电子技术2058篇模块的接口扩展

1、第 31卷第 7期2005年 7月电 子 工 程 师EL ECTRON IC EN GIN EERVol. 31 No. 7Jul. 2005液晶模块的接口扩展,(东华理工学院 , 江西省抚州市 344000)【摘要 】 具有串行接口的器件使用时可简化系统结构 ,增加应用的灵活性。而大多数液晶模块一般采用并行数据总线接口 ,占用主 器的 I/O 端口较多。文中以 LCM320240ZK液晶模块为例 ,采用 P89LPC932A1单片机对其进行 ,把它扩展成具有 UART、I2 C、SP I这 3 种串口的接口方式 ,从而使液晶器件的应用更加灵活、方便。: P89LPC932A1, LCM320

2、240ZK, UART串口 , I2 C总线 , SP I串口号 : TN873. 93 表 1 LCM 320240ZK引脚说明 引脚名称说明0 引 言随着仪表的智能化以及人们对显示信息和操作界面要求的不断提高, 液晶模块 (LCM ) 得到了广泛应用。LCM 具有体积小、功耗低、质量轻等其他显示器无法比拟的优点 ,而且能够显示汉字、图形、表格及曲线 ,能够设计出菜单式的友好操作界面 ,因此常被用在仪表设备中作为显示终端和人机接口。但是 ,绝大部12345678910111219VSS VDD VO RSR /W EN CS1 CS2 BUSY IN TRSTDB07地 电源LCD电源H为指

3、令 , L为数据H为使能信号片选 1片选 2忙信号, L为写入分自带器的 LCM 都只提供 4 /8位并口数据接口 ,并且还需要 3根8根线接口 ,这使得 LCM 和主器连接时占用较多的 I/O口。本设计是采用 1块P89LPC932A1单片机和 LCM320240ZK LCM 相连接 ,利用 P89LPC932A1的 UART、I2 C和 SP I这 3种串行接口来扩展 LCM 的接口方式。中断信号 (不用 )低电平复位8位数据线 20VOUT负电压输出1LCM 320240ZK L CM2P89L PC932A1单片机P89LPC932A1单片机采用高性能的处理器结构 ,LCM320240

4、ZK LCM 是北京青云创新科技发展有限公司生产的一种通用型带汉字字库图形点阵式集成了许多系统级的功能。它的操作电压为 2. 4 V 3. 6 V, I/O口能够承受 5 V电压和具有 20 mA的电流驱动能力。具有 2 个 16 位定时 /计数器、2 个外部中断和 4 个中断优先级。它带有 UART、I2 C和 SP I这 3LCM ,内含驱动器 , 7602 个 16 × 16 简体中文字库 ,可图文混排;支持 4 /8 位数据线接口和 6800 /8080 M PU 时序接口;对比度软件调节;采用背光光源 CCFL 极荧光管 ) ,使用 3 V或 5 V单电源供电。该模块具有睡

5、眠模式和关闭模式 ,可满足仪表低功耗的要求;还具有中 /英文文字对齐功能 ,内建粗体字形与行距设定 ,工作及显示视窗大小设定;支持闪烁显示和全屏反白以及单字反白显示; 可设定 LCD (液晶显示器 )荧屏显示的开 /关以及光标的开 /关、位置、移位、闪烁。在使用 LCM 时是通过设置相应的指令寄种串行通口。P89LPC932A1具有 8 kB 的 64 字节的页 ,或 1 kB扇区擦除的码空间的高Flash程序器出厂时 ,器件的用户代512 字节包含了一个串行 ISP (在系统编程)程序 ,使用串口 UART (要外接 RS2232 转换电路 )和工具软件 FlashM agic. exe,就

6、可以在不将从系统中移出的情况下 ,把用户程序写入程序器中。这存器参数来其显示的。些使得有 7 kB 空间来编写LCM 程序和 UART、LCM320240ZK具有 20个引脚 ,其功能见表 1。I2 C和 SP I这 3种接口通信程序。收稿日期: 2005203221· 27··信号处理与显示技术 ·电 子 工 程 师2005年 7月#define #define#defineEN RWRSP2_6 P2_1P2_03LCM 320240ZK LCM 和片机的连接P89L PC932A1 单LCM320240ZK LCM 的接口扩展如图 1 所示。它vo

