電子技術(shù)2058篇模塊的接口擴展

1、第 31卷第 7期2005年 7月電 子 工 程 師EL ECTRON IC EN GIN EERVol. 31 No. 7Jul. 2005液晶模塊的接口擴展,(東華理工學(xué)院 , 江西省撫州市 344000)【摘要 】 具有串行接口的器件使用時可簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,增加應(yīng)用的靈活性。而大多數(shù)液晶模塊一般采用并行數(shù)據(jù)總線接口 ,占用主 器的 I/O 端口較多。文中以 LCM320240ZK液晶模塊為例 ,采用 P89LPC932A1單片機對其進行 ,把它擴展成具有 UART、I2 C、SP I這 3 種串口的接口方式 ,從而使液晶器件的應(yīng)用更加靈活、方便。: P89LPC932A1, LCM320

2、240ZK, UART串口 , I2 C總線 , SP I串口號 : TN873. 93 表 1 LCM 320240ZK引腳說明 引腳名稱說明0 引 言隨著儀表的智能化以及人們對顯示信息和操作界面要求的不斷提高, 液晶模塊 (LCM ) 得到了廣泛應(yīng)用。LCM 具有體積小、功耗低、質(zhì)量輕等其他顯示器無法比擬的優(yōu)點 ,而且能夠顯示漢字、圖形、表格及曲線 ,能夠設(shè)計出菜單式的友好操作界面 ,因此常被用在儀表設(shè)備中作為顯示終端和人機接口。但是 ,絕大部12345678910111219VSS VDD VO RSR /W EN CS1 CS2 BUSY IN TRSTDB07地 電源LCD電源H為指

3、令 , L為數(shù)據(jù)H為使能信號片選 1片選 2忙信號, L為寫入分自帶器的 LCM 都只提供 4 /8位并口數(shù)據(jù)接口 ,并且還需要 3根8根線接口 ,這使得 LCM 和主器連接時占用較多的 I/O口。本設(shè)計是采用 1塊P89LPC932A1單片機和 LCM320240ZK LCM 相連接 ,利用 P89LPC932A1的 UART、I2 C和 SP I這 3種串行接口來擴展 LCM 的接口方式。中斷信號 (不用 )低電平復(fù)位8位數(shù)據(jù)線 20VOUT負電壓輸出1LCM 320240ZK L CM2P89L PC932A1單片機P89LPC932A1單片機采用高性能的處理器結(jié)構(gòu) ,LCM320240

4、ZK LCM 是北京青云創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的一種通用型帶漢字字庫圖形點陣式集成了許多系統(tǒng)級的功能。它的操作電壓為 2. 4 V 3. 6 V, I/O口能夠承受 5 V電壓和具有 20 mA的電流驅(qū)動能力。具有 2 個 16 位定時 /計數(shù)器、2 個外部中斷和 4 個中斷優(yōu)先級。它帶有 UART、I2 C和 SP I這 3LCM ,內(nèi)含驅(qū)動器 , 7602 個 16 × 16 簡體中文字庫 ,可圖文混排;支持 4 /8 位數(shù)據(jù)線接口和 6800 /8080 M PU 時序接口;對比度軟件調(diào)節(jié);采用背光光源 CCFL 極熒光管 ) ,使用 3 V或 5 V單電源供電。該模塊具有睡

5、眠模式和關(guān)閉模式 ,可滿足儀表低功耗的要求;還具有中 /英文文字對齊功能 ,內(nèi)建粗體字形與行距設(shè)定 ,工作及顯示視窗大小設(shè)定;支持閃爍顯示和全屏反白以及單字反白顯示; 可設(shè)定 LCD (液晶顯示器 )熒屏顯示的開 /關(guān)以及光標的開 /關(guān)、位置、移位、閃爍。在使用 LCM 時是通過設(shè)置相應(yīng)的指令寄種串行通口。P89LPC932A1具有 8 kB 的 64 字節(jié)的頁 ,或 1 kB扇區(qū)擦除的碼空間的高Flash程序器出廠時 ,器件的用戶代512 字節(jié)包含了一個串行 ISP (在系統(tǒng)編程)程序 ,使用串口 UART (要外接 RS2232 轉(zhuǎn)換電路 )和工具軟件 FlashM agic. exe,就

6、可以在不將從系統(tǒng)中移出的情況下 ,把用戶程序?qū)懭氤绦蚱髦?。這存器參數(shù)來其顯示的。些使得有 7 kB 空間來編寫LCM 程序和 UART、LCM320240ZK具有 20個引腳 ,其功能見表 1。I2 C和 SP I這 3種接口通信程序。收稿日期: 2005203221· 27··信號處理與顯示技術(shù) ·電 子 工 程 師2005年 7月#define #define#defineEN RWRSP2_6 P2_1P2_03LCM 320240ZK LCM 和片機的連接P89L PC932A1 單LCM320240ZK LCM 的接口擴展如圖 1 所示。它vo

