一种DSP系统中液晶显示方法的设计

2007年7月内蒙古大学学报(自然科学版)Jul.2007第38卷第4期Journ al of Inn er M ongolia Univer sity Vol.38No.4 文章编号:1000-1638(2007)04-0439-06一种DSP系统中液晶显示方法的设计白凤山,王慧超(内蒙古大学理工学院电子工程系,呼和浩特010021)摘要:在以DSP芯片为核心的测量系统中经常采用液晶来显示数据处理结果,由于速度上的差异需要合理设计匹配接口,给出了一种采用单片机89C2051作为高速DSP与液晶模块间的缓冲接口设计方法.利用异步通信芯片T L16C550实现D SP芯片T M S320V C5402与89C2051之间串行通信,并由89C2051对液晶模块进行控制显示.这样既保证了DSP的高速数据处理能力,又简化了液晶显示控制,是一种有效的解决方案.关键词:串口通信;T M S320V C5402;T L16C550;89C2051;液晶中图分类号:T N314 文献标识码:A引　言 TM S320VC5402是T I公司的定点数字信号处理芯片,是一种特殊结构的微处理器.为了达到快速进行数字信号处理的目的,采用程序与数据分开的总线结构、流水线操作、单周期完成乘法的硬件乘法器以及一套适合数字信号处理的指令集等技术,因此广泛用于一些以DSP芯片为核心的信号测量处理系统中,而数据处理结果需要以图形或字符形式在液晶模块上显示.由于DSP处理速度要远远高于常规液晶模块的显示速度,因此若将DSP芯片直接与液晶模块连接,DSP需要增加若干等待周期,这样就降低了DSP的效率,同时占用了较多的IO口资源.单片机价格低,性能可靠,与液晶模块接口简单、控制容易,因此利用单片机作为DSP与液晶模块的接口是一种有效的解决方法,系统结构如图1所示.图1　系统结构图Fig.1　Structure diagram of the sy stem1　V C5402与C2051串行通信及液晶模块接口电路设计〔1,2〕1.1　VC5402与C2051串行通信接口电路本设计中DSP芯片5402利用串口通信方式与单片机2051通信.对T I的T MS320系列的DSP来说,设计串口的方法一般有两种:(1)利用通用I/O口线XF和BIO来构成串口,由软件设计波特率,在DSP不繁忙的情况下往往采用这种方法;(2)利用UART(通用异步收发器)来进行串行通信,DSP只需通过UA RT提供的接口来编程,就可以实现串行通信.为了达到高速通信和减轻DSP负担,采用第二种方法,利用异步通信芯片T L16C550实现与单片机的异步串行通信.1.1.1　异步通信芯片T L16C550〔3〕　TL16C550是T I公司的异步通信芯片,它具有以下主要特点:最收稿日期:2007-05-18基金项目:内蒙古大学“513”人才基金作者简介:白凤山(1963～),男(蒙古族),呼和浩特市人,副教授,硕士,研究方向为通信工程.高可达1M 的波特率,且波特率发生器可编程设定;由软件设定FIFO 以减少CPU 中断;有可编程的串行数据发送格式:数据位长度为5、6、7、8;具有奇、偶校验或无校验模式;停止位长度为1、1.5、2.TL 16C 550内部共有11个寄存器,这些寄存器分别用于实现通信参数的设置、对线路及M ODEM 的状态访问、数据的发送和接收及中断管理等功能.表1描述了访问这些寄存器时锁存器访问位DLAB(线路控制寄存器LCR 的最高位bit7)和A 0、A1、A 2的状态.表1　TL 16C 550片内寄存器Table 1　TL 16C 550onchip registerD L AB A 2A 1A 0初访问的寄存器0L L L 接收保持/发送缓存寄存器RBR /T HR0L L H 中断允许寄存器IER x L H L 中断识别寄存器I IR x L H L FI FO 控制寄存器F CR x L H H 线路控制寄存器L CR x H L L M ODEM 控制寄存器M CR x H L H 线路状态寄存器L SR x H G L M O DEM 状态寄存器M SRx H H H 高速暂存器SCR 1L L L 波特率因子寄存器低位DL L 1LLH波特率因子寄存器高位DL H1.1.2　VC5402与2051串行通信硬件电路　VC5402与2051串行通信的硬件电路如图2所示.TL 16C 550是一款5V 和3.3V 均可以供电的芯片,本例中采用3.3V 供电,这样其外部接口可以与DSP 直接相连.T L 16C 550的CS 0和CS 1都接高电平,CS 2#接VC 5402的I /O 空间经过逻辑单元译码产生的片选信号UART CS .当XIN 、XOUT 端外接1.8432M Hz 晶振时,VC 5402以9600的波特率与单片机通信,diviso r =XIN 频率÷(波特率×16)=12,所以波特率因子寄存器的低位设为0CH,高位设为00H.T LC16C550的数据线D0～D7直接与VC5402的D0～D7数据线相连,TL16C550的片内寄存器选择线接VC5402的A0～A2.