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一種基于DSP控制的液晶顯示屏的設計及實現
摘要：提出了一種基于DSP控制的液晶顯示屏的設計。介紹了SED1335控制器的原理與使用，討論了以該控制器為核心并基于DSP控制的液晶顯示屏的一種軟、硬件設計方案，為各種便攜式系統(tǒng)顯示前端的設計提供了一種可以借鑒的方法。關鍵詞：DSP SED1335控制器 液晶顯示屏
近年來，隨著低價格、高性能DSP芯片的出現，DSP已越來越多地被應用于高速信號采集、語音處理、圖像分析處理等領域中，并且日益顯示其巨大的優(yōu)越性。而液晶顯示屏更以其顯示直觀、便于操作的特點被用作各種便攜式系統(tǒng)的顯示前端。傳統(tǒng)的液晶顯示往往采用單片機控制。但在系統(tǒng)有大量高速實時數據的情況下，單片機由于受到處理速度的限制就顯得力不從心。為了解決這些問題，本文提出了一種基于DSP控制的液晶顯示屏的設計，有效地解決以上所遇到的問題。
1 SED1335控制器的介紹
AT-320240Q1型液晶顯示屏是由臺北晶采用電科技股份有限公司生產的一款內嵌SED1335控制器的液晶顯示屏。它由320×240點陣構成，具有高分辨率（點型為0.225mm×0.225mm）、接口方便（5V或3.3V）、設計簡便（內嵌控制器）、功耗低、價格便宜等優(yōu)點，常常用于各種便攜式設備顯示前端以及日用家電顯示模塊中�；�320×240點陣的顯示屏具有多種擴展功能供用戶選擇，大大方便了用戶，提高了系統(tǒng)的集成度與實用性。
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SED1335控制器是由日本EPSON公司生產的一款液晶顯示屏控制器，與同類產品相比，功能最強。其主要特點有：
·有較強功能的I/O緩沖器；
·指令功能豐富；
·四位數據并行發(fā)送；
·圖形和文本方式混合顯示。
SED1335控制器的指令集見表1。SED1335控制器具有13條指令，多數指令帶有參數，參數值可由用戶根據所控制的液晶顯示模塊的特征和顯示的需要來設置。
表1 SED1335控制器指令表
SED1335控制器是應用于MPU系統(tǒng)與液晶模塊之間的控制芯片，它接收來自MPU系統(tǒng)的指令與數據，并產生相應的時序及數據控制模塊的顯示。A0為LCD控制制寄存器的選擇輸入，分別選通指令輸入緩沖器和數據輸入緩沖器，類似于通常字符點陣LCD模塊的RS或D/I。MPU把指令代碼寫入指令輸入緩沖器內（即A0=1），指令的參數數據則隨后通過數據輸入緩沖寫入（A0=0）。帶有參數指令代碼的作用之一就是選通相應的參數寄存器，任一條指令的執(zhí)行（除SLEEPIN、CSRDIR、CSRR和MREAD外）都產生在附屬參數的輸入完成之后。MPU也可用寫入新的參數與余下的舊參數有效地組合成新的參數組。需要注意的是，在實際使用指令時，如果該指令具有多個參數，則必須按順序依次寫入各個參數，不能隨意省略。尤其在MPU操作SED1335及其控制的液晶顯示模塊時，必須首先寫入SYSTEN SET（40H）指令。如果該指令設置出現錯誤，則顯示必定不正常。
這里著重介紹CPSDIR指令。該指令的作用是規(guī)定光標地址指針自動移動的方向。SED1335所控制的光標地址指針實際也是顯示RAM的當前地址指針。在控制器執(zhí)行完讀寫操作后，將自動修改光標地址指針。該指令有四個參數：4C/4D/4E/4FH，分別表示修改的四個方向，這樣就具有了很強的作圖功能，這也是很多液晶控制器所沒有的。在AT-320240Q1型液晶顯示屏的設計中，顯示的順序是從右向左，即顯示屏上的一個8×1點陣從左至右依次對應內存單元中1bit數據的高位到低位。因此對于常規(guī)的字模來說，就會導致顯示相反的現象，可通過控制光標地址指針的移動方向很好地解決這個問題。