7、id LCD _Cm dW rite ( unsigned char Cmd_D ata) sm all主要包括 P89LPC932A1 單片機對 LCM 的、/ /寫入while (BUSY寄存器的地址或參數(shù)P89LPC932A1的串行接口和電源管理。其中 , MCU 采用內(nèi)部復(fù)位電路 ,外接 4 MHz晶體 , R2 為液晶屏對比= = 1) /LCM 是否忙 ,忙則等待P 0 = Cmd_Data;/ /把寄存器的地址或參數(shù)寫到 P0口EN = 0; RS = 1; RW = 0;EN = 1;_nop_ ( ) ; EN = 0;/LCM度調(diào)節(jié)電阻 , R3 和 C3R5為 I2 C引

8、腳的上拉電阻。LCM 的復(fù)位電路 , R4 和/ /選擇操作寄存器/ /選擇寫入狀態(tài)LCM 開始/LCM結(jié)束void LCD_DataW rite ( unsigned char Data_D ata) sm all/ /寫入顯示數(shù)據(jù)while (BUSY = = 1) P0 = Data_Data;EN = 0;/ /把數(shù)據(jù)寫到 P0口RS = 0; RW = 0;EN = 1;_nop_ ( ) ; EN = 0;/ /選擇操作數(shù)據(jù)/ /選擇寫入狀態(tài)/LCM 開始LCM結(jié)束/圖 1 接口擴展電路unsigned char LCD _CmdRead ( unsigned char REG_A

9、ddr) sm all3. 1P89L PC932A1對 LCM 320240ZK的由于 P89LPC932A1 沒 有 數(shù) 據(jù) 總 線 , 因 此 與LCM320240ZK接口時要采用 6800時序的間接 方式。電路中 , P0 口作為數(shù)據(jù)線和 LCM 的數(shù)據(jù)線 DB0DB7相連。P1. 7 腳和 LCM 的 CS2 腳相連 ,當 LCM進入睡眠狀態(tài)時 ,對該引腳連續(xù) low2high兩次 ,就可喚/寄存器參數(shù)unsigned char REG_READ; LCD _CmdW rite ( REG_Addr) ; while (BUSY = = 1) EN = 0;/ /寫入寄存器的地址RS

10、 = 1; RW = 1;EN = 1;_nop_ ( ) ;/ /選擇操作/ /選擇/ /開始寄存器狀態(tài)LCM醒它。P2. 0腳的電平高低決定讀寫的是(指令 )還是顯示數(shù)據(jù)寄存器。P2. 1腳寄存器LCM 的讀取 /寫入信號 ( R /W 腳 ) ,表示寫入動作。 P2. 6 腳平表示動作 ,低電平REG_READ = P0;_nop_ ( ) ;/ /通過 P0口寄存器參數(shù)LCM 的使能信號 ( EN腳 ) ,對 LCM 的讀寫時序就由它產(chǎn)生,并且在進行讀寫操作。P2. 7腳設(shè)置成輸入腳和 LCM 的忙碌信號 (BUSY腳 )相連 , MCU 在對 LCM 作存取操作前 , 必須檢測到該引

11、腳的電平位低時才能動作。EN = 0;/LCM 結(jié)束return REG_READ;unsigned char LCD _D ataRead ( void) sm all在編寫程序時 ,主要是編寫對 LCM 的和/當前光標位置的寄存器數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)寄存器進行讀寫操作的子程序。需要注意 ,對 LCM 的顯示模式和參數(shù)設(shè)置要調(diào)用兩次 LCD _Cm 2unsigned char DA TA _READ; while (BUSY = = 1) EN = 0;dW rite ( )子程序 ,第 1 次先寫入寄存器的地址 ,然后再寫入個子程序。#define CS2寄存器的參數(shù)。下面是用 C編寫的 4RS

12、 = 0; RW = 1;EN = 1;_nop_ ( ) ;/ /選擇操作數(shù)據(jù)/ /選擇/ /開始狀態(tài)LCMP1_7#define BUSY P2_7· 28··信號處理與顯示技術(shù) ·第 31卷第 7期,等:液晶模塊的接口擴展REG_READ = P0;_nop_ ( ) ;/ /通過 P0口數(shù)據(jù)完成標志和寫標志保護。它的 SP I接口使用簡單 ,操作時只需用到 3個寄存器: SPCTL ( SP I寄存EN = 0;/LCM 結(jié)束器 ) 、SPSTA T( SP I狀態(tài)寄存器 )和 SPDA T ( SP I數(shù)據(jù)寄存器 ) 。要把它配置成從機模式 ,

