原创 基于F2812的监测系统的设计

摘要：本文提出了一种基于F2812并使用液晶显示的监测系统的设计方案，给出了系统的总体硬件结构框图，并详细介绍了F2812与液晶显示屏的接口设计以及液晶显示的程序设计。
关键字：F2812  DSP  CPLD  液晶显示  SED-1335 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

1.     引言

传统的监测系统大多都是在单片机基础上开发的。单片机由于速度慢，运算能力弱，实时性差，在需要处理大量高速实时数据的情况下，往往不能达到要求，而DSP则非常擅长进行高速信号采集和数据处理。因此，本文将讨论一种基于F2812并使用液晶显示的监测系统的设计方案。

2.     系统总体硬件结构

本系统采用TI公司推出的32位定点DSP芯片TMS320F2812作为底层主处理器件，利用其片上16通道A/D转换模块将采集得到的数字信号进行处理，并将所有控制电路和地址译码，分配等功能设计在CPLD中，通过CPLD来控制读写液晶显示模块等外围器件，其中，液晶显示模块采用台湾晶采光电股份有限公司生产的一款内嵌SED1335控制器的AT-320240Q1FIEW-33H型液晶模块（320x240点阵）。此外，在DSP芯片外还扩展了RAM和FLASH。硬件结构框图如下：

3.     F2812与液晶显示模块接口设计

在上图中，RAM和FLASH ROM是F2812的外扩存储器，CPLD是用来作为地址译码产生片选信号的，它们都映射到F2812的XINTF区域。F2812的XINTF包括5个存储区域：

Zone0 存储区域： 0x002000—0x003FFF，8K x 16位

Zone1 存储区域： 0x004000—0x005FFF，8K x 16位

Zone2 存储区域： 0x080000—0x0FFFFF，512K x 16位

Zone6 存储区域： 0x100000—0x17FFFF，512K x 16位

Zone7 存储区域： 0x3FC000—0x3FFFFF，16K x 16位

其中，Zone0和Zone1共用1个片选线XZCS0AND1，Zone6和Zone7共用1个片选线XZCS6AND7,Zone2单独使用1个片选线XZCS2.如上图所示。CPLD映射到Zone0(地址0x2000—0x3FFF)，即当访问Zone0区域时，XZCS0AND1有效(CS1有效)，此时选中CPLD;同样，RAM和FLASH分别映射到Zone6和Zone2,当访问Zone6(0x100000—0x17FFFF)或Zone2(0x080000—0x0FFFFF),则XZCS6AND7(CS6)或XZCS2(CS2)有效，表明选中了RAM或FLASH。

可以注意到CPLD使用了F2812的4位地址线A12…A9作为译码信号，通过CPLD译码来实现LCDCS信号有效。在本系统中通过CPLD编程实现当A12…A9为1100时经CPLD译码后LCDCS有效，但应注意前提是CPLD必须被选中。因为CPLD映射到Zone0,只有访问0x2000—0x3FFF这个区域时，才能选中CPLD。这就要求A15…A13必须为001，其余A8…A1不参与译码，可取任意值，在此全部取为0。如此一来，只有A15…A0为0x3800和0x3801时LCDCS有效，此时F2812可以访问LCD.

    在液晶模块接口中，A0脚为数据/指令寄存器的选择信号.A0=1,访问指令寄存器，A0=0，访问数据寄存器。在硬件图中我们可以看到液晶模块接口的A0脚直接接F2812的XA0脚，再综合上面所述，就可以确定0x3800为液晶模块数据寄存器地址，0x3801为液晶模块指令寄存器地址

4.     液晶模块内嵌控制器及其指令介绍 

SED-1335是整个320x240液晶模块的核心部分,接下来将简要介绍一下其指令集。为便于浏览，特将SED-1335的所有指令列表如下。

带有参数的指令代码的作用之一就是选通相应参数的寄存器，任一条指令的执行(除SLEEP IN, CSRDIR, CSRR和MREAD外)都产生在附属参数的输入完成之后。MPU可用写入新的指令代码来结束上一条指令参数的写入，此时已写入的新参数与余下的旧参数有效地组合成新的参数组，需要注意的是虽然参数可以不必全部写入，但所写的参数顺序不能改变，也不能省略。

