒体及军事等领域。液晶显示器由于具有功耗低、价格低、驱动电压低、接口方便、使用寿命长等特点以及优越的字符和图形显示功能，在各种图形显示、人机交互中得到广泛应用。本文将给出 TMS320LF2407 型 DSP(以下简称 DSP)控制青云公司生产的 LCM320240液晶显示屏的软硬件设计实例，说明如何通过 DSP 控制液晶显示模块。同时，由于程序采用系统设计 C 语言，因此对其他型号的 DSP 与 LCD 接口设计和控制实现也有一定的参考价值。2 TMS320LF2407 主要特点 TMS320LF240 x 系列是 TMS320C2000 家族中最新、功能强大的 DSP，其中 LF2407是最具有革命性的产品，是一款集成度较高、性能较强的 DSP，采用高性能静态 CMOS 技术，使得供电电压降为 3.3V，减少了控制器的损耗；30 MI/s 的执行速度使得指令周期缩短到 33 ns从而提高了控制器的实时控制能力；具有多达 41 个通用、双向的数字 I/O 引脚，能方便地实现各种 I/O 操作；与现存 240 xDSP 控制器代码兼容，并且外设集成度更高、程序存储器容量更大、A/D 转换速度更快。3 LCM320240 液晶显示器简介 LCM320240 是青云公司生产的 320 x240 点阵 LCD 模块。内含 7 602 个简体中文字型，支持 4/8 位 6800/8080 MPU 接口，工作电源(3.3 V)与 DSP 兼容。本设计中采用 6800 时2/7 序，8 位数据并行方式。LCM320240 工作在两种不同的显示模式。文字显示模式。内建 512 KB 的 16x16 中文显示字型 ROM(Font ROM)，存储 7 602 个标准 GB 码的简体中文。每个简体中文汉字由两个 8 位代码组成，对应关系参见 LCM320240 中文代码表。通过将汉字所对应的两个 8 位代码写入资料寄存器，就可以将对应汉字显示在当前光标处，汉字大小为 16x16。绘图显示模式。它是以字元映射(bit map)方式在 Display RAM 上填入图形资料。当所要显示的汉字大小不为 16x16 时，可以将 LCD 设置为绘图模式，通过字模提取软件得到所需大小的汉字字码表，再在 LCD 上以绘图方式显示。通过控制其指令寄存器FD实现 LCD 在这两种不同模式之间切换。对 LCM320240 的操作实质上就是通过控制 RS 引脚对指令寄存器和资料寄存器进行相应的读写操作。4 接口的硬件设计 DSP 经常会对读写周期较慢的输入/输出设备(如液晶显示模块、打印机、键盘等)进行访问，通常用以下两种方法来解决 DSP 与这些慢速设备之间的输入/输出时序匹配问题。直接访问。直接访问方式是将 DSP 的读写信号线与慢速设备接口控制板引出的读写信号线直接相连，时序由 DSP 内部读写逻辑控制。由于慢速外设的读写周期相对 DSP 较慢，要使两者的时序匹配，还必须进行一些时序方面的控制处理。一种处理方法是软件编程等待状态发生器，将外部总线周期扩展到数个机器周期。由于受硬件条件的限制，这种扩展通常也是有限的，TMS320C2000 系列 DSP 最多只能扩展到 7 个机器周期。另一种处理方法是利用 DSP 的 READY(外部设备准备就绪)引脚，通过硬件扩展实现外部状态自动等待，从而使 DSP 与慢速设备之间的时序匹配。虽然可以将总线周期扩展到任意个机器周期，但是需要进行硬件扩展，增加了系统设计的复杂度。间接访问。用 DSP 的数字 I/0 间接控制慢速设备，通过软件控制 DSP 的 I/O 口来实现与慢速设备的时序匹配。此种方式无需硬件扩展即可实现与任意时序慢速设备之间的时序匹配。本设计采用间接访问方式来实现 DSP 与 LCM320240 之间的时序匹配。接口电路如图 1所示。3/7 图中电阻大小均为 2 k。SLK，SLA 分别为 LED 背光源正负极；Vdd，Vss 分别为 LCD 的电源和地；CSl，CS2 为 LCD 片选信号，当 CSl 为低，CS2 为高时，LCM320240 处于就绪状态，随时可接受指令。LCM320240 的 DB0-DB7 与 DSP 的 IOPB0-IOPB7 相连，实现数据传送；IOPE0 与 RS 相连，当 RS 为高时，DSP 存取指令寄存器，而当 RS 为低时，DSP 存取资料寄存器。IOPEI 与 WR(R/W)相连，当 LCM320240 为 6800 系列时序时，此引脚为读取/写入信号，高电平时表示读取的动作，低电平时表示写入的动作；I0PE2 与RD(E)相连，当为 6800 时序时，EN 为使能信号，高电平有效；IOPE5 设置为输入方式，与 BUSY 相连，当 BUSY 引脚为高电平时，控制器无法被存取，DSP 必须在对控制器做存取前确定该引脚为低电平才可对 LCM320240 进行操作；I0PE6 设置为输入方式，与 INT相连，此引脚可设成高或低电平触发，当光标 Segment 位址寄存器(CPXR)与 Segment 中断位址寄存器(INTX)值相同，或光标 mon 位址寄存器(CPYR)与 mon 中断位址寄存器(INTY)值相同时，发生中断，触发该引脚；IOPE7 与 RST 相连，当 IOPE7 设置为低电平，且持续时间不小于 LCM320240 规定的最小时间 100ms 时，LCM320240 复位；VOUT 为液晶模块的负电压输出，LCD V0 为 LCD 的工作电压(调节 LCD Vo 的值可以调节显示对比度)，通过调节可变电位器，可以调节液晶屏的显示对比度。5 软件控制实现 DSP 可以采用汇编语言或 C 语言作为开发语言进行程序设计，但考虑到系统的可移植性4/7 和软件的可读性，本文以 C 语言作为开发语言，介绍 DSP 与 LCM320240 之间控制程序的实现。首先解决 TMS320LF2407 与 LCM320240 之间的时序匹配。时序匹配是 DSP 控制 LCM320240 最关键也是最基本的问题，其本质就是如何编写控制程序对 LCM320240 的指令寄存器和资料寄存器进行读写操作。LCM320240 所采用的 6800 时序图如图 2 所示。LCM320240 接口时序如表 1 所示。根据 LCM320240 的时序图和时序表便可以编写与时序匹配的 DSP 控制程序。以写指令寄存器和写资料寄存器程序为例，程序源代码如下：5/7 6/7 7/7 其次，进行系统初始化设置，包括 DSP 和 LCD 的初始化。DSP 初始化主要完成 DSP与 LCD 相连的 I/O 口的功能配置；LCD 的初始化主要完成对 LCD 工作方式和显示模式的设置，需要特别指出：在 LCD 初始化中应对 LCD 进行一次复位操作，为后续对 LCD 进行操作程序做好准备(源代码略)。最后，在完成系统初始化后，根据实际系统的需要，通过调用已经编译好的时序匹配的LCM320240 控制程序来完成对实际系统程序的编写。6 结束语 文中介绍的 DSP 控制 LCM320240 的软、硬件实现方法已在便携式检测仪中得到应用，运行效果良好。同时，本文所用程序采用 C 语言编写，具有较高的可移植性，对其他类型的 DSP 与 LCD 之间的软、硬件实现具有一定的参考价值。