7、id LCD _Cm dW rite ( unsigned char Cmd_D ata) sm all主要包括 P89LPC932A1 单片机对 LCM 的、/ /写入while (BUSY寄存器的地址或参数P89LPC932A1的串行接口和电源管理。其中 , MCU 采用内部复位电路 ,外接 4 MHz晶体 , R2 为液晶屏对比= = 1) /LCM 是否忙 ,忙则等待P 0 = Cmd_Data;/ /把寄存器的地址或参数写到 P0口EN = 0; RS = 1; RW = 0;EN = 1;_nop_ ( ) ; EN = 0;/LCM度调节电阻 , R3 和 C3R5为 I2 C引

8、脚的上拉电阻。LCM 的复位电路 , R4 和/ /选择操作寄存器/ /选择写入状态LCM 开始/LCM结束void LCD_DataW rite ( unsigned char Data_D ata) sm all/ /写入显示数据while (BUSY = = 1) P0 = Data_Data;EN = 0;/ /把数据写到 P0口RS = 0; RW = 0;EN = 1;_nop_ ( ) ; EN = 0;/ /选择操作数据/ /选择写入状态/LCM 开始LCM结束/图 1 接口扩展电路unsigned char LCD _CmdRead ( unsigned char REG_A

9、ddr) sm all3. 1P89L PC932A1对 LCM 320240ZK的由于 P89LPC932A1 没 有 数 据 总 线 , 因 此 与LCM320240ZK接口时要采用 6800时序的间接 方式。电路中 , P0 口作为数据线和 LCM 的数据线 DB0DB7相连。P1. 7 脚和 LCM 的 CS2 脚相连 ,当 LCM进入睡眠状态时 ,对该引脚连续 low2high两次 ,就可唤/寄存器参数unsigned char REG_READ; LCD _CmdW rite ( REG_Addr) ; while (BUSY = = 1) EN = 0;/ /写入寄存器的地址RS

10、 = 1; RW = 1;EN = 1;_nop_ ( ) ;/ /选择操作/ /选择/ /开始寄存器状态LCM醒它。P2. 0脚的电平高低决定读写的是(指令 )还是显示数据寄存器。P2. 1脚寄存器LCM 的读取 /写入信号 ( R /W 脚 ) ,表示写入动作。 P2. 6 脚平表示动作 ,低电平REG_READ = P0;_nop_ ( ) ;/ /通过 P0口寄存器参数LCM 的使能信号 ( EN脚 ) ,对 LCM 的读写时序就由它产生,并且在进行读写操作。P2. 7脚设置成输入脚和 LCM 的忙碌信号 (BUSY脚 )相连 , MCU 在对 LCM 作存取操作前 , 必须检测到该引

11、脚的电平位低时才能动作。EN = 0;/LCM 结束return REG_READ;unsigned char LCD _D ataRead ( void) sm all在编写程序时 ,主要是编写对 LCM 的和/当前光标位置的寄存器数据显示数据寄存器进行读写操作的子程序。需要注意 ,对 LCM 的显示模式和参数设置要调用两次 LCD _Cm 2unsigned char DA TA _READ; while (BUSY = = 1) EN = 0;dW rite ( )子程序 ,第 1 次先写入寄存器的地址 ,然后再写入个子程序。#define CS2寄存器的参数。下面是用 C编写的 4RS

12、 = 0; RW = 1;EN = 1;_nop_ ( ) ;/ /选择操作数据/ /选择/ /开始状态LCMP1_7#define BUSY P2_7· 28··信号处理与显示技术 ·第 31卷第 7期,等:液晶模块的接口扩展REG_READ = P0;_nop_ ( ) ;/ /通过 P0口数据完成标志和写标志保护。它的 SP I接口使用简单 ,操作时只需用到 3个寄存器: SPCTL ( SP I寄存EN = 0;/LCM 结束器 ) 、SPSTA T( SP I状态寄存器 )和 SPDA T ( SP I数据寄存器 ) 。要把它配置成从机模式 ,

