引言

在現(xiàn)代智能儀器設備中，能顯示漢字的圖形點陣液晶和可以輸入信息的小鍵盤已成為智能設備的人機界面中必不可少的組成部分。同時低功耗特性也貫穿于中文人機界面的設計始終。近年來，隨著低價格、高性能DSP芯片的出現(xiàn)，DSP已越來越多地被應用于數(shù)字化電機控制、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(shù)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高速低功耗的DSP芯片TMS320LF2407控制的液晶顯示屏的設計，有效地解決以上所遇到的問題。

設計中，筆者采用TMS320LF2407作為系統(tǒng)的控制芯片，通過選擇合適的液晶顯示模塊在3V電平構建了一個低功耗的中文人機界面。此中文人機顯示界面是以TMS320LF2407為核心的運動控制系統(tǒng)中的重要組成部分。

一、TMS320LF2407　DSP

TMS320LF2407是德州儀器公司(TI)推出的16位定點DSP。它具有TMS320系列DSP的基本功能，還具有以下一些特點：

1、用高性能靜態(tài)CMOS技術，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的功耗。

2、內有高達32K×16位的Flash程序存儲器，高達2.5K×16位的數(shù)據/程序RAM，544×16位雙端口RAM(DARAM)，2K×16位的單口RAM(SARAM)。

3、2個事件管理模塊EVA和EAB，事件管理模塊適用于控制交流感應電機、無刷直流電機、開關磁阻電機、步進電機、多級電機和逆變器。

4、可擴展的外部存儲器總共192K×16位，其中程序存儲器空間、數(shù)據存儲器空間、 I/O尋址空間各為64K×16位。

5、內有看門狗定時器(WDT)、10位ADC轉換器、控制器區(qū)域網模塊CAN2.0 B、串行通信接口模塊(SCI)、16位串行外部設備接口模塊(SPI)、基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。

6、5個外部中斷(兩個電機驅動保護、復位和兩個可屏蔽中斷);3種低功耗電源管理模式，能獨立地將外設器件轉入低功耗工作模式。

此外，該芯片有多達41個可單獨編程或復用的通用I/O腳(GPIO)，用戶可根據自己的需求進行軟件設置，使之在應用中具有極大的靈活性。概括來說，TMS320LF2407具有極低的功耗、強大的處理能力、豐富的片上外圍模塊、方便高效的開發(fā)方式。

二、液晶顯示模塊與接口電路

為實現(xiàn)友好的中文人機顯示界面，液晶模塊選用信利公司的MG-12232。該模塊的供電電壓典型值為3V，工作電流典型值為0.3μA，其顯示范圍為122×32點陣。其控制器是兩片SED1520F0A，SED1520F0A可以在3.3V電壓下正常工作，因而避免了與 TMS320LF2407邏輯電平不匹配的問題。

一個SED1520F0A能控制80×16點陣的顯示，其顯示RAM共16行，分2頁，每頁8行，每一頁的數(shù)據寄存器分別對應液晶屏幕上的8行點，當設置頁地址和列地址后就確定了顯示RAM的某一單元。屏幕上的每一列對應一個顯示RAM的字節(jié)內容，且每一列最下面一位為最高位，最上面一位為 LSB，即該RAM單元字節(jié)數(shù)據由低位到高位和各個數(shù)據位對應于顯示屏上某一列的由高到低的8個數(shù)據位。對顯示RAM的一個字節(jié)單元賦值就是對當前列的8 行(一頁)像素點是否顯示進行控制，數(shù)據位為“1”時顯示，為“0”時不顯示。

SED1520F0A與TMS320LF2407的接口信號有(采用M6800時序)：

DB0～DB7：數(shù)據總線;A0：數(shù)據/指令選擇信號，A0=1表示數(shù)據總線上出現(xiàn)的是數(shù)據，A0=0表示數(shù)據總線上出現(xiàn)的是指令或讀出的狀態(tài); ：接口時序類型選擇， =1為M6800時序，其操作信號是E、R/W， =0為Intel8080時序。在M6800時序時，R/W=1為讀、R/W=0為寫。E1=1時，選中E1塊，即LCD模塊左半屏工作，E2=1時選中 E2塊，即LCD模塊右半屏工作。

