在嵌入式系统设计中调试低速串列汇流排

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1、在嵌入式系統設計中調試低速串列匯流排在嵌入式系統設計中調試低速串列匯流排 單片機和圖形液晶顯示器介面應用技術單片機和圖形液晶顯示器介面應用技術 一種圖形液晶顯示器在單片機系統中的應用一種圖形液晶顯示器在單片機系統中的應用 DSP 與智慧彩色液晶顯示器介面設計與智慧彩色液晶顯示器介面設計 人機介面中的人機介面中的 LCD 控制驅動與介面設計控制驅動與介面設計 LCD 控制驅動器的設計與開發控制驅動器的設計與開發 LCD 顯示幕的器件選擇和驅動電路設計顯示幕的器件選擇和驅動電路設計 大螢幕大螢幕 LCDTV 源驅動器精細化設計源驅動器精細化設計 LCD 驅動方式圖解驅動方式圖解 嵌入式系統中嵌入式

2、系統中 LCD 驅動的實現原理驅動的實現原理 一種帶有遊標顯示的一種帶有遊標顯示的 LCD 驅動控制晶片的設計驅動控制晶片的設計 用用 LCD 控制器實現控制器實現 EL 場致顯示幕的控制場致顯示幕的控制 LCD Driver IC 測試方法及其對測試系統提出的挑戰測試方法及其對測試系統提出的挑戰在嵌入式系統設計中調試低速串列匯流排在嵌入式系統設計中調試低速串列匯流排 2006-5-27 - 所有低速串列匯流排都是為在數位設備之間傳送資料研製的,以實現最少的連線、最優的速度、 低成本和最大完整性。串列匯流排正變得越來越成功,因為它們經濟高效地解決了同一個電路 板的晶片間及分佈在車輛中“黑匣子”

3、之間的資料通信問題。I2C (IC 間匯流排)是飛利浦公司在 20 世紀 80 年代初開發的,其已經成為系統中積體電路之間 通信的全球標準。它採用簡單的 2 線設計,可以用於各種晶片中,如 I/O、模數轉換器、數模 轉換器、溫度感測器和微處理器。任何 I2C 設備都可以連接到匯流排上,允許任何主設備與從 設備交換資訊。I2C 還節約了成本,降低了整體空間。SPI (串列外設介面)匯流排是主要用於處理器和外設同步串列通信的 4 線介面。SPI 採用同步時 鐘,同步時鐘把串列資料以 8 位元碼組的形式移入和移出微控制器。SPI 匯流排是一種主/從介 面。主介面驅動串列時鐘。在使用 SPI 時,會同

4、時發送和接收資料,使其成為一種全雙工協議。CAN(控制器區域網)匯流排是博世公司在 20 世紀 80 年代專門研製的一種分層串列資料通信 協定,以在電氣雜訊環境中控制電子設備及與電子設備通信。1992 年,梅塞德茲-賓士率先在 其汽車系統中採用 CAN。今天,CAN 領域已經擴展到要求容忍電氣雜訊、減少連線、校驗錯誤 及高速傳送速率(高達 1 Mbps 40 M)的其他系統中。串列匯流排提出了某些重大挑戰。隔離事件變得更加困難,很難解釋螢幕上顯示的專案。手動 解碼耗時長,容易出錯。DPO4000 系列擁有 350 MHz - 1GHz 的帶寬範圍及最低 5x 的超量取樣 能力,可以捕獲及精確顯

5、示最快速的暫態事件。所有通道上標配 10 M 的記錄長度,可以捕獲 長信號活動視窗,同時保持精細的定時解析度。通過 DPO4000 系列強大的觸發、解碼和搜索功 能,設計工程師可以以傑出的效率解決嵌入式系統設計問題。單片機和圖形液晶顯示器介面應用技術單片機和圖形液晶顯示器介面應用技術 2006-2-28 - 引言 液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其他顯示器無法比擬的優點,近 幾年來被廣泛用於單片機控制的智慧型儀器器、儀錶和低功耗電子產品中。LCD 可分為段位元 式 LCD、字元式 LCD 和點陣式 LCD。其中,段位元式 LCD 和字元式 LCD 只能用於字元和數 位

