基于DSP的LCD液晶顯示器的控制

1、 DSP課程論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于DSP的LCD液晶顯示器的控制院 系 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子與通信工程學(xué)生姓名 黃 偉學(xué) 號 160408521010指導(dǎo)教師 張先庭二 一 七 年 五 月 二十八 日基于DSP的LCD液晶顯示器的控制 數(shù)字信號處理器（DSP）,是近十幾年來興起的一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)品，以速度快、功能強(qiáng)著稱。目前廣泛應(yīng)用于圖形圖像處理、語音處理、多媒體及軍事等領(lǐng)域。目前使用的DSP產(chǎn)品TMS320LF2407，是美國德州儀器公司開發(fā)的位定點(diǎn)DSP。它運(yùn)算速度快，功能較強(qiáng)，價(jià)格適宜，源代碼與Clx、C2x兼容，且與C5x向上兼容。液晶顯示器由于具有功耗低、外形尺寸小、價(jià)格低驅(qū)動電

2、壓低等特點(diǎn)以及其優(yōu)越的字符和圖形的顯示功能，在高檔的智能儀器的使用中是首選的輸出設(shè)備。在最近開發(fā)的一種以TMS320LF2407為核心的電機(jī)智能測試儀器中，通過TMS320LF2407與液晶控制器HD47880的接日.實(shí)現(xiàn)了對液晶顯小器的控制。一、TMS320LF2407芯片及其最小系統(tǒng)TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定點(diǎn)DSP芯片，是目前TMSC2000家族中集成度高、性能最強(qiáng)的芯片，除了具有一般DSP改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、多總線結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)外，它還采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，電壓從SV降為3.3 V，減少了功耗;40MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到25ns，提高了計(jì)算

3、能力和控制器的實(shí)時(shí)控制能力;片內(nèi)集成了32KB的閃存、1.SKB的數(shù)據(jù)/程序RAM ,544B雙口RAM (DRAM)和2 KB的單口RAMCSARAM) ,16通道10位SOOns的A/ D轉(zhuǎn)換器、CAN控制器模塊、串行通信接口(CS Cv模塊、16位串行外部設(shè)備接口(CSPv模塊、看門狗(WD)定時(shí)器模塊、兩個(gè)事件管理模塊(CEVA和EVB)等，如此功能強(qiáng)大的功能使得TMS320LF2407A可以滿足各種智能儀器的PWM接口和I/O功能，提高系統(tǒng)的性能，簡化外部硬件電路的設(shè)計(jì)。對于DSP2407，加上電源、復(fù)位和晶振，就構(gòu)成了DSP最小系統(tǒng)。為使這一最小系統(tǒng)工作在開發(fā)狀態(tài)下，應(yīng)配以鎖相環(huán)、

4、JTAG接口、擴(kuò)展片外程序存儲器、濾波電路、指示燈電路。最小系統(tǒng)框圖如下圖所示：1. 電源設(shè)計(jì)高穩(wěn)定的電源對DSP系統(tǒng)的高性能運(yùn)行有重要意義，由于最小系統(tǒng)耗電不高，因此設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的穩(wěn)壓電路即可。2. 鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用外部時(shí)鐘電路，由于TMS320LF2407的最高運(yùn)行頻率為40MHZ，所以當(dāng)使用10MHZ外部時(shí)鐘時(shí)，通過設(shè)置SCSR的11-9位為111即可獲得最佳性能。使用外部時(shí)鐘時(shí)，PLL還有一個(gè)鎖相濾波電路，用于將時(shí)鐘電路的抖動降到最低。3. 晶體振蕩電路設(shè)計(jì)為節(jié)約成本，通常使用片內(nèi)振蕩電路，與無源晶體、起振電容一起連接成三點(diǎn)式振蕩器來產(chǎn)生穩(wěn)定時(shí)鐘。連接起振電容是為了保證正常的起

