1、MSP430與液晶顯示器的串行接口方案摘要：針對(duì)利用微控制器U控制液晶顯示驅(qū)動(dòng)器LD的應(yīng)用開發(fā)實(shí)例，提出一種采用串行方式來設(shè)計(jì)微控制器和液晶顯示驅(qū)動(dòng)器之間接口的方案。該方案是在現(xiàn)有點(diǎn)陣式液晶顯示屏上附加一個(gè)U，通過程序設(shè)計(jì)利用U的I/端口去模擬I2串行總線，從而實(shí)現(xiàn)利用U去控制LD的目的；同時(shí)介紹一種在圖符液晶顯示系統(tǒng)中顯示動(dòng)態(tài)曲線的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：液晶顯示驅(qū)動(dòng)器I2串行總線SP4301概述點(diǎn)陣式液晶與外部的硬件接口簡(jiǎn)單，能以點(diǎn)陣或圖形方式顯示出各種信息，因此在電子設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。但是，對(duì)它的接口設(shè)計(jì)必須遵循一定的硬件和時(shí)序標(biāo)準(zhǔn)，不同的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器，可能需要采用不同的接口方式和控

2、制指令才可以實(shí)現(xiàn)所需信息的顯示。某些液晶顯示驅(qū)動(dòng)器與外部的接口必須采用串行方式，而其串行接口往往不是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，這就為這類液晶顯示驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)帶來了困難。針對(duì)上述問題，本文提出一種利用微控制器U的I/端口，通過軟件設(shè)計(jì)模擬與所使用的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)相符的串行總線的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)U對(duì)液晶顯示驅(qū)動(dòng)器的控制，從而建立起一套不但可以顯示各種字符，而且可以動(dòng)態(tài)顯示曲線的游人顯示系統(tǒng)。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)本文所建立的液晶顯示系統(tǒng)，選用美國德州儀器TI公司的SP430F149微控制器來控制液晶顯示驅(qū)動(dòng)器uPD16682A，從而實(shí)現(xiàn)各種信息的顯示。2.1SP430F14X微控制器簡(jiǎn)介TI公司的SP430F14X微

3、控制器與其它SP430系列微控制器一樣，均甚至一個(gè)真正的正交16位RISPU內(nèi)核：具有16個(gè)可單周期全尋址的16位存放器，僅27條的精簡(jiǎn)指令集以及7種均采用雙重取數(shù)據(jù)技術(shù)DDFT的一致性尋址方式。DDFT技術(shù)利用每個(gè)時(shí)鐘脈沖對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展兩次數(shù)據(jù)存取操作。從而不再需要復(fù)雜的時(shí)鐘乘法和指令流水線方案。SP430F14X系列U片內(nèi)不但包括60多KB的Flash、2KB的RA、一個(gè)看門狗時(shí)鐘、12位16通道的A/D轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、高精度比擬器、P以及高速的USART控制器等常用資源，還在某些型號(hào)中集成了LD控制器。其I/資源豐富，且每個(gè)輸入/輸出I/引腳上都提供了矢量中斷功能，每個(gè)外圍器件都支持復(fù)雜的

4、事件驅(qū)動(dòng)型操作。同其它微控制器相，帶片內(nèi)Flash的微控制器可將系統(tǒng)功耗降低5倍，并且減小了硬件線路板空間，與現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)如計(jì)算分支以及高級(jí)語言如語言結(jié)合使用，使得SP430的體系構(gòu)造更為高效。SP430F14X可采用一個(gè)集成的數(shù)字控制振蕩器D或外部高速晶振對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展定時(shí)，其工作電壓范圍為1.83.6V，并可根據(jù)需要提供高達(dá)8IPS每秒百萬條指令的操作性能，對(duì)于對(duì)本錢非常敏感的應(yīng)用，該系列器件可以采用D來工作而無需外部晶振，快速的指令執(zhí)行周期配之以低于6s的等機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，使得系統(tǒng)總功耗比競(jìng)爭(zhēng)器件低了10倍，大大延長(zhǎng)了諸如公用設(shè)施計(jì)量、便攜式儀表測(cè)試和智能檢測(cè)等工程應(yīng)用系統(tǒng)中的電池使用壽命。

