怎样去设计一种智能彩色液晶显示器接口？

　　近年来，随着低价格､高性能DSP芯片的出现，DSP已越来越多地被应用于高速信号采集､语音处理､图像分析处理等领域中，并显示出巨大的优越性｡智能彩色液晶显示器具有显示直接美观､便于操作的特点，被用作各种便携式系统的显示前端｡它一般采用工业级的高频CPU？可以自行对接收的命令和数据进行处理？因而能够提高用户端接口的软件开发效率｡
　　一般的液晶显示往往采用单片机控制？但在系统需要大量高速实时数据的情况下，单片机由于受处理速度的限制就显得力不从心？而且一般的液晶显示仍采用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形，而这又增加了软件开发的难度｡为了解决这些问题，本文将提出一种基于DSP控制的智能彩色液晶显示器的接口设计方法，从而有效地解决了上述问题｡
　　智能彩色液晶显示器（以下简称LCD）VK63是上海广电集团北京分公司的产品，它具有体积小､功耗低､无辅射､寿命长､超薄､防振及防爆等特点｡该显示器的显示颜色为256色，可显示字符为ASCII的二级字库，中文显示为15行×20列，图形点阵320×RGB×240｡
　　该LCD采用大规模门阵列集成电路，从而避免了用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形，减轻了软件开发人员的负担，提高开发效率;由于采用全数字化设计，因而显示稳定可靠，抗强电磁干扰;该LCD采用工业级的CPU（89C51），机内配置有二级字库，可通过串口或三态数据总线并口接收控制命令数据，并自行对接收的命令和数据进行处理，以实时显示用户所要显示的各种曲线､图形和中西文字体｡其原理框图如图1所示｡
　　
　　LCD的命令码为十六进制码格式，每个命令均以十六进制码的“1B”开头，后面为命令代码和所需要的参数｡其中XH表示X坐标的高8位，XL表示X坐标的低8位，YH表示Y坐标的高8位，YL表示Y坐标的低8位｡
　　LCD的图形方式以光点为最小点阵显示单位，每个光点包含RGB三个色点｡字符方式以8×16点阵为最小显示块单位｡西文字符占一个显示块，16×16点阵的汉字占两个显示块｡本机每显示一个字符或汉字后？光标自动右移一个字符或汉字位？所以在同一行里顺序写入汉字或字符时？不用再加光标定位命令，即可连续送入内码｡ 如图形操作为画一实心矩形，那么，其命令代码为：1B 41 color XH1 XL1 YH1 YL1 XH2 XL2 YH2 YL2，其中，color为颜色代码，X1 Y1为左上角坐标，X2 Y2为右下角坐标｡其具体操作是以点（X1，Y1）为左上角坐标，以点（X2，Y2）为右下角坐标，使用指定的颜色画实心矩形｡
　　2.1 串行通讯的硬件设计
　　LCD选用标准RS-232通讯接口，按串口方式工作｡一帧信息为10位，内含1位起始位（0），8位数据位（先低位后高位），1位停止位（1）｡
　　为了提高通讯速度，显示器内设置了一个128字节的输入缓冲区｡发送数据前应先检查DTR信号（RS232电平），若DTR为负电平（对应COMS高电平），则表示缓冲区满，要等到DTR信号变为正电平（对应COMS低电平）后再发送数据｡如果每组的数据量少于128字节，同时每组之间又有足够的间隔，则不用判断DTR信号就可连续发送数据｡图2所示是其硬件接口原理框图｡
　　
　　2.2 串行通讯软件设计
　　此设计是一个具体工程项目（无功与谐波补偿装置）的液晶显示部分程序，主要完成显示“系统是否投入工作以及工作是否正常”的各种彩色图形曲线和文字，其中显示标志寄存器和COUNT数据寄存器的值都由相关应用程序给定｡通过设置等待寄存器WSGR（赋值为0）和检测I/O的DTR信号可以防止数据发送丢失，从而实现高速DSP与外部低速LCD的通信｡由于篇幅有限，这里只给出了串行初始化和数据发送部分的程序｡其程序流程框图如图3所示｡
　　
　　（1）串行通讯初始化程序
　　LDP # 0E0H ;设置串行通讯口各寄存器
　　SPLK # 0017H，SCICCR ;SCI使能，空闲线唤醒模式，8位数据，无奇偶校验位
　　SPLK # 0013H，SCICTL1 ;接收､发送､内部时钟使能，SLEEP=0