图2　显示接口电路原理图Fig.2　Schematic o f display int erface cir cuits利用RXRDY#和T XRDY#引入外部中断,从而系统工作在中断方式,RXRDY#和T XRDY#440内蒙古大学学报(自然科学版)2007年由逻辑单元译码和VC5402的中断相连,可以选择中断0到中断4.VC5402也可向TL16C550产生中断UART INT .1.1.3　UART 控制信号产生〔4〕　本系统上所有外设的逻辑控制信号均由一片Xilinx 公司的可编程逻辑芯片XC95108译码产生,图3仅列出U ART 部分仿真原理图,仿真结果如图4所示.高位地址A0-A3、A15-A19经过译码器和IS #、PS #、DS #组成U ART 模块的片选信号,用来分配地址,IOST RB 、M STRB 、R/W#组成UART 模块的读写信号,用来控制模块的输入输出,U ART 的IO 端口地址分配为:0x 0008～0x 000F (共8个地址供选择UART 的各个寄存器).1.2　C2051与液晶模块接口电路设计本设计中采用一块128×64点阵的LCD 液晶图形显示器LCD12864模块作为数据处理结果显示终端,其控制芯片为KS0108和KS0107,工作电压5V ,引脚与用户指令与常见的128×64点阵液晶模块基本相同.LCD 12864与单片机2051的接口电路如图2所示,这里采用输入/输出(I /O )控制方式.图3　U A RT 仿真原理图F ig .3　Simulation digr am o f U A RT2　通信及控制软件设计〔5,6〕2.1　DSP 与单片机间串行通信程序设计正确设计DSP 端和单片机端通信协议才能保证双方的可靠通信.DSP 端对VC5402以及TL16C550初始化主要包括设置操作所需要的参数.这些参数包括串行通信时数据串的数据位数、停441第4期白凤山,王慧超　一种DS P 系统中液晶显示方法的设计止位数、奇偶校验等.另外,还需要设置发送和接收的波特率及中断方式.其中需要注意的是由于系统工作在中断方式,应允许接收就绪中断和发送缓冲区空中断,相应地,中断允许寄存器的值应该设置为03H.图4　U AR T 控制信号逻辑仿真波形F ig .4　L og ic simulat ion sequence of U A RT contr ol signalDSP 软件设计部分包括TL16C550初始化和数据发送/接收以及双方的通信协议.T L16C550初始化程序主要包括以下几部分:(1)波特率的设定;(2)完成有关收/发FIFO 的设定,主要是M CR/FCR 寄存器的设置;(3)传输数据格式设定;(4)设置FIFO 控制以及中断控制寄存器;此外,在完成设置前,还应注意以下几点:(1)设定DLL 和DLH 前,LCR 应为1,即将80H 写入线路控制寄存器(LCR);(2)设定M CR 前,LCR 应为00h,地址相重叠的寄存器不能同时使能;(3)读写RBR 和T HR 时,由于DSP 的读写速度很快,故最好不要连续读写,而是在每读写一次后延时一段时间,然后再进行下一次读写;(4)注意的是发送与接收数据必须使用相同的格式.TL16C550的地址分配在I/O 空间的0008h ～000Fh,读写通过PORTR 和PORTW 指令完成,初始化程序如下:ini uart start :stm #temp 1reg ,ar 1no pst #80h;*ar1po rtw *ar 1,#k LCR addr st #k DLL value ,*ar 1po rtw *ar 1,#k DLL addr st #k DLH value,*ar1po rtw *ar 1,#k DLH addr442内蒙古大学学报(自然科学版)2007年;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;st#k LCR value*ar1po rtw*ar1,#k LCR addrst#0,*ar1po rtw*ar1,#k LCR addrst#k FCR v alue,*ar1po rtw*ar1,#k FCR addrst#k MCR value,*ar1po rtw*ar1,#k M CR addrst#k1M CR value,*ar1po rtw*ar1,#k M CR addrst#k LCR dlatch disable,*ar1po rtw*ar1,#k LCR addrst#k IER value,*ar1po rtw*ar1,#k IER addr2.2　单片机数据接收程序单片机采用U ART的模式1,波特率9600b/s由T IM ER1工作在MODE2(自动载入)确定.当采用11.059M Hz晶振时,SMOD=0,则T H1自动载入值为FDH.开始通信时,DSP与单片机间可以按照以下协议握手连接:单片机发出6个字节(F0,01,FF,FF,01,F0)后DSP若能收到同样字节,表示数据通信握手成功,两者之间就可以按照协议相互传输数据. 单片机接收到一个字节,就将这个字节直接送入LCD显示RAM中,直到一屏数据写满,然后再向DSP 发握手连接信息,表示可以接收下一屏数据,单片机接收流程如图5所示,详细程序略.2.3　单片机控制液晶显示程序本设计中LCD可以显示字符等文本信息,也可以显示结果波形.