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DSP与智能彩色液晶显示器接口设计
摘要：文中提出了一种基于DSP控制的智能彩色液晶显示器的接口设计方案。介绍了智能彩色液晶显示器VK63的原理与使用方法，讨论了TMS320F24O核心DSP控制器与智能彩色液晶显示器的串、并行两种通讯的软、硬件设计方案通过软件编程解决了高速DSP与低速外部设备之间的通信问题。
关键词：DSP；LCD；串行；并行；通讯；VK63
近年来，随着低价格、高性能DSP芯片的出现，DSP已越来越多地被应用于高速信号采集、语音处理、图像分析处理等领域中，并显示出巨大的优越性。智能彩色液晶显示器具有显示直接美观、便于操作的特点，被用作各种便携式系统的显示前端。它一般采用工业级的高频CPU可以自行对接收的命令和数据进行处理因而能够提高用户端接口的软件开发效率。
一般的液晶显示往往采用单片机控制但在系统需要大量高速实时数据的情况下，单片机由于受处理速度的限制就显得力不从心而且一般的液晶显示仍采用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形，而这又增加了软件开发的难度。为了解决这些问题，本文将提出一种基于DSP控制的智能彩色液晶显示器的接口设计方法，从而有效地解决了上述问题。
１ 智能彩色液晶显示器ＶＫ６３简介
智能彩色液晶显示器（以下简称LCD）VK63它具有体积小、功耗低、无辅射、寿命长、超薄、防振及防爆等特点。该显示器的显示颜色为256色，可显示字符为ASC11的二级字库，中文显示为15行×20列，图形点阵320×RGB×240。
该LCD采用大规模门阵列集成电路，从而避免了用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形，减轻了软件开发人员的负担，提高开发效率；由于采用全数字化设计，因而显示稳定可靠，抗强电磁干扰；该LCD采用工业级的CPU(89C51)，机内配置有二级字库，可通过串口或三态数据总线并口接收控制命令数据，并自行对接收的命令和数据进行处理，以实时显示用户所要显示的各种曲线、图形和中西文字体。其原理框图如图１所示。
LCD的命令码为十六进制码格式，每个命令均以十六进制码的“1B”开头，后面为命令代码和所需要的参数。其中ＸＨ表示Ｘ坐标的高８位，ＸＬ表示Ｘ坐标的低８位，ＹＨ表示Ｙ坐标的高８位，YL表示Ｙ坐标的低８位。
LCD的图形方式以光点为最小点阵显示单位，每个光点包含RGB三个色点。字符方式以８×16点阵为最小显示块单位。西文字符占一个显示块，16×16点阵的汉字占两个显示块。本机每显示一个字符或汉字后光标自动右移一个字符或汉字位,所以在同一行里顺序写入汉字或字符时不用再加光标定位命令，即可连续送入内码。
如图形操作为画一实心矩形，那么，其命令代码为：１Ｂ ４１ ｃｏｌｏｒ ＸＨ１ ＸＬ１ ＹＨ１ ＹＬ１ ＸＨ２ ＸＬ２ ＹＨ２ ＹＬ２，其中，ｃｏｌｏｒ为颜色代码，Ｘ１ Ｙ１为左上角坐标，Ｘ２ Ｙ２为右下角坐标。其具体操作是以点（Ｘ１，Ｙ１）为左上角坐标，以点（Ｘ２，Ｙ２）为右下角坐标，使用指定的颜色画实心矩形。
２ DSP与LCD的串行通讯设计
２．１ 串行通讯的硬件设计
LCD选用标准ＲＳ－２３２通讯接口，按串口方式工作。一帧信息为１０位，内含１位起始位（０），８位数据位（先低位后高位），１位停止位（１）。
为了提高通讯速度，显示器内设置了一个１２８字节的输入缓冲区。发送数据前应先检查ＤＴＲ信号（ＲＳ232电平），若ＤＴＲ为负电平（对应ＣＯＭＳ高电平），则表示缓冲区满，要等到ＤＴＲ信号变为正电平（对应ＣＯＭＳ低电平）后再发送数据。如果每组的数据量少于128字节，同时每组之间又有足够的间隔，则不用判断ＤＴＲ信号就可连续发送数据。图２所示是其硬件接口原理框图。
２．２ 串行通讯软件设计
此设计是一个具体工程项目(无功与谐波补偿装置)的液晶显示部分程序,主要完成显示“系统是否投入工作以及工作是否正常”的各种彩色图形曲线和文字，其中显示标志寄存器和ＣＯＵＮＴ数据寄存器的值都由相关应用程序给定。通过设置等待寄存器ＷＳＧＲ(赋值为０)和检测Ｉ／Ｏ的ＤＴＲ信号可以防止数据发送丢失,从而实现高速DSP与外部低速LCD的通信。由于篇幅有限，这里只给出了串行初始化和数据发送部分的程序。其程序流程框图如图３所示。
１)串行通讯初始化程序
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ０Ｈ ;设置串行通讯口各寄存器
ＳＰＬＫ ＃ ００１７Ｈ,ＳＣＩＣＣＲ ;ＳＣＩ使能,空闲线唤醒模式,８位数据,无奇偶校验位
ＳＰＬＫ ＃ ００１３Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ１ ;接收、发送、内部时钟使能，ＳＬＥＥＰ＝０