　　SPLK # 0000H，SCICTL2 ;接收和发送中断禁止
　　SPLK # 0000H，SCIHBAUD
　　SPLK # 0082H，SCILBAUD ;波特率为9600
　　SPLK # 0020H，SCIPC2 ;设置SCITXD为串行发送功能，SCIRXD为I/O口功能
　　SPLK #0033H，SCICTL1 ;串口初始化完成
　　LAR AR0，#SCITXBUF ;发送缓冲寄存器地址
　　（2）数据串行发送程序
　　SCISS：
　　LDP #0E0H
　　BIT SCIPC2，BIT3 ;检测DTR信号，判断输入缓冲区是否满
　　BCND SCISS，TC ;若缓冲区满，继续查询等待
　　LDP #4H ;DP指向用户定义数据页4（0200H-0280H）
　　LACL SCITEMP
　　MAR *，AR0 ;数据送SCITXBUF发送缓冲区
　　SACL *
　　XMIT_RDY：
　　LDP # 0E0H
　　BIT SCICTL2BIT7 ;判发送器是否空
　　BCND XMIT_RDY，NTC
　　RET3 DSP与LCD的并行通讯设计
　　3.1 并行通讯硬件设计
　　LCD自身具有一个三态数据总线并口（并口为COMS电平），可以同主机进行通讯｡它的外部有12条线同DSP相连，即D0~D7､WRCS､BUSY､INT和GND｡其中WRCS为片选信号和写信号的逻辑或非，上升沿有效｡BUSY信号为高（COMS电平）表示忙｡INT为中断申请信号，低电平有效｡图4所示是其并行接口的硬件原理图｡图5所示是LCD的时序图｡其中TW为WRCS信号的脉冲宽度，TSU为数据建立时间，TH为数据保持时间｡这些参数的具体要求为：
　　TW不小于16ns;TSU不小于12ns;T大于0ns ;TH不小于5ns;TI不小于2μs｡
　　
　　
　　3.2 并行通讯软件设计
　　并行通讯的编程思想与串行通讯软件的设计基本相同｡但并行通讯是通过设置等待寄存器WSGR？赋值为0 和检测IOPC5的BUSY忙信号来防止发送数据丢失，以实现高速DSP与外部低速LCD的通信｡图3所示的流程图也适用于并行通讯｡
　　（1）并行通讯初始化程序
　　LDP # 0E1H
　　LACL OCRB
　　AND # 00CFH ;IOPC（4-5）配置为一般I/O功能
　　SACL OCRB
　　LACL PCDATDIR
　　OR # 1000H ;IOPC4口为输出方式
　　SACL PCDATDIR
　　LACL PCDATDIR
　　AND # 0DFFFH ;IOPC5口为输入方式
　　SACL PCDATDIR
　　（2）数据并行发送程序
　　SCISS：;判断IOPC5口的BUSY信号是否忙
　　LDP # 0E1H
　　LACL PCDATDIR
　　LDP # 4H
　　SACL BUSYDATA
　　BIT BUSYDATA，BIT5
　　BCND SCISS， TC ;若BUSY为高，继续查询等待
　　LDP # 4H ;若BUSY为低， 把数据送到端口8000H.
　　OUT PARALTEMP，8000H
　　LDP # 0E1H
　　LACL PCDATDIR
　　AND # 0FFEFH ;将IOPC4口的INT信号置低
　　SACL PCDATDIR
　　RPT # 50 ;延时2.5μs
　　NOP
　　LDP # 0E1H
　　LACL PCDATDIR
　　OR #0010H ;将IOPC4口的INT信号置高
　　SACL PCDATDIR
　　RET
　　4 结束语
　　本文提出的基于DSP控制的智能彩色液晶显示器接口设计能够很好地解决高速DSP与外部低速设备的通信问题，本设计尝试采用了串行和并行两种通讯方案，其中前者DSP只需用3根线即可实现数据串行通信，因而节约了DSP的外部资源，虽然传输速度稍低，但能满足大多数实际工程的需要？而后者采用并行通讯虽然数据传输速度较快，但会受到LCD所带CPU（89C51）解释命令速度的限制，虽然液晶显示速度比前者稍快20%左右，但要占用DSP外部资源的12根线｡通过对上述两种方案的比较，最终设计项目采用了串行通讯方案，并在实际应用中取得了很好的效果｡