《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于DSP的液晶顯示若干問題的探討
摘要: 信息時(shí)代,信息的獲取最終要通過顯示來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換,隨著電子產(chǎn)品集成化的發(fā)展趨勢(shì),液晶顯示屏在便攜式儀器中實(shí)現(xiàn)圖形和文本混合顯示應(yīng)用愈加廣泛[1,2]。DSP作為控制處理器以其高速、高精度性能廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因此采用DSP控制器實(shí)現(xiàn)液晶顯示越來越普遍。但是在實(shí)際應(yīng)用中常會(huì)出現(xiàn)電壓匹配、抗干擾、PCB布線和響應(yīng)速度、時(shí)序匹配等諸多問題,本文針對(duì)出現(xiàn)的這些問題提出具體解決方案,并給出編程實(shí)例。
Abstract:
Key words :

1 引言

  信息時(shí)代,信息的獲取最終要通過顯示來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換,隨著電子產(chǎn)品集成化的發(fā)展趨勢(shì),液晶顯示屏在便攜式儀器中實(shí)現(xiàn)圖形和文本混合顯示應(yīng)用愈加廣泛[1,2]。DSP" title="DSP">DSP作為控制處理器以其高速、高精度性能廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因此采用DSP控制器實(shí)現(xiàn)液晶顯示越來越普遍。但是在實(shí)際應(yīng)用中常會(huì)出現(xiàn)電壓匹配、抗干擾、PCB布線和響應(yīng)速度、時(shí)序匹配等諸多問題,本文針對(duì)出現(xiàn)的這些問題提出具體解決方案,并給出編程實(shí)例。

2 硬件結(jié)構(gòu)

  TMS320LF2407A" title="TMS320LF2407A">TMS320LF2407A是TI公司推出的一款高性能定點(diǎn)DSP控制器。液晶顯示模塊采用的驅(qū)動(dòng)控制器為KS0108B及其兼容顯示控制驅(qū)動(dòng)器。圖1為液晶顯示模塊與DSP的硬件電路,系統(tǒng)主要由DSP控制器、隔離緩沖電路和液晶顯示模塊