ＳＰＬＫ ＃ ００００Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ２ ;接收和发送中断禁止
ＳＰＬＫ ＃ ００００Ｈ,ＳＣＩＨＢＡＵＤ
ＳＰＬＫ ＃ ００８２Ｈ,ＳＣＩＬＢＡＵＤ ;波特率为９６００
ＳＰＬＫ ＃ ００２０Ｈ,ＳＣＩＰＣ２ ;设置ＳＣＩＴＸＤ为串行发送功能,ＳＣＩＲＸＤ为Ｉ／Ｏ口功能
ＳＰＬＫ ＃００３３Ｈ,ＳＣＩＣＴＬ１ ;串口初始化完成
ＬＡＲ ＡＲ０,＃ＳＣＩＴＸＢＵＦ ;发送缓冲寄存器地址
２)数据串行发送程序
ＳＣＩＳＳ:
ＬＤＰ ＃０Ｅ０Ｈ
ＢＩＴ ＳＣＩＰＣ２,ＢＩＴ３ ;检测ＤＴＲ信号,判断输入缓冲区是否满
ＢＣＮＤ ＳＣＩＳＳ,ＴＣ ;若缓冲区满,继续查询等待
ＬＤＰ ＃４Ｈ ;ＤＰ指向用户定义数据页４(０２００Ｈ－０２８０Ｈ)
ＬＡＣＬ ＳＣＩＴＥＭＰ
ＭＡＲ ＊,ＡＲ０ ;数据送ＳＣＩＴＸＢＵＦ发送缓冲区
ＳＡＣＬ ＊
ＸＭＩＴ_ＲＤＹ:
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ０Ｈ
ＢＩＴ ＳＣＩＣＴＬ２ＢＩＴ７ ;判发送器是否空
ＢＣＮＤ ＸＭＩＴ_ＲＤＹ,ＮＴＣ
ＲＥＴ
３ DSP与LCD的并行通讯设计
３．１ 并行通讯硬件设计
LCD自身具有一个三态数据总线并口（并口为ＣＯＭＳ电平），可以同主机进行通讯。它的外部有１２条线同DSP相连，即Ｄ０～Ｄ７、ＷＲＣＳ、ＢＵＳＹ、ＩＮＴ和ＧＮＤ。其中ＷＲＣＳ为片选信号和写信号的逻辑或非，上升沿有效。ＢＵＳＹ信号为高（ＣＯＭＳ电平）表示忙。ＩＮＴ为中断申请信号，低电平有效。图４所示是其并行接口的硬件原理图。图５所示是LCD的时序图。其中ＴＷ为ＷＲＣＳ信号的脉冲宽度，ＴＳＵ为数据建立时间，ＴＨ为数据保持时间。这些参数的具体要求为：
ＴＷ不小于１６ｎｓ；ＴＳＵ不小于１２ｎｓ；Ｔ大于０ｎｓ ；ＴＨ不小于５ｎｓ；ＴＩ不小于２μｓ。
３．２ 并行通讯软件设计
并行通讯的编程思想与串行通讯软件的设计基本相同。但并行通讯是通过设置等待寄存器ＷＳＧＲ赋值为０和检测ＩＯＰＣ５的ＢＵＳＹ忙信号来防止发送数据丢失，以实现高速DSP与外部低速ＬＣＤ的通信。图３所示的流程图也适用于并行通讯。
１)并行通讯初始化程序
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＯＣＲＢ
ＡＮＤ ＃ ００ＣＦＨ ;ＩＯＰＣ(４－５)配置为一般Ｉ／Ｏ功能
ＳＡＣＬ ＯＣＲＢ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＯＲ ＃ １０００Ｈ ;ＩＯＰＣ４口为输出方式
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＡＮＤ ＃ ０ＤＦＦＦＨ ;ＩＯＰＣ５口为输入方式
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
２)数据并行发送程序
ＳＣＩＳＳ:;判断ＩＯＰＣ５口的ＢＵＳＹ信号是否忙
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＬＤＰ ＃ ４Ｈ
ＳＡＣＬ ＢＵＳＹＤＡＴＡ
ＢＩＴ ＢＵＳＹＤＡＴＡ,ＢＩＴ５
ＢＣＮＤ ＳＣＩＳＳ, ＴＣ ;若ＢＵＳＹ为高,继续查询等待
ＬＤＰ ＃ ４Ｈ ;若ＢＵＳＹ为低, 把数据送到端口８０００Ｈ．
ＯＵＴ ＰＡＲＡＬＴＥＭＰ,８０００Ｈ
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＡＮＤ ＃ ０ＦＦＥＦＨ ;将ＩＯＰＣ４口的ＩＮＴ信号置低
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＲＰＴ ＃ ５０ ;延时２．５μｓ
ＮＯＰ
ＬＤＰ ＃ ０Ｅ１Ｈ
ＬＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＯＲ ＃００１０Ｈ ;将ＩＯＰＣ４口的ＩＮＴ信号置高
ＳＡＣＬ ＰＣＤＡＴＤＩＲ
ＲＥＴ
４ 结束语
本文提出的基于DSP控制的智能彩色液晶显示器接口设计能够很好地解决高速DSP与外部低速设备的通信问题，本设计尝试采用了串行和并行两种通讯方案，其中前者DSP只需用３根线即可实现数据串行通信,因而节约了DSP的外部资源,虽然传输速度稍低,但能满足大多数实际工程的需要而后者采用并行通讯虽然数据传输速度较快,但会受到LCD所带ＣＰＵ(８９Ｃ５１)解释命令速度的限制,虽然液晶显示速度比前者稍快２０％左右,但要占用DSP外部资源的12根线。通过对上述两种方案的比较,最终设计项目采用了串行通讯方案,并在实际应用中取得了很好的效果
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