基于DSP的LCD液晶显示器的控制

DSP课程论文（设计）题目基于DSP的LCD液晶显示器的控制院系信息工程学院专业电子与通信工程学生姓名黄伟学号160408521010指导教师张先庭二Ｏ一七年五月二十八日基于DSP的LCD液晶显示器的控制数字信号处理器（DSP）,是近十几年来兴起的一项高技术产品，以速度快、功能强著称。目前广泛应用于图形图像处理、语音处理、多媒体及军事等领域。目前使用的DSP产品——TMS320LF2407，是美国德州仪器公司开发的位定点DSP。它运算速度快，功能较强，价格适宜，源代码与Clx、C2x兼容，且与C5x向上兼容。液晶显示器由于具有功耗低、外形尺寸小、价格低驱动电压低等特点以及其优越的字符和图形的显示功能，在高档的智能仪器的使用中是首选的输出设备。在最近开发的一种以TMS320LF2407为核心的电机智能测试仪器中，通过TMS320LF2407与液晶控制器HD47880的接日.实现了对液晶显小器的控制。一、TMS320LF2407芯片及其最小系统TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定点DSP芯片，是目前TMSC2000家族中集成度高、性能最强的芯片，除了具有一般DSP改进的哈佛结构、多总线结构和流水线结构等优点外，它还采用高性能静态CMOS技术，电压从SV降为3.3V，减少了功耗;40MIPS的执行速度使得指令周期缩短到25ns，提高了计算能力和控制器的实时控制能力;片内集成了32KB的闪存、1.SKB的数据/程序RAM,544B双口RAM(DRAM)和2KB的单口RAMCSARAM),16通道10位SOOns的A/D转换器、CAN控制器模块、串行通信接口(CSCv模块、16位串行外部设备接口(CSPv模块、看门狗(WD)定时器模块、两个事件管理模块(CEVA和EVB)等，如此功能强大的功能使得TMS320LF2407A可以满足各种智能仪器的PWM接口和I/O功能，提高系统的性能，简化外部硬件电路的设计。对于DSP2407，加上电源、复位和晶振，就构成了DSP最小系统。为使这一最小系统工作在开发状态下，应配以锁相环、JTAG接口、扩展片外程序存储器、滤波电路、指示灯电路。最小系统框图如下图所示：1.电源设计高稳定的电源对DSP系统的高性能运行有重要意义，由于最小系统耗电不高，因此设计一个简单的稳压电路即可。2.锁相环电路设计本设计采用外部时钟电路，由于TMS320LF2407的最高运行频率为40MHZ，所以当使用10MHZ外部时钟时，通过设置SCSR的11-9位为111即可获得最佳性能。使用外部时钟时，PLL还有一个锁相滤波电路，用于将时钟电路的抖动降到最低。3.晶体振荡电路设计为节约成本，通常使用片内振荡电路，与无源晶体、起振电容一起连接成三点式振荡器来产生稳定时钟。连接起振电容是为了保证正常的起振，对振荡频率的影响极小。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，相对于晶振而言缺点是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路，更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。4.指示灯电路设计通过2407与LED灯连接，然后用软件控制灯灭亮来检验最小体统是否能正常工作。5.复位电路设计TMS320LF2407A内部带有复位电路，因此可以直接RS复位引脚外面接一个上拉电阻即可，这对于简化外围电路，减少电路板尺寸很有用处，但是为了调试方便经常采用手动复位电路。6.滤波电路设计由于DSP芯片内部各元件的影响，需要对电源电路及锁相环电路进行较高要求的滤波，通过多个电容并联来获得最大、容量低内阻和好的高频特性。二、LCD液晶显示屏采用10.8cm4.3in)、分辨率为480X272的真彩TFT屏，提供一个简单的高速8位总线与处理器连接，支持可编程的256色，具有低功耗、轻薄、宽温(一30}85℃)、亮度可调节(软件调节8种亮度)、低功耗(软件关断显示)等优点，适合各种仪器仪表、工业设备的应用。其低功耗、轻薄设计能满足单节锉电池供电设备的需求。其软件系统有如下特殊功能:(1)快速清屏功能。只需发送一条指令，控制板可在16.6ms内以指定的颜色对整个画而进行清屏，清屏过程无须单片机的干预，极大地提高了开机和单一背景色的显示速度。(2)提供8点写模式。这使得彩色屏的操作与单色屏一样，极大地提高了汉字、英文字母、数字、以及单色位图的显示速度。(3)提供灵活的地址自动加一功能。地址自动加一的方向可以任意设置为X方向或Y方向。以上各种加强的功能使得普通的微处理器驱动彩色屏也可以得到非常流畅的显示效果，其工作原理如图1所示。DC/DC电压变换器产生液晶显示所需要的各种驱动电压，背光驱动电路则产生LED背光灯所需要的供电电源。