13、即把它的 SS腳 (片選腳 )拉低。如果是一主多從模式 ,則要用一個 I/O 口return DATA _READ;3. 2P89L PC932A1的串行接口P89LPC932A1具有 UART、I2 C和來3. 2.;如果是一主一從模式 ,則直接與地相連。4 接口程序流程不管采用 UART、I2 C和 SP I這 3 種串口中的哪一SP I這 3種串行接口 ,為使用接口擴展后的 LCM 提供多種連接方式。3. 2. 1 UART串口方式種 ,它們處理接收到的數(shù)據(jù)流程都相似 ,見圖 2。把片內(nèi)的 128字節(jié) RAM ( 80HFFH空間 )分成兩個區(qū) ,作為指令數(shù)據(jù)緩沖區(qū) ,把 512字節(jié)附加

14、片內(nèi) RAM 分成兩個區(qū) ,作為顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū) ,因此可交替使用。P89LPC932A1具有一個帶有的波特率發(fā)生器增強型的 UART,與傳統(tǒng) 80C51 UART兼容 ,并增加了幀錯誤檢測、間隔檢測和自動地址識別功能。在這里要把 TXD 腳和 RXD 腳都設(shè)置為準雙向; 采用它內(nèi)置的波特率發(fā)生器來產(chǎn)生波特率 ,因此可選用4 MHz晶體 ,既能產(chǎn)生非常準確的波特率 ,又能降低單片機的功耗 (但要注意波特率計算 ,因為它的運行速度是標準 80C51 的 6 倍 ) 。特別要強調(diào)的是 : 當 MCU 從掉電模式喚醒之后 , UART仍然是處于掉電狀態(tài) ,必須通過指令 PCONA & = 0x

15、fd ( C語言代碼 )把 UART推出掉電狀態(tài)才能工作。3. 2. 2I2 C總線接口P89LPC932A1具有一個 400 kHz的 I2 C 通信端口 ,此 I2 C通信端口是由硬件電路所提供的 ,因而通信十分可靠 ,而且程序編寫也非常簡單。此外 , 一般帶I2 C通信端口的單片機只能作為主控器使用 ,而該單片機不僅可以作為主控器件 ,也可以作為從器件。由于 LCM 作為顯示終端器件 ,是一個被控器件 ,故要求把 MCU 設(shè)置成從機模式。 P89LPC932 通過對寄存器的操作達到對 I2 C總線進行使用的目的。其中涉及的圖 2 接口程序流程3. 3 LCM 320240Zk的電源管理在

16、電池供電的便攜式儀表中 ,電能的消耗是一個需要考慮的問題。相對而言 ,液晶顯示器件又是耗電大戶。在這里采用一塊電源管理SP6200 來管理對 LCM 的供電 (包括對 CCFL 的供電 ) 。 SP6200 是CMO S LDO (低壓降調(diào)整器 )器件 ,具有高輸出電壓精確度 ( 2% ) 、極低的關(guān)斷電流 (最大為 1 A ) 、低壓差(160 mV) 、100 mA的電流限制 (最小值 )和極低的靜態(tài)電流。把 MCU 的 P1. 6 腳和 SP6200 的使能腳相寄存器有 6 個 , 分別為 I2 CON ( I2 C寄存器 ) 、I2 DAT(數(shù)據(jù)寄存器 ) 、I2 STA T (狀態(tài)寄

17、存器 ) 、I2 ADR(地址寄存器 ) 、I2 SCLH (占空比寄存器高字節(jié) ) 、I2 SCLL ( SCL 占空比寄存器低字節(jié) ) 。在使用時 ,先把SDA 和 SCL 端口初始化成開漏方式 (上拉電阻 R4 和R5取 5 k ) ,并設(shè)置相應(yīng)的從機地址 (其方法是把從機地址寫到 MCU 的 I2 ADR寄存器中 ) ,然后置位 E I2 C 和 EA 把 MCU 設(shè)置為中斷方式通信 ,再設(shè)置好應(yīng)答位和占空比 ,即可使用 I2 C接口來操作 LCM ,或者說可以把 LCM 作為一個具有硬件 I2 C的器件 ,直接掛到儀表連 ,當把 P1. 6腳置打開 + 3 V 電源 ,拉低時關(guān)斷 +