6、的簡單顯示,不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求;而點陣式 LCD 不僅可以顯示字元、數位, 還可以顯示各種圖形、曲線及漢字,並且可以實現螢幕上下左右滾動,動畫功能,分區開視窗, 反轉,閃爍等功能,用途十分廣泛。本文介紹了點陣式液晶顯示器 MGLS12864 與單片機的介 面及編程的方法,同時介紹了創建 816 字元和 1616 點陣漢字的方法,及常用的字元顯示和漢 字顯示程式。 硬體設計 這裏著重介紹液晶顯示器與單片機的介面技術。有關 MGLS12864 圖形液晶引腳功能及控制器 HD61202 的介面時序波形,可查看圖形液晶顯示器產品有關手冊。 單片機可以通過資料匯流排與控制信號直接採用記憶體

7、訪問形式、I/O 設備訪問形式控制該液 晶顯示模組。本文以華邦公司的 W78E58 為例,它是 51 系列單片機相容的微控制器,其內部有 32KB 的 FLASH EEPROM,用戶編制的程式及需要顯示的英文字母、數位元元元、漢字、曲線 和圖形都可以存儲在裏面,免去了擴展外部記憶體的麻煩,使得以 W78E58 單片機為核心的控 制系統電路更簡單。因此十分適用於液晶顯示。 MGLS12864 與 W78E58 單片機介面電路如圖 1 所示。該圖採用直接訪問方式,單片機通過低 位元位址 A2 控制 CSA;A3 控制 CSB,以選通液晶顯示幕上各區的控制器 HD61202;同時 W78E58 用位

8、址 A1 作為 R/W 信號控制資料匯流排的資料流程向;用位址 A0 作為 D/I 信號控制 寄存器的選擇;E 信號由 W78E58 的讀信號/RD 和寫信號/WR 合成產生;另外單片機的復位腳 (9 腳)經反相器後連接到液晶顯示器復位腳(17 腳/RST),當單片機上電復位或手動復位時, 液晶顯 示器同時也復位;從而實現了 W78E58 對內置 HD61202 圖形液晶顯示器模組的電路連接。電路 中 LCD 電源控制端 VO 是用來調節顯示幕灰度的,調節該端的電壓,可改變顯示幕字元、圖形 的顏色深淺。 單片機對液晶顯示模組的操作可分為兩部分,即左半屏和右半屏操作。下麵是根據圖 1 的連接確

9、定對應左半屏(前 6464)和右半屏(後 6464)操作位址: CWADR1 EQU 0004H 左半屏寫指令代碼位元元元址 DWADR1 EQU 0005H 左半屏寫顯示資料位址 CRADR1 EQU 0006H 左半屏讀狀態字位址 DRADR1 EQU 0007H 左半屏讀顯示資料位址 CWADR2 EQU 0008H 右半屏寫指令代碼位元元元址 DWADR2 EQU 0009H 右半屏寫顯示資料位址 CRADR2 EQU 000AH 右半屏讀狀態字地 DRADR2 EQU 000BH 右半屏讀顯示資料位址 圖 1 MGLS12864 與 W78E58 介面圖 軟體設計 液晶控制器 HD6

10、1202 一共有七條指令,從作用上可分為兩類,顯示狀態設置指令和資料讀寫 操作指令。詳見指令系統可查看圖形液晶顯示器產品有關手冊。顯示起始行設置中 L5L0 為 顯示起始行的位址,取值在 0-3FH(1-64 行)範圍內。頁面位址設置中 P2-P0 為選擇的頁面位址, 取值範圍為 0-7H,代表-8 頁。列位址設置中 C5-C0 為位址計數器的內容,取值在 0-3FH(1- 64 行)範圍內。 顯示器上 128 點64 點,每點為一位元組資料,都對應著顯示資料 RAM(在 HD61202 晶片內), 一點對應一個 bit,電腦寫入或讀出顯示記憶體的資料代表顯示幕上某一點列上的垂直 8 點行的