逻辑控制电路采用CPLD器件，利用独有的缓冲技术，让显示与写入数据同时进行，完全杜绝雪花现象，实现了画而的高速更新，且互不干扰团。三、硬件设计本系统设计主要由微控制器DSP和LCD显示器以及相关的电子元器件组成。系统硬件模块接口如图2所示。系统中，LCD的显示控制器映射在DSP2808的I/)空间，其数据/指令选择、行/列地址的选择以及数据的读/写选择由DSP2808的UPI08}-UPI()12来控制LCD，实现功能的转换。因此，对LCD的控制实际上是对映射在DSP2808的I/()口读写操作。图2中DSP与LCD显示器之间采用两片74HC245双向总线驱动器，目的是保证系统有足够的驱动性能，使系统能够稳定工作。另外，74HC245的/E和DIR端都接地，低电平表示传输方向始终从A到B，芯片总是被使能。由于本设计基本功能是向LCD写数据，所以可以通过DSP在每次初始化时将LCD的LRD引脚置1,防r.读写时序混乱。对LCD相关寄存器的操作说明如表1.本系统使用DSP2808的系统时钟100MHz,对于此款DSP芯片，一个指令周期就是一个时钟周期，即10ns，速度非常快。由于DSP2808无总线，对LCD的读操作要按读写时序的要求来完成。利用本款LCD特殊的8点写模式，以及DSP的高速特性和LCD可编程256种色彩的优点，可使本系统的显示模块准确、快速和丰富多彩，更加动态地反映下位机的时实状态，使系统调试和使用更加灵活和快捷。四、软件设计考虑到程序的可移植性和软件的可读性，采用C语言作为开发语言，利用C语言灵活和结构丰富的特点，使系统能够发挥较大作用和实现所要求的功能。首先，由于DSP2808无总线，对LCD的写操作要严格按照LCD的写时序模拟总线，这也是设计中较为重要的环节，也是程序的关键所在。TFT480272-4.3LCD的写时序图如图3所示。LCD模块工作时序的完成主要通过控制信号的改变实现的，在确定操作时序后，通过片选信号CS以及地址线A1}A0来改变数据线相关寄存器的状态，通过改变控制寄存器的值可实现此款LCD强大的显示功能，控制寄存器具体功能如表2所示。由于DSP速度较快(每条指令10ns)，此程序的关键在于写操作引脚电平跳变的延时，延时选择过小数据写不进去，延时选择过大则会导致屏幕刷新速度变慢，影响系统的显示功能，具体程序中会用较为精确软件延时方法来实现。本系统中DSP控制液晶模块软件流程如图4所示。系统上电、复位后，对系统的各项参数初始化，由于输出口状态对输入LCD模块的数据影响较大，所以必须要对各I()口清零。由于LCD之前状态未知，所以要调用清屏子程序清屏。然后通过调用命令子程序即改变控制寄存器的第2一1位来设置前景色和背景色。最后通过调用命令子程序使能8点写模式，调用写地址子程序定好坐标，写点阵数据到LCD显示存储器将要显示的字体显示在屏幕上。写命令子程序如下：voidwrcmd(ucharx){UpioDataRegs.UPACLEAR.bit.UPI08=1;UpioDataRegs.UPASET.bit.UPI09=1;UpioDataRegs.UPACLEAR.bit.UPIO11=1;for(y=0;y}2;Y}+);databus=databus一x;UpioDataRegs.UPACLEAR.bit.UPI013=1;UpioDataRegs.UPASET.bit.UPI013=1;UpioDataRegs.UPASET.bit.UPIO11=1;}写数据子程序:voidwrdat(uintx){UpioDataRegs.UPASET.bit.UPI08=1;UpioDataRegs.UPASET.bit.UPI09=1;UpioDataRegs.UPACLEAR.bit.UPIO11=1;for(y=0;y}2;Y}+);databus=databus一x;UpioDataRegs.UPACLEAR.bit.UPI013=1;UpioDataRegs.UPASET.bit.UPI013=1;UpioDataRegs.UPASET.bit.UPIO11=1;}写地址子程序只是改变A1}A0的状态与命令，与数据子程序类似，程序名为:wradd(uintx,uinty);下而是一个完整的写字程序:voidwrdz(uinta，uintb，char*chn，uintfc，uintbe，uinttype){uinti;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(chn}i});}}程序中，通过调用命令子程序来设置所要写字的前景色和背景色，通过判断参数类型来确定要写字的类型，本设计有两种字型即16X16型和16X8型。结论利用TMS320F2808和TFT480272-4.3显示器实现了较为理想的人机交互界而。通过DSP模拟总线时序，软件和硬件之间能够很好地融合，增强了系统的稳定性。本显示系统在总控制系统的应用中得到了良好的效果。基于DSP的液晶显示控制技术己经在工业领域得到了广泛应用，有非常广阔的市场前景。