2 DSP與液晶顯示屏硬件接口的設計
由于該款液晶顯示屏內嵌了SED1335控制器，并且將接口電路直接引出，因此對于用戶而言，整體設計大大簡化，只需考慮DSP同接口電路間的連接即可。
以下是DSP與該液晶顯示屏硬件接口的一種設計方案，如圖1所示。
在該系統(tǒng)的設計過程中，選用了TI公司的TMS320C5402芯片。由于其內部ROM不可寫，所以外掛一片32K的27256 EEPROM作為外部程序區(qū)來存儲程序與外部字庫�？紤]到TMS320C5402芯片具有高達1Mbit的外擴空間，實際應用時用戶可以根據需要改變ROM的大小。對于液晶顯示屏的數據接口，因為DSP與液晶顯示屏均由3.3V供電，可以直接將二者數據線相連，這樣DSP就能將ROM或RAM中的數據直接送入控制器的緩存中以便顯示。液晶顯示屏的控制信號由DSP地址線的第16位與第9位譯碼，因此在程序的設計中，指令口地址為8100H，數據口地址為8000H。由于DSP的讀寫管腳復用，當該管腳為高時，通過非門輸出低電平選通液晶顯示屏的讀信號；當讀管腳為低時，則直接選通液晶顯示屏的寫管腳。
3 DSP控制液晶顯示屏的軟件設計
這里通過液晶顯示屏的初始化過程以及如何顯示一幅圖畫來具體說明DSP控制液晶顯示屏的軟件設計。
需要顯示的圖片如圖2所示。可以通過WINDOWS附帶的畫圖工具制作這樣一幅320×240的黑白位圖。針對這款顯示屏是由右向左顯示的特點，需要將其垂直對稱翻轉，最后將處理過的圖片以16進制文件的形式燒入外部27256中。該圖片數據文件在DSP外部空間的起始地址為：0C000H。
由流程圖（圖3）可以看出，在系統(tǒng)硬件上電復位后，軟件根據用戶的需要自動對各項控制器指令代碼及其參數進行設置，從而完成對液晶模塊的參數（如液晶的行數、列數、掃描頻率、光標的位置等）以及顯示方式等一系列的初始化過程。在對系統(tǒng)進行正確的初始化以后，可以通過DSP將外部ROM中的數據直接送至SED1335顯示緩沖區(qū)，控制器就可以控制液晶屏顯示出用戶所要的圖畫。同時用戶也可以根據自己的需要在主程序運行的過程中改變圖片顯示的形式，只需在表1中選擇相應的指令代碼以及參數即可。
設置系統(tǒng)指令及其參數的方法如下：根據用戶硬件電路的設計，先將指令代碼送到SED1335控制器的命令口地址；然后把該指令的參數依次送到數據口地址，經過系統(tǒng)指令及其參數的設置后，就可以把數據送到數據口地址。具體語法形式如下：
指令設置語句：
STM #XXH，AR0 ；XXH為指令代碼
PORTW AR0，#8100H ；8100H為命令口地址
參數設置語句：
STM #XXH，AR0 ；XXH為指令參數
PORTW AR0，#8000H ；8000H為數據口地址
…………
數據輸入語句：
STM #XXH，AR0 ；XXH為用戶數據
PORTW AR0，#8000H ；8000H為數據口地址
…………
液晶顯示屏的初始化程序如下：
INIT：
STM #40H，AR0 ；系統(tǒng)設置命令，指令代碼：40H
PORTW WR0，#8100H
STM #10H，AR0 ；標準設置
PORTW AR0，#8000H
STM #87H，AR0 ；設置光標寬度為8
PORTW AR0，#8000H
STM #07H，AR0 ；設置光標高度為8
PORTW AR0，#8000H
STM #27H，AR0；設置LCD每行需要的字節(jié)數，
PORTW AR0，#8000H每行320個點，行數為320/8=40
