基于DSP的液晶顯示器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周菲　牛姣姣　萬洋洋　趙杜　薛美娟

【摘 要】介紹了一種利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）控制LCD模塊的液晶顯示方案，對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。該方案采用DSP的I/O口對(duì)讀寫時(shí)序及數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，利用C語言編寫了各種文字及圖像的顯示程序，實(shí)現(xiàn)了DSP與LCD顯示模塊的良好接口，并在實(shí)際工作場(chǎng)合進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、顯示效果較好、刷新速度快，能夠達(dá)到實(shí)用要求。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號(hào)處理器；液晶顯示器；接口電路

0 引言

我國(guó)自20世紀(jì)80年代引進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理器以來，其已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，DSP理論和技術(shù)已成為IT領(lǐng)域的核心技術(shù)。由于液晶顯示技術(shù)近年來不斷獲得新的突破，顯示屏應(yīng)用范圍不斷拓寬，成為極具發(fā)展?jié)摿Φ碾娮语@示產(chǎn)品。在DSP的應(yīng)用研究領(lǐng)域中，基于DSP的圖形液晶顯示的研究和開發(fā)一直受到科研人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的顯示采用單片機(jī)控制，處理速度有限，存在局限性。DSP是基于超大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的，它一方面結(jié)合了DSP系統(tǒng)諸多特點(diǎn)，另一方面又結(jié)合了液晶顯示器諸多優(yōu)點(diǎn)[1-2]。非常適合于個(gè)人信息化電子產(chǎn)品的輸出顯示前端。本文提出了一種基于DSP控制的液晶顯示屏的設(shè)計(jì)方案，以DSP為核心控制芯片、可編程邏輯器件PLD為輔助控制芯片來進(jìn)行LCD顯示器的設(shè)計(jì)和控制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高了系統(tǒng)可靠性。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)中，采用TMS320C28335浮點(diǎn)DSP控制器，該器件具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲(chǔ)量大，A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等優(yōu)點(diǎn)?；赥MS320C28335的顯示系統(tǒng)的硬件電路包括電源模塊、信息存儲(chǔ)模塊、外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊、液晶顯示模塊、驅(qū)動(dòng)電路、仿真接口、復(fù)位電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)具有掉電數(shù)據(jù)不丟失的功能，能在保證傳輸速度和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多種模式的顯示功能。

1.2 電源模塊

由于系統(tǒng)所涉及的器件種類較多，針對(duì)不同的要求需使用不同幅值的電壓，TMS320C28335 DSP等芯片的供電電壓為3.3V，有些外圍數(shù)字器件供電電壓為5V，因而本系統(tǒng)采用AMS1084CM穩(wěn)壓芯片解決不同電壓要求的問題，電路中電源由+5V穩(wěn)壓直流電源輸入，并采用AMS1084CM-3.3電源轉(zhuǎn)換芯片作為5V轉(zhuǎn)3.3V的高性能穩(wěn)壓芯片，為電路提供穩(wěn)定可靠的主電源VCC（3.3V），且內(nèi)部有過熱保護(hù)和限流電路。另外，電路中還使用TI專用的電源管理芯片TPS767D301，能穩(wěn)定給DSP內(nèi)核供電。

1.3 存儲(chǔ)模塊

控制器選用TMS320C28335芯片，因?yàn)樵揇SP芯片片內(nèi)存儲(chǔ)空間容量有限，所以外掛一片型號(hào)為SST39VF800A，存儲(chǔ)大小為512K*16bit的FLASH芯片，用來存儲(chǔ)程序與外部字庫；利用DSP將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)直接送入顯示屏，無需通過計(jì)算機(jī)下載程序，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)使用。

1.4 液晶顯示模塊

本項(xiàng)目所使用的128*64點(diǎn)陣漢字圖形液晶顯示器，可顯示漢字及圖形，其中內(nèi)置國(guó)標(biāo)GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫（16*16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8*16點(diǎn)陣）及64*256點(diǎn)陣顯示RAM（GBRAM）?？膳cDSP直接接口，提供兩種界面來連接微機(jī)處理器，8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能，光標(biāo)顯示、畫面移動(dòng)、睡眠模式等。電路如圖2所示。