5、振，對振蕩頻率的影響極小。無源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，相對于晶振而言缺點(diǎn)是信號質(zhì)量較差，通常需要精確匹配外圍電路，更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。4. 指示燈電路設(shè)計(jì)通過2407與LED燈連接，然后用軟件控制燈滅亮來檢驗(yàn)最小體統(tǒng)是否能正常工作。5. 復(fù)位電路設(shè)計(jì)TMS320LF2407A內(nèi)部帶有復(fù)位電路，因此可以直接RS復(fù)位引腳外面接一個(gè)上拉電阻即可，這對于簡化外圍電路，減少電路板尺寸很有用處，但是為了調(diào)試方便經(jīng)常采用手動復(fù)位電路。6. 濾波電路設(shè)計(jì)由于DSP芯片內(nèi)部各元件的影響，需要對電源電路及鎖相環(huán)電路進(jìn)行較高要求的濾波，通過多個(gè)電容并聯(lián)來獲得最大、容量低

6、內(nèi)阻和好的高頻特性。二、LCD液晶顯示屏采用10. 8cm<4. 3 in)、分辨率為480 X 272的真彩TFT屏，提供一個(gè)簡單的高速8位總線與處理器連接，支持可編程的256色，具有低功耗、輕薄、寬溫(一3085)、亮度可調(diào)節(jié)(軟件調(diào)節(jié)8種亮度)、低功耗(軟件關(guān)斷顯示)等優(yōu)點(diǎn)，適合各種儀器儀表、工業(yè)設(shè)備的應(yīng)用。其低功耗、輕薄設(shè)計(jì)能滿足單節(jié)銼電池供電設(shè)備的需求。其軟件系統(tǒng)有如下特殊功能: (1)快速清屏功能。只需發(fā)送一條指令，控制板可在16. 6 ms內(nèi)以指定的顏色對整個(gè)畫而進(jìn)行清屏，清屏過程無須單片機(jī)的干預(yù)，極大地提高了開機(jī)和單一背景色的顯示速度。 (2)提供8點(diǎn)寫模式。這使得彩色屏

7、的操作與單色屏一樣，極大地提高了漢字、英文字母、數(shù)字、以及單色位圖的顯示速度。 (3)提供靈活的地址自動加一功能。地址自動加一的方向可以任意設(shè)置為X方向或Y方向。 以上各種加強(qiáng)的功能使得普通的微處理器驅(qū)動彩色屏也可以得到非常流暢的顯示效果，其工作原理如圖1所示。DC/DC電壓變換器產(chǎn)生液晶顯示所需要的各種驅(qū)動電壓，背光驅(qū)動電路則產(chǎn)生LED背光燈所需要的供電電源。邏輯控制電路采用CPLD器件，利用獨(dú)有的緩沖技術(shù)，讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，完全杜絕雪花現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了畫而的高速更新，且互不干擾團(tuán)。三、硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由微控制器DSP和LCD顯示器以及相關(guān)的電子元器件組成。系統(tǒng)硬件模塊接口如圖2所

8、示。系統(tǒng)中，LCD的顯示控制器映射在DSP2808的I/)空間，其數(shù)據(jù)/指令選擇、行/列地址的選擇以及數(shù)據(jù)的讀/寫選擇由DSP2808的UPI08 -UPI()12來控制LCD，實(shí)現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換。因此，對LCD的控制實(shí)際上是對映射在DSP2808的I/()口讀寫操作。 圖2中DSP與LCD顯示器之間采用兩片74HC245雙向總線驅(qū)動器，目的是保證系統(tǒng)有足夠的驅(qū)動性能，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。另外，74HC245的/E和DIR端都接地，低電平表示傳輸方向始終從A到B，芯片總是被使能。由于本設(shè)計(jì)基本功能是向LCD寫數(shù)據(jù)，所以可以通過DSP在每次初始化時(shí)將LCD的LRD引腳置1,防r.讀寫時(shí)序混亂。對LC