TMS320LF2407與MG-12232模塊的接口電路如圖1所示。TMS320LF2407相應的控制引腳都設為I/O端口方式，用軟件來模擬M6800操作時序。在圖1中，V0是LCD需要的負電壓驅動電源輸入端，其外接電阻應先用可調電阻調試，以免驅動電壓不合適，造成顯示不可見。

三、鍵盤接口

基于對系統(tǒng)低功耗要求的考慮，鍵盤輸入響應程序應設計為中斷方式運行的。即有鍵按下時，使DSP外部中斷1(XINT1)產生中斷(可以從休眠狀態(tài)喚醒)，并啟動定時20ms的定時器消抖動去干擾，隨后DSP進入休眠狀態(tài)。當20ms的定時器產生中斷時再次將DSP從休眠狀態(tài)喚醒，此時掃描鍵盤，確定是否有鍵按下，若有鍵按下，則從IOPB0～IOPB7讀入鍵值，并執(zhí)行該鍵值對應的功能程序。執(zhí)行完該程序后，DSP可再次進入休眠，處于低功耗狀態(tài)。

四、軟件設計

主程序流程圖如圖2所示。

在液晶模塊顯示信息之前，必須先對液晶模塊進行初始化，其初始化的流程圖如圖3所示。

下面給出了DSP系統(tǒng)初始化程序以及鍵掃描程序。

DSP系統(tǒng)初始化程序：

SYS：SETC INTM ;禁止可屏蔽中斷

CLRC CNF　　 ;B0被配置為數(shù)據存儲空間

SPLK? #81FEH，SCSR1　 ; 時鐘4倍頻

;CLKIN=6MHZ，CLKOUT=24MHZ

SPLK #0E8H，　;不使能看門狗

LDP? #0

SPLK? #0001H，IMR　;使能中斷第1級INT1

SPLK #0FFFFH，IFR　 ;清全部中斷標志

CLRC INTM　;開中斷

RET

液晶初始化程序：

LDP #0E1H　　;DP(7080H～70FFH)

LACL MCRA

AND #000FH? ;配置IOPA[4～7]，IOPB[0～7]為

;一般I/O口功能

SACL PADATDIR

OR #0F000H　　;IOPA[4～7]為輸出方式

AND #0FF0FH樣　　;IOPA[4～7]=0

SACL PADATDIR

LDP #5H

SPLK #00E2H，LCDCMD;復位命令E2H

CALL COMWE

SPLK #0A4H，LCDCMD;正常顯示驅動命令A4H

CALL COMWE

SPLK #0A9H，LCDCMD ;占空比為1/32

CALL COMWE

SPLK #0A0H，LCDCMD;

CALL COMWE

SPLK #0C0H，LCDCMD ;顯示起始行

CALL COMWE

CALL CLEAR

SPLK #0AFH，LCDCMD ;開顯示命令AFH

CALL COMWE

RET

外部中斷1響應以及20ms定時器中斷消抖動后，讀鍵值子程序：

LDP #0E1H　　;DP(7080H～70FFH)

LACL PBDATDIR ;取出鍵值

SACL KEYDATA ;將鍵值送入KEYDATA保存

RET

五 、結束語

本系統(tǒng)利用TMS320LF2407 DSP、MG-12232圖形點陣液晶模塊和鍵盤構建了基于3V電平的低電壓、低功耗的中文人機界面。實際試驗中，此中文人機界面消耗電流不足1mA，這種設計方案取得了很好的低功耗效果。

參考文獻

1. TMS320LF240X DSP結構、原理及應用，劉和平，等. 北京航空航天大學出版社，2002.

2. 液晶顯示應用技術，李維提，郭強. 電子工業(yè)出版社，2000.

3. DSP控制器原理及其在運動控制系統(tǒng)中的應用，韓安太，等. 清華大學出版，2003.