在下面将列出部分初始化程序来说明指令的使用，但对于CSRDIR和CSRW指令，有必要详细解释一下。CSRDIR指令是用来设置光标移动方向的,有上，下，左，右四个移动方向（4EH,4FH,4DH,4CH）,CSRW指令则是用来设置光标地址的。要特别注意这里的光标是对应显存里面的一个字节(byte)，而不是对应字节里的一个位(bit)，当设置光标向右移动时，每写完一个字节数据到显存，光标地址就会加一，此时对应显存的字节地址加一；同理，设置光标向左移动时，对应显存的字节地址减一。而当设置光标向下移动时，目标光标地址（字节地址）=当前光标地址（字节地址）+AP(液晶屏一行所对应显存的字节数)，注：一般AP设置为完整显示液晶屏一行所用字节数加1，即40+1=41. 如下图所示，如果当前光标在字节地址Add1处,则写完一个字节数据后光标则移到了字节地址Add42处；同理，设置光标向上移动时，如果当前光标在Add81处，则写完一个字节数据后光标则移到了Add40处

5.  液晶显示的软件设计

  5.1初始化LCD程序：

#define      LCD_DAT        (*((volatile  unsigned  int *)0x3800)) //定义数据寄存器

#define      LCD_COM        (*((volatile  unsigned  int *)0x3801))//定义指令寄存器

    void Lcd_init(void)

            {

                   LCD_COM = 0x40;//显示窗口设置指令，之后带8个参数

                   LCD_DAT = 0x30;//单屏LCD模式，内部字元发生器有效

                   LCD_DAT = 0x87;//显示字符宽度8

                   LCD_DAT = 0x07;//显示字符高度8

                   LCD_DAT = 0x27;//一行显示40个字节

                   LCD_DAT = 0x46; 

                   LCD_DAT = 0xEF;//总共显示240行

                   LCD_DAT = 0x28;//AP=40+1

                   LCD_DAT = 0x00;

           …………… //其他初始化指令

       }

  5.2 显示一个32x32字符程序：

       void  Disp16x32Char(void)

           {

LCD_COM = 0x4E;//设置光标地址自动移动方向向上

                   for(i=0;i<4;i++)//从左到右连续写入4列数据，每列32字节，共128字节

                { // x1取值范围1--40，y1取值范围1--240

                  Set_Graphic_Csr(x1,y1);  //根据光标所在位置计算出对应的字节地址

                     p = CharTab[1];  //指针指向字模数组

             LCD_COM = 0x42;  //写显示数据指令

                  //自下而上写入32个字节

for(j=0;j<32;j++)

                      {

                           LCD_DAT = p[j+32*i+128*k];//从字模数组中取出一字节

                      }

                     x1++;//准备写右边一列数据

                   }

          }

5.3 显示主程序

  void main(void)

      {

 ……// 初始化系统，PIE, PIE中断向量表，外设

 Lcd_init(); // LCD初始化

 clearscr1(); // 清空第一显示缓冲区

  clearscr2(); // 清空第二显示缓冲区

  clearscr3(); // 清空第三显示缓冲区

 Disp32x32Char(void); // 显示一个32x32字符

 ……//其他字符显示程序

 While(1);

}

总结：本文液晶显示程序并未使用SED1335自带的字符发生器，而是通过在程序中调用自定义的字模数组数据，将其分别写入显存相应位置。因此，首先必须用相应的字模软件对要显示的字符或位图取模，并特别注意写数据到显存的顺序必须与取模的顺序一致，比如显示32x32字符，写数据的顺序为先在光标所在处自上而下写入32个字节，再将光标右移，连续自上而下分别写入3列32个字节。考虑到字模数组占用内存空间较大，应该将字模数组存储在ROM中，在需要使用时再从ROM中将字模数据调入RAM中执行。

结束语：本文提出了一种基于F2812并使用320x240液晶显示的监测系统的设计方案,此方案已经在软硬件上得到实现，经过验证后效果较好，从而为其他便携式监测系统的设计提供了借鉴。本文创新点在于使用了TI公司目前功能最为强大的2000系列DSP芯片TMS320F2812来构建新型监测系统，改变了传统的用单片机构建监测系统的思路。

参考文献：

[1] TMS320F28x External Interface(XINTF) Reference Guide. Texas Instruments,2003.P1--2

[2] SED 1335 Series LCD Controller Ics Technical Manual. EPSON,1999.P20--39

[3] SPECIFICATIONS FOR LCD MODULE AT-320240Q1FIEW-33. AMPIRE,2001.P10--12

[4] 陈力平 。SED1520控制器在环境监测系统中的应用[J]。微机算机信息, 2006, 6-2: 6--8