11、資料。D0 代表最上一行的點數據,D1 為第二行的點數據,.,D7 為第八行的點數據。該 bit=1 時該點則顯示黑點出來,該 bit=0 時該點則消失。另外 LCD 指令中有條 display ON/OFF 指令,display ON 時顯示 RAM 資料對應顯示的畫面;display OFF 則畫面消失,RAM 中顯示資 料仍存在。 點陣字模檔的建立:由於 MGLS12864 液晶顯示器沒有內部字元發生器,所以在螢幕上顯示的 任何字元、 漢字等須自己建立點陣字模庫,然後均按圖形方式進行顯示。由於 HD61202 顯示 記憶體的特性,不能將電腦內的漢字形檔和其他字模庫提出直接使用,需要將其旋

12、轉 90 度後再 寫入。點陣字模庫建立包括以下幾個方面: (1) 建立 816 點陣常用字符、數位、符號字模庫。 可選用電腦 BIOS 中 ASCII 的 816 字模庫,所有字元按照 ASCII 值從小到大昇冪排列。 asmmov ax,1130h /*AH=11h功能調用。裝入字形檔至軟字形檔 */ mov bh,6 /*AL=30h 取點陣資訊 */ int 10h /*BH=6 取 ROM8X16 點陣指標(VGA) */ mov ax,es /*出口:ES:BP 指向字形檔指標 */ mov ascii_es,ax mov ax,bp mov ascii_bp,ax ; ascii_

13、offset=ascii_bp+16*asciicode; for(j=0;j(shiftn-m)&0x01)= 8 & m=16 & m(shiftn-m)&0x01)與晶片主計數器 AC 的輸出 AC相同或兩行模式下,當顯示計數器 COUNTER4 的現態輸出 C4Q和行計數器 COUNTER3 的現態輸出 C3Q與 AC相同時,即可產生遊標資料。遊標的亮與否取決於 遊標 ON/OFF 控制線 CUR_OFF,CUR_OFF 由指令解碼控制。當 CUR_OFF=0 時,遊標可以點 亮;當 CUR_OFF=1 時,遊標不點亮,遊標可以處於閃爍狀態,閃爍與否,還要看通過指令解 碼設置的控制線

14、BLINK。遊標的閃爍頻率取決於控制線 BLINK_FR,它由計數器 COUNTER2 產生。COUNTER2 為 6 位元遞減計數器,採用串列級聯 T 觸發器工作方式,其輸入信號由 COUNTER3 的四位元輸出信號提供,輸出信號控制遊標閃爍頻率。計數器 AC 的值發生變化, 可以使遊標移位。4.系統仿真 在上述各模組結構設計的基礎上,採用 Verilog 硬體描述語言,對各子模組直至整個晶片的數 位元元部分進行了電路設計驗證。對於類比電路部分,主要在 MPU I/O 模組,OSC 模組,其功 能用 Level3 模型進行了 Spice 類比,能夠達到晶片工作的要求。然後,基於整個晶片,利用

15、 Powrmill 進行系統功能和功耗的仿真。在對整個晶片的類比中 ,根據對晶片的指標要求從 三 種顯示模式:一行 58 點陣模式、一行 511 點陣模式和兩行 58 點陣模式; 系統工作的兩 種電壓範圍:2.7V-4.5V,典型值為 3V ;4.5V-5.5V,典型值是 5V; 工作溫度-30+85, 典型溫度為 25等 3 個個方面對晶片的功能進行全面測試。在每一種工作模式的測試中 ,測試 覆蓋晶片的所有 11 條指令的工作情況,測試了 RAM 和 MPU 的讀寫介面工作情況、RAM 中資 料經行掃描並在各命令控制下到驅動輸出從而實現各種顯示功能等。測試結果表明,所有的指 令功能正確,字元顯示功能正確,大部分模擬情形下得到的功耗電流均小於 300A,滿足低功耗要求。表二給出部分模式下採用清華 1.2m 的 CMOS 工藝進行 Powrmill 測試的系統功耗情 形。5.結論 論述了一種 LCD 專用控制驅動晶片的設計思想和設計方法。所設計的 LCD 專用控制驅動晶片, 參照了現有產品的特點,並從實用角度出發,設計一些功能,如指令系統、游標電路等,具有 一定實用價值。並且設計了對從片的驅動信號,可以擴充顯示容量。經過 Verilog、Spice 和 Powrmill 仿真設計驗證,證明控制晶片設計可靠、

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