5、SP430F14X系列微控制器允許用戶使用標(biāo)準(zhǔn)語言進(jìn)展程序編程，并提供高效的語言編譯環(huán)境；配之以支持對(duì)具有仿零點(diǎn)功能的快閃產(chǎn)品進(jìn)展豐取的快速實(shí)時(shí)仿真工具FET及優(yōu)良的調(diào)試環(huán)境，使SP430F14X系列微控制器在工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。2.2液晶顯示驅(qū)動(dòng)器uPD16682A簡(jiǎn)介uPD16682是NE公司2001年初推出的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器，該產(chǎn)品內(nèi)置大容量顯示RA內(nèi)存，并可以提供13265點(diǎn)陣的全點(diǎn)顯示，特別合適用于1616或1212點(diǎn)陣中、日文字符顯示。該產(chǎn)品采用+3V單電源供電，內(nèi)置升壓電路并具3倍壓和4倍壓兩種工作形式，支持8位串行或并行數(shù)據(jù)的輸入，內(nèi)置時(shí)鐘發(fā)生電路和程序可編程控制的偏壓電路

6、。1uPD16682A的顯示內(nèi)存uPD16682A的顯示RA內(nèi)存保存著被顯示內(nèi)容的點(diǎn)陣信息。顯示RA的每一位對(duì)應(yīng)顯示屏上的一個(gè)點(diǎn)，總共可以存儲(chǔ)13265點(diǎn)的信息；通過選擇對(duì)應(yīng)的RA頁地址和列地址，微控制器可以訪問其中的任何一個(gè)點(diǎn)。微控制器對(duì)uPD16682A的顯示RA的讀寫操作通過uPD16682A的I/緩沖器進(jìn)展串行形式下uPD16682A不支持讀操作，并且該讀操作和液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)的讀取操作是獨(dú)立的，因此，當(dāng)顯示內(nèi)存的數(shù)據(jù)同時(shí)被雙方訪問時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)顯示信息的抖動(dòng)等現(xiàn)象。從微控制器讀入的顯示數(shù)據(jù)按照D7D0的數(shù)據(jù)位順序與液晶顯示屏的行順序一一對(duì)應(yīng)，其顯示關(guān)系對(duì)應(yīng)圖如圖1所示。假如在系統(tǒng)中使

7、用了多片uPD16682A，那么在片間進(jìn)展顯示數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和顯示一整幅圖案時(shí)用戶就會(huì)有很大的自由度。2uPD16682A與微控制器的接口uPD16682A可以通過8位雙向數(shù)據(jù)總線并行形式下或者通過串行總線接收來自微控制器的數(shù)據(jù)，這兩種形式可以通過將其P/S引腳置高或置低進(jìn)展選擇。當(dāng)工作于并行輸入形式下時(shí)，uPD16682A的片選信號(hào)端、讀寫信號(hào)端以及控制信號(hào)端A0和數(shù)據(jù)線D0D7都應(yīng)該同微控制器的對(duì)應(yīng)端口進(jìn)展連接。此時(shí)uPD16682A內(nèi)部顯示RA的數(shù)據(jù)以刷新液晶顯示的內(nèi)容，也可以通過數(shù)據(jù)總線讀取顯示內(nèi)存的內(nèi)容。當(dāng)工作于串行形式下，uPD16682A僅使用數(shù)據(jù)線D6輸入串行數(shù)據(jù)，即串行總線的數(shù)據(jù)