STM #36H，AR0 ；設置液晶的掃描頻率約為70Hz
PORTW AR0，#8000H
STM #0F0H，AR0 ；設置LCD的點行數為240
PORTW AR0，#8000H
STM #28H，AR0 ；設置顯示屏一行所占顯緩的字節(jié)數
PORTW AR0，#8000H
STM #00H，AR0
PORTW AR0，#8000H
STM #44H，AR0 ；SCROLL指令，指令代碼：44H
PORTW AR0，#8100H
STM #00H，AR0 ；確定第一顯示區(qū)的首地址
PORTW AR0，#8000H
STM #00H，AR0
PORTW AR0，#8000H
STM #240D，AR0 ；設置第一顯示區(qū)的行數
PORTW AR0，#8000H
STM #00H，AR0 ；確定第二顯示區(qū)的首地址
PORTW AR0，#8000H
STM #40H，AR0
PORTW AR0，#8000H
STM #0F0H，AR0 ；設置第二顯示區(qū)的行數
PORTW AR0，#8000H
STM #00H，AR0 ；確定第三顯示區(qū)的首地址
PORTW AR0，#8000H
STM #80H，AR0
PORTW AR0，#8000H
STM #4CH，AR0 ；設置光標自動由左向右移動
PORTW AR0，#8100H
STM #5BH，AR0 ；設置顯示屏為兩層疊加顯示方式
PORTW AR0，#8100H
STM #0DH，AR0
PORTW AR0，#8000H
…………
STM #42H，AR0 ；液晶顯示屏顯緩寫指令
PORTW AR0，#8100H
LD #240D，A ；清屏程序
LOOP1：LD #40D，B
LOOP2：STM #00H，AR0
PORTW AR0，#8000H
SUB #1H，B
BC LOOP2，BNEQ
SUB #1H，A
BC LOOP1，ANEQ
RET ；初始化結束
顯示圖片的主程序如下：
AMIN：STM #800H，SP
CALL INIT ；調用液晶顯示屏初始化程序
STM #0C03EH，AR1 ；位圖數據相對于BMP文件頭的地址
STM #42H，AR0
PORTW AR0，#8100H ；送液晶顯示屏緩寫指令
LD #240，A
CMP：LD #40，B
CMP1：PORTW AR1+，#8000H；將320×240的位圖數據依次寫入緩存區(qū)
SUB #1，B
BC CMP1，BNEQ
SUB #1，A
BC CMP，ANEQ
B $ ；主程序結束
以上就是該系統(tǒng)的軟件設計。由于篇幅有限，這里省略了某些控制指令的設置，用戶可根據實際需要添加設置。在實際的軟件設計中，DSP匯編語言執(zhí)行過程中由于本身延時而引起的數據丟失現象，可以適當地加入空指令（NOP）來解決。同時，本程序中使用圖片顯示的例子只是用來說明控制器的利用方面就顯得有些浪費而且靈活性較差。針對那些存儲空間有限、效率要求高的系統(tǒng)，可以制作成字模存儲在外部ROM中供多次調用，當顯示文字時只需計算出顯示地址而后調用字模入口地址即可。
本文提出的基礎DSP控制的液晶顯示屏，作為示波表顯示前端已在實際應用中取得了成功。該系統(tǒng)中所選用具有64K大容量緩存區(qū)的SED1335控制器，適用于多種點陣規(guī)格的顯示屏使用，加之其內部固化的字符發(fā)生器可產生160種字模，以及具有通過改變指令參數可實現圖像的閃爍、翻轉、移動等特點，因此從總體性能方面而言其大大強于同類型的其它控制器，非常適用于各種便攜式系統(tǒng)顯示前端的設計。
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