13、即把它的 SS脚 (片选脚 )拉低。如果是一主多从模式 ,则要用一个 I/O 口return DATA _READ;3. 2P89L PC932A1的串行接口P89LPC932A1具有 UART、I2 C和来3. 2.;如果是一主一从模式 ,则直接与地相连。4 接口程序流程不管采用 UART、I2 C和 SP I这 3 种串口中的哪一SP I这 3种串行接口 ,为使用接口扩展后的 LCM 提供多种连接方式。3. 2. 1 UART串口方式种 ,它们处理接收到的数据流程都相似 ,见图 2。把片内的 128字节 RAM ( 80HFFH空间 )分成两个区 ,作为指令数据缓冲区 ,把 512字节附加

14、片内 RAM 分成两个区 ,作为显示数据缓冲区 ,因此可交替使用。P89LPC932A1具有一个带有的波特率发生器增强型的 UART,与传统 80C51 UART兼容 ,并增加了帧错误检测、间隔检测和自动地址识别功能。在这里要把 TXD 脚和 RXD 脚都设置为准双向; 采用它内置的波特率发生器来产生波特率 ,因此可选用4 MHz晶体 ,既能产生非常准确的波特率 ,又能降低单片机的功耗 (但要注意波特率计算 ,因为它的运行速度是标准 80C51 的 6 倍 ) 。特别要强调的是 : 当 MCU 从掉电模式唤醒之后 , UART仍然是处于掉电状态 ,必须通过指令 PCONA & = 0x

15、fd ( C语言代码 )把 UART推出掉电状态才能工作。3. 2. 2I2 C总线接口P89LPC932A1具有一个 400 kHz的 I2 C 通信端口 ,此 I2 C通信端口是由硬件电路所提供的 ,因而通信十分可靠 ,而且程序编写也非常简单。此外 , 一般带I2 C通信端口的单片机只能作为主控器使用 ,而该单片机不仅可以作为主控器件 ,也可以作为从器件。由于 LCM 作为显示终端器件 ,是一个被控器件 ,故要求把 MCU 设置成从机模式。 P89LPC932 通过对寄存器的操作达到对 I2 C总线进行使用的目的。其中涉及的图 2 接口程序流程3. 3 LCM 320240Zk的电源管理在

16、电池供电的便携式仪表中 ,电能的消耗是一个需要考虑的问题。相对而言 ,液晶显示器件又是耗电大户。在这里采用一块电源管理SP6200 来管理对 LCM 的供电 (包括对 CCFL 的供电 ) 。 SP6200 是CMO S LDO (低压降调整器 )器件 ,具有高输出电压精确度 ( 2% ) 、极低的关断电流 (最大为 1 A ) 、低压差(160 mV) 、100 mA的电流限制 (最小值 )和极低的静态电流。把 MCU 的 P1. 6 脚和 SP6200 的使能脚相寄存器有 6 个 , 分别为 I2 CON ( I2 C寄存器 ) 、I2 DAT(数据寄存器 ) 、I2 STA T (状态寄

17、存器 ) 、I2 ADR(地址寄存器 ) 、I2 SCLH (占空比寄存器高字节 ) 、I2 SCLL ( SCL 占空比寄存器低字节 ) 。在使用时 ,先把SDA 和 SCL 端口初始化成开漏方式 (上拉电阻 R4 和R5取 5 k ) ,并设置相应的从机地址 (其方法是把从机地址写到 MCU 的 I2 ADR寄存器中 ) ,然后置位 E I2 C 和 EA 把 MCU 设置为中断方式通信 ,再设置好应答位和占空比 ,即可使用 I2 C接口来操作 LCM ,或者说可以把 LCM 作为一个具有硬件 I2 C的器件 ,直接挂到仪表连 ,当把 P1. 6脚置打开 + 3 V 电源 ,拉低时关断 +