8、輸入端SI，數(shù)據(jù)線D7被用作時(shí)鐘輸入SL端，并將片將信號(hào)和控制信號(hào)A0同微控制器總線進(jìn)展連接，置高或接地讀寫信號(hào)。此時(shí)uPD16682A內(nèi)部顯示RA的數(shù)據(jù)訪問是單向的，即微控制器只可以向顯示RA寫數(shù)據(jù)以刷新液晶顯示的內(nèi)容，但不可以讀取顯示RA的內(nèi)容。3uPD16682A的串行接口uPD16682A的串行接口是TTL電平，不是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，對(duì)串行數(shù)據(jù)的接收沒有詳細(xì)波特率、數(shù)據(jù)接口協(xié)議的要求，內(nèi)部包括1個(gè)8位的移位存放器和1個(gè)3位的計(jì)數(shù)器。UPD16682A在每個(gè)串行時(shí)鐘的上升沿將串行數(shù)據(jù)捕獲到其內(nèi)部的移位存放器，同時(shí)計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。當(dāng)串行數(shù)據(jù)按照D7D0的順序被依次捕獲到后，在第8個(gè)時(shí)鐘周期的

9、上升沿，已接收到內(nèi)部的8位串行數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)8位的并行數(shù)據(jù)；同時(shí)，uPD16682A讀取控制信號(hào)線A0上的電平，并且根據(jù)A0信號(hào)來判斷當(dāng)前被寫入的8位串行數(shù)據(jù)是一個(gè)顯示數(shù)據(jù)還是一個(gè)控制命令。對(duì)控制信號(hào)線A0的讀操作由uPD16682A的內(nèi)部定時(shí)器來控制，在每隔8個(gè)串行時(shí)鐘之后自動(dòng)操作一次。4uPD16682A的控制指令uPD16682A通過讀取其控制信號(hào)線A0的電平來判斷當(dāng)前從片外設(shè)備接收的數(shù)據(jù)是一個(gè)顯示數(shù)據(jù)還是控制命令。當(dāng)A0電平為高時(shí)，認(rèn)為接收到的是一個(gè)顯示數(shù)據(jù)；而當(dāng)A0電平為低時(shí)，那么認(rèn)為接收到的是一個(gè)顯示控制命令。利用uPD16682A的控制命令可以實(shí)現(xiàn)對(duì)uPD16682A大多數(shù)操作

10、的控制。2.3uPD16682A與SP430F149的硬件接口設(shè)計(jì)圖2是系統(tǒng)uPD16682A與SP430F149的硬件接口示意圖。圖中系統(tǒng)采用4Hz晶振，并由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻得到其它內(nèi)外設(shè)所用的時(shí)鐘。SP430F149和uPD16682A相連接的I/口被定義為輸出，SP430F149利用片內(nèi)12位A/D采集傳感器變換后的電壓信號(hào)。經(jīng)程序處理后，通過上述I/口傳送到uPD16682A進(jìn)展信息顯示。由于驅(qū)動(dòng)液晶顯示的電壓需要十幾V，假如系統(tǒng)板采用+3V單供電，那么液晶顯示驅(qū)動(dòng)器必須采用片內(nèi)升壓電路。圖中uPD16682A采用內(nèi)部4倍壓連接方式。2.4軟件設(shè)計(jì)SP420F149允許用戶標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展編程，并

11、提供高效的編譯環(huán)境。假如對(duì)程序運(yùn)行時(shí)間的要求不是很荷刻，采用語言進(jìn)展程序開發(fā)應(yīng)當(dāng)是編程人員的首先。以下主要介紹關(guān)于自定義串口總線的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)介紹一種在uPD16682A下的畫點(diǎn)和畫線函數(shù)，提供在釁符顯示屏下顯示曲線的實(shí)現(xiàn)方法，從而為程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示波形提供了可能。2.4.1串行口控制程序微控制器送往uPD16682A的數(shù)據(jù)有顯示數(shù)據(jù)或顯示命令兩種。兩者的區(qū)分由uPD16692A控制信號(hào)線A0的狀態(tài)來表征，因此將SP430F149的Prt2.2端口電平置高或置低就可控制uPD16682A的狀態(tài)。按照uPD16682A串行接口聽原理，為了向其寫入一個(gè)8位或16位的數(shù)據(jù)，首先必須通過程序設(shè)計(jì)向u