2 軟件設(shè)計(jì)

DSP系統(tǒng)的軟件是指包括信號(hào)處理算法及相應(yīng)的程序軟件[3]。我們采用的開發(fā)方式是利用CCS集成開發(fā)環(huán)境完成工程的創(chuàng)建、文件的編輯、編譯鏈接、調(diào)試等環(huán)節(jié)。然后通過仿真接口將所生成的.out文件直接下載到DSP片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器?？紤]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語言靈活的語法和結(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。

液晶顯示LCD模塊工作時(shí)序的完成主要通過控制信號(hào)的改變實(shí)現(xiàn)的，在確定操作時(shí)序后通過片選信號(hào)CS以及地址線A1、A0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。由于DSP速度較快，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(huì)導(dǎo)致屏刷速度變慢，影響系統(tǒng)的顯示功能，具體程序中會(huì)用較為精確的軟件延時(shí)方法來實(shí)現(xiàn)。

本系統(tǒng)中DSP控制液晶模塊軟件流程如圖2所示。系統(tǒng)上電、復(fù)位后，由于輸出口狀態(tài)對(duì)輸入LCD模塊的數(shù)據(jù)影響較大，所以必須要對(duì)各I/O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各個(gè)位來設(shè)置背景色。最后調(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(chǔ)器將要顯示的字體顯示在屏幕上。

具體語法實(shí)現(xiàn)如下：

void LCD_write_command（uchar command）{

LCD_RS=0； //指令

LCD_E=1； //允許

LCD_DB=（command<<2）|0x0002；//賦值給DB0-DB7對(duì)應(yīng)的GPIO2-GPIO9引腳

Delay_us（10000）；

LCD_E=0；

Delay_us （100）；}

/*--------------------------------------

模塊名稱：LCD_write_data（）；

功 能：LCD12864寫數(shù)據(jù)函數(shù)

占用資源：GPIO0-RS（LCD_RS），GND-RW（LCD_RW），GPIO1-E（LCD_E）.

；參數(shù)說明：data為寫數(shù)據(jù)參數(shù)

；-------------------------------------*/

void LCD_write_data（unchar data）{

LCD_RS=1； //指令

LCD_E=1； //允許

LCD_DB=（data<<2）|0x0003；//賦值給D0-D7對(duì)應(yīng)的GPIO2-GPIO9引腳

Delay_us （10000）；

LCD_E=0；

Delay_us （100）；}

/*--------------------------------------

模塊名稱：LCD_int（）；

功 能：初始化LCD12864

占用資源：--

參數(shù)說明：--

-------------------------------------*/

void LCD_int（void）{

Delay_us （100000）；//延遲100ms

LCD_write_command（0x30）；//功能設(shè)置

Delay_us （200）；//延遲200us

LCD_write_command（0x0c）；//顯示開關(guān)控制

Delay_us （200）；//延遲200us

LCD_write_command（0x01）；//顯示清除

Delay_us （12000）；//延遲12ms

CD_write_command（0x06）；//光標(biāo)移動(dòng)方向

Delay_us （500）；//延遲500us}

3 結(jié)語

該課題是西安文理學(xué)院2015年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，旨在推動(dòng)和提高大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求。本文提出的用DSP控制LCD屏的顯示方法可以很好的解決系統(tǒng)在海量數(shù)據(jù)的情況下，速度受到限制的問題，降低投資成本，從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。該項(xiàng)目的完成使我們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)和原理有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的積極性和自信心，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]侯其立，石巖，徐科軍，編著.DSP原理及應(yīng)用—跟我動(dòng)手學(xué) TMS320F2833X[Z].

[2]姚曉通，李積英，蔣占軍，編著.DSP 技術(shù)實(shí)踐教程—TMS320F28335，設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[Z].

[3]鐘睿，編著.DSP技術(shù)完全攻略—基于TI系列的DSP設(shè)計(jì)與開發(fā)[Z].

[責(zé)任編輯：王楠]