18、 3 V 电源。节电时先拉低 P1. 6 脚关断 CCFL , 再使 LCM 进入睡眠状态 ,然后再让 MCU 进入完全掉电状态 (电流为 1 A ) 。重新工作时 ,先通过外中断IN T1唤醒 MCU,然后把 P1. 7脚连续 low2high两次 ,唤醒 LCM ,再进行显示操作。P1. 6 脚打开 CCFL ,便可重新对 LCM4 结束语由于 LCM 作为显示终端 , 要求数据传送速度不高 , UART、I2 C和 SP I这 3种串口方式传送数据都能满足实时性要求 ,并且串行接口可以大大简化系统连接器的 I2 C总线上使用。3SP I串行接口P89LPC932A1 还提供另一种高速串行

19、通主3. 2.口 SP I接口。这是一种全双工、高速、同步通信总线 ,有两种操作模式:主机模式和从机模式。在主模式和从模式中均支持高达 3 Mbit/ s的速率。还具有传输方式 ,使系统的更加灵活 ,简洁。(下转第 32页 )· 29··信号处理与显示技术 ·电 子 工 程 师2005年 7月和传输。Bulk2由 1 个令牌阶段、1 个可选的数据阶段和 1 个可选的握手阶段组成。USBD 在子模块 Enum eration 和 Bulk2采用相应的接口协议进行数据Transfer模块完成与设备之间的大批量数据传输通过调用 HCD 模块中的 HCD _ r

20、ead 和 HCD _write 函数 , HCD IO 模块中的 PrepareA TLData 函数把上层数据包打包成 PTD 的结构形式 ,最后固件调用 Read_ATL 和Tansfer中完成。HCD 与 ISP1161 主器之间的通信通道是 PTD (飞利浦传送表 )形式。亦即 IRP 的数据传到最底层就被打包成 PTD 格式 ,以与 ISP1161 交换数据。HCD中两个重要的数据结构 TD (传送描述W rite_ATL ,这样主器就完成了 USB 事务的处理。表 )和 ED (端点描述表 ) 把来自上层请求起来。5 结束语该主控器HC从 ED 列表获得端点信息 ,并从 ED 的

21、 TD 列表逐次获得传输信息 ,以实现数据的传输。固件分为 Enu2 meration (设备枚举 ) 、B ulkTransfer (批量传输 ) 、HCD、HCD IO (主控驱动的 I/O接口 )等子模块。设备的枚举过程主要包括以下步骤:特定的 ATM EL 的 USB 无线网卡设备进行设计 ,用户根据的 USB 设备对程序稍加修改就可与该主控器进行很好的连接。该器可广泛应用于各种系统或消费类电子。a) 主机请求设备持的最大数据量;端点 0,以确定缺省管道支参 考 文 献 1 TM S320VC 5416 Fixed2Po int DSP Data Manual. Texas Instr

22、u2 ments 2 马 伟. 计算机 U SB 系统原理及其主 /从机设计. 北京:北b) 主机给 U SB 设备分配 1个唯一的地址;c) 主机从描述符中配置信息并加以执行;d) 主机验证设备所需要的是否可以获得;京航空航天大学, 2004e) 主机给 USB 备该设备。1个配置值 ,指出如何使用 3 ISP 1 1 6 1 Full 2speedU SB Single 2chip HostandDevice Control 2ler Product datasheet. Philip s Sem iconductors, 2001枚举后 ,主机和设备就可根据设备接口类型 ,Rea liz

23、a tion of USB Host Con troller Ba sed on TM S320VC5416 DSPXu L iwu, Xu L unhu i(J iangxi University of Science & Techno logy, Ganzhou 341000, China)【Abstract】 U SB host contro ller is being used widely in the em bedded system. The paper introduces how to imp lem ent U SB host contro ller on the

24、TM S320VC5416 DSP utilizing full sp eed U SB host and device contro ller ch ip designed by Phillip s, and also introduces the corresponding hardware interface circuit, and p ro2 poses a design of system s firmware based on W indow s D river M (WDM ).Keywords: USB , DSP, U SB host contro ller(上接第 29页 ) 2 Philip s Sem iconductors