12、PD16682A產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘輸出。時(shí)鐘產(chǎn)生可以有兩種方式。一是利用微控制器定時(shí)器中斷，定時(shí)依次從I/端口輸出高、低電平。二是利用指令產(chǎn)生和數(shù)據(jù)同步的時(shí)鐘脈沖，通過產(chǎn)生一個(gè)電平的跳變沿將位數(shù)據(jù)送到uPD16682A，然后通過逐次移位，就可以將一個(gè)8位數(shù)據(jù)寫進(jìn)uPD16682A內(nèi)部的數(shù)據(jù)鎖存器。在第8個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿，鎖存器中數(shù)據(jù)炙一個(gè)8位的并行數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)A0信號(hào)線睥電平來顯示圖符或執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。雖然這里的串行數(shù)據(jù)的發(fā)送沒有詳細(xì)波特率和數(shù)據(jù)接口協(xié)議的要求，但是在編寫程序時(shí)，必須認(rèn)真考慮串行方式下各個(gè)信號(hào)的時(shí)序。以下是向uPD16682A寫入一個(gè)8位控制命令的程序：vidSet_Addr

13、ess(unsignedharlun,unsignedharpage)unsignedharlH,lL;/設(shè)頁地址lH=page|0 xB0;rite_and(lH);/設(shè)列地址lH=(lun0 xF0)4；lH|=0 x10;lL=lun0 x0F;rite_and(lH)；rite_and(lL);2.4.2字符顯示屏上的曲線繪制程序有了上述程序，就可以方便地在uPD16682A上指定位置顯示設(shè)定的圖案和字符了。假如用戶需要?jiǎng)討B(tài)地展示信號(hào)波形和曲線，還可設(shè)計(jì)出專用的畫點(diǎn)和畫線函數(shù)，從而大大進(jìn)步了字符液晶顯示屏的動(dòng)態(tài)圖形顯示才能。通常而言，液晶顯示屏上的一點(diǎn)對(duì)應(yīng)液晶顯示驅(qū)動(dòng)器顯示RA中的一位

14、。顯示RA中的某位為1，那么在液晶顯示屏上的相應(yīng)點(diǎn)即為點(diǎn)亮狀態(tài)；而要想實(shí)如今液顯示屏上動(dòng)態(tài)的顯示點(diǎn)和曲線，必須用到顯示RA中的數(shù)據(jù)。通常的做法是讀取指定點(diǎn)周圍的數(shù)據(jù)，然后在這些點(diǎn)中的某個(gè)指定位置插入1位，從而將液晶顯示屏上的指定點(diǎn)點(diǎn)亮，這就是根本的畫點(diǎn)原理。但是，在串行方式下，uPD16682A不具備數(shù)據(jù)讀出才能。為此，我們仿照顯示RA顯示的方式，在SP430F149的數(shù)據(jù)區(qū)開拓了一塊和uPD16682A顯示RA同樣大小的內(nèi)存塊，在向uPD16682A顯示RA寫入顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)，也向該內(nèi)存塊的對(duì)應(yīng)位置寫入同樣的數(shù)據(jù)，保證了該內(nèi)存塊的內(nèi)容和uPD16682A顯示RA中的數(shù)據(jù)是同步刷新的。因此在畫點(diǎn)函數(shù)中，我們直接從該內(nèi)存塊中取出需要的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)展處理，然后再通過自定義串行總線送往uPD16682A進(jìn)展顯示。用這種方式，我們實(shí)現(xiàn)了在液晶顯示屏的任意位置畫出一個(gè)點(diǎn)，并且還可以利用這種方式編制自己的畫線函數(shù)，這樣就使uPD16