18、 3 V 電源。節(jié)電時先拉低 P1. 6 腳關(guān)斷 CCFL , 再使 LCM 進入睡眠狀態(tài) ,然后再讓 MCU 進入完全掉電狀態(tài) (電流為 1 A ) 。重新工作時 ,先通過外中斷IN T1喚醒 MCU,然后把 P1. 7腳連續(xù) low2high兩次 ,喚醒 LCM ,再進行顯示操作。P1. 6 腳打開 CCFL ,便可重新對 LCM4 結(jié)束語由于 LCM 作為顯示終端 , 要求數(shù)據(jù)傳送速度不高 , UART、I2 C和 SP I這 3種串口方式傳送數(shù)據(jù)都能滿足實時性要求 ,并且串行接口可以大大簡化系統(tǒng)連接器的 I2 C總線上使用。3SP I串行接口P89LPC932A1 還提供另一種高速串行

19、通主3. 2.口 SP I接口。這是一種全雙工、高速、同步通信總線 ,有兩種操作模式:主機模式和從機模式。在主模式和從模式中均支持高達 3 Mbit/ s的速率。還具有傳輸方式 ,使系統(tǒng)的更加靈活 ,簡潔。(下轉(zhuǎn)第 32頁 )· 29··信號處理與顯示技術(shù) ·電 子 工 程 師2005年 7月和傳輸。Bulk2由 1 個令牌階段、1 個可選的數(shù)據(jù)階段和 1 個可選的握手階段組成。USBD 在子模塊 Enum eration 和 Bulk2采用相應(yīng)的接口協(xié)議進行數(shù)據(jù)Transfer模塊完成與設(shè)備之間的大批量數(shù)據(jù)傳輸通過調(diào)用 HCD 模塊中的 HCD _ r

20、ead 和 HCD _write 函數(shù) , HCD IO 模塊中的 PrepareA TLData 函數(shù)把上層數(shù)據(jù)包打包成 PTD 的結(jié)構(gòu)形式 ,最后固件調(diào)用 Read_ATL 和Tansfer中完成。HCD 與 ISP1161 主器之間的通信通道是 PTD (飛利浦傳送表 )形式。亦即 IRP 的數(shù)據(jù)傳到最底層就被打包成 PTD 格式 ,以與 ISP1161 交換數(shù)據(jù)。HCD中兩個重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) TD (傳送描述W rite_ATL ,這樣主器就完成了 USB 事務(wù)的處理。表 )和 ED (端點描述表 ) 把來自上層請求起來。5 結(jié)束語該主控器HC從 ED 列表獲得端點信息 ,并從 ED 的

21、 TD 列表逐次獲得傳輸信息 ,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。固件分為 Enu2 meration (設(shè)備枚舉 ) 、B ulkTransfer (批量傳輸 ) 、HCD、HCD IO (主控驅(qū)動的 I/O接口 )等子模塊。設(shè)備的枚舉過程主要包括以下步驟:特定的 ATM EL 的 USB 無線網(wǎng)卡設(shè)備進行設(shè)計 ,用戶根據(jù)的 USB 設(shè)備對程序稍加修改就可與該主控器進行很好的連接。該器可廣泛應(yīng)用于各種系統(tǒng)或消費類電子。a) 主機請求設(shè)備持的最大數(shù)據(jù)量;端點 0,以確定缺省管道支參 考 文 獻 1 TM S320VC 5416 Fixed2Po int DSP Data Manual. Texas Instr

22、u2 ments 2 馬 偉. 計算機 U SB 系統(tǒng)原理及其主 /從機設(shè)計. 北京:北b) 主機給 U SB 設(shè)備分配 1個唯一的地址;c) 主機從描述符中配置信息并加以執(zhí)行;d) 主機驗證設(shè)備所需要的是否可以獲得;京航空航天大學(xué), 2004e) 主機給 USB 備該設(shè)備。1個配置值 ,指出如何使用 3 ISP 1 1 6 1 Full 2speedU SB Single 2chip HostandDevice Control 2ler Product datasheet. Philip s Sem iconductors, 2001枚舉后 ,主機和設(shè)備就可根據(jù)設(shè)備接口類型 ,Rea liz

23、a tion of USB Host Con troller Ba sed on TM S320VC5416 DSPXu L iwu, Xu L unhu i(J iangxi University of Science & Techno logy, Ganzhou 341000, China)【Abstract】 U SB host contro ller is being used widely in the em bedded system. The paper introduces how to imp lem ent U SB host contro ller on the

24、TM S320VC5416 DSP utilizing full sp eed U SB host and device contro ller ch ip designed by Phillip s, and also introduces the corresponding hardware interface circuit, and p ro2 poses a design of system s firmware based on W indow s D river M (WDM ).Keywords: USB , DSP, U SB host contro ller(上接第 29頁 ) 2 Philip s Sem iconductors