9、D相關(guān)寄存器的操作說明如表1.本系統(tǒng)使用DSP2808的系統(tǒng)時(shí)鐘100 MHz,對于此款DSP芯片，一個(gè)指令周期就是一個(gè)時(shí)鐘周期，即10 ns，速度非常快。由于DSP2808無總線，對LCD的讀操作要按讀寫時(shí)序的要求來完成。利用本款LCD特殊的8點(diǎn)寫模式，以及DSP的高速特性和LCD可編程256種色彩的優(yōu)點(diǎn)，可使本系統(tǒng)的顯示模塊準(zhǔn)確、快速和豐富多彩，更加動態(tài)地反映下位機(jī)的時(shí)實(shí)狀態(tài)，使系統(tǒng)調(diào)試和使用更加靈活和快捷。四、軟件設(shè)計(jì)考慮到程序的可移植性和軟件的可讀性，采用C語言作為開發(fā)語言，利用C語言靈活和結(jié)構(gòu)豐富的特點(diǎn)，使系統(tǒng)能夠發(fā)揮較大作用和實(shí)現(xiàn)所要求的功能。首先，由于DSP2808無總線，對LC

10、D的寫操作要嚴(yán)格按照LCD的寫時(shí)序模擬總線，這也是設(shè)計(jì)中較為重要的環(huán)節(jié)，也是程序的關(guān)鍵所在。TFT480272-4. 3 LCD的寫時(shí)序圖如圖3所示。LCD模塊工作時(shí)序的完成主要通過控制信號的改變實(shí)現(xiàn)的，在確定操作時(shí)序后，通過片選信號CS以及地址線A1A0來改變數(shù)據(jù)線相關(guān)寄存器的狀態(tài)，通過改變控制寄存器的值可實(shí)現(xiàn)此款LCD強(qiáng)大的顯示功能，控制寄存器具體功能如表2所示。由于DSP速度較快(每條指令10ns)，此程序的關(guān)鍵在于寫操作引腳電平跳變的延時(shí)，延時(shí)選擇過小數(shù)據(jù)寫不進(jìn)去，延時(shí)選擇過大則會導(dǎo)致屏幕刷新速度變慢，影響系統(tǒng)的顯示功能，具體程序中會用較為精確軟件延時(shí)方法來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)中DSP控制液晶

11、模塊軟件流程如圖4所示。系統(tǒng)上電、復(fù)位后，對系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)初始化，由于輸出口狀態(tài)對輸入LCD模塊的數(shù)據(jù)影響較大，所以必須要對各I()口清零。由于LCD之前狀態(tài)未知，所以要調(diào)用清屏子程序清屏。然后通過調(diào)用命令子程序即改變控制寄存器的第2一1位來設(shè)置前景色和背景色。最后通過調(diào)用命令子程序使能8點(diǎn)寫模式，調(diào)用寫地址子程序定好坐標(biāo)，寫點(diǎn)陣數(shù)據(jù)到LCD顯示存儲器將要顯示的字體顯示在屏幕上。寫命令子程序如下：void wrcmd(uchar x)UpioDataRegs. UPACLEAR. bit. UPI08=1;UpioDataRegs. UPASET. bit. UPI09=1;UpioDataR

12、egs. UPACLEAR. bit. UPIO11=1;for(y=0;y2;Y+);databus=databus一x;UpioDataRegs. UPACLEAR. bit. UPI013=1;UpioDataRegs. UPASET. bit. UPI013=1;UpioDataRegs. UPASET. bit. UPIO11=1;寫數(shù)據(jù)子程序:void wrdat(uint x)UpioDataRegs. UPASET. bit. UPI08=1;UpioDataRegs. UPASET. bit. UPI09=1;UpioDataRegs. UPACLEAR. bit. UPIO

13、11=1;for(y=0;y2;Y+);databus=databus一x;UpioDataRegs. UPACLEAR. bit. UPI013=1;UpioDataRegs. UPASET. bit. UPI013=1;UpioDataRegs. UPASET. bit. UPIO11=1;寫地址子程序只是改變A1A0的狀態(tài)與命令，與數(shù)據(jù)子程序類似，程序名為:wradd(uint x,uint y);下而是一個(gè)完整的寫字程序:void wrdz(uint a，uint b，char*chn，uint fc，uintbe，uint type)uint i;wrcmd(Ox02);wrdat(fc);wrcmd(Ox04);wrdat(bc);for(i=U;iG16;i+)wrcmd(Ox01);wradd(a，bpi);if(type) wrdat(chn巨2*i;wrdat(chn巨2*ill);elsewrdat( chni);程序中，通過調(diào)用命