由于没有外围字模库存储器扩展,因此若要显示少量相对固定字符,可以利用2051内部2kB flash作字模库,否则需要扩展一片外部存储器.而当显示数据波形时,则要将其按照显示要求转换成一个显示点.如以显示时间波形为例,则横轴代表时间,纵轴代表信号幅度.本设计中LCD显示和控制方式编程采用模块化结构,方便调用,在程序中编写了相互独立的程序模块,相互间通过参数传递完成各自的功能.这些模块包括:LCD初始化(LCDINIT)、LCD清屏(LCDCLEAR)、第1区写指令代码(WRIN S1)、第2区写指令代码(WRIN S2)、第1区写一个字节数据(WRDAT A1)、第2区写一个字节数据(WRDATA2)、写若干数据(WRDA TAN)、初始化显示界面(INIT)和绘制曲线(DRCU RVE),具体程序略.图5　单片机数据接收流程Fig.5　P ro cess o f receiv ing data o f M CU443第4期白凤山,王慧超　一种DS P系统中液晶显示方法的设计444内蒙古大学学报(自然科学版)2007年3　结　论 本文提出了一种利用异步通信芯片TL16C550实现DSP与单片机间的串行数据通讯,通过单片机完成对液晶模块的显示控制方法,即保证了DSP可以高效地进行数据处理方面工作,又可以兼顾外部低速设备.该方法将用于所研究的基于DSP的虚拟测试系统中,同时对开发应用DSP其它各种通信方式有一定的借鉴意义.参考文献:[1]　T exa s I nstr ument s I nco rpor ateed.T M S320V C5402Fixed-P oint Dig ital Sig nal Pr ocesso r Data Sheet[EB/O L].htt p:///lit/ds/symlink/t ms320V C5402.pdf,2000-08.[2]　T exa s Instruments Inco rpor ateed.T M S320C54x A pplicatio n Co de Examples[EB/OL].http://fo /dsp/do cs/,2001-03.[3]　T ex as Instruments Incor por ateed.T L16C550Datasheet[EB/O L].htt p://focus.ti.co m/docs/pr od/fo lders/pr int/t l16c550c.ht ml,2006-01-19.[4]　Xilinx.Inc ISE6I n-Depth T utor ial[EB/OL].http://direct.x /direct/ise6tuto rials/ise6tut.pdf,2001-05.[5]　陈伟,陈远知.用T L16C752B实现DSP和P C机的串行通信[J].国外电子元器件,2004,(8):17～20.[6]　李金平.T M S320V C5402与PC机进行串行通信的两种方案[J].电子工程师,2002,28(6):7～9.(责任编委　李树华)A M ethod of Design for LCD Display M odein a DSP SystemBAI Feng-shan,WANG Hui-chao(Dep ar tment of Electronic Eng ineer ing,College o f Sciences and Technology,I nner Mongolia University,H ohhot010021,China) Abstract:The LCD is often used to display the result in a DSP m easuring sy stem.Consider ing the speed difference betw een tw o parts a m atching interface should be desig ned corr ectly.A m ethod of design w ith M CU89C2051as the speed buffer between the high speed DSP and LCD mo dulle is pr esented.A design o f serial comm unication using asynchronous serial comm unication chip TL16C550betw een DSP and M CU is given,and contro lling LCD m odule display is effective on ensuring the high performance o f DSP and simplifying LCD display contro lling circuit desig n.Key words:serial comm unicatio n;T MS320VC5402;T L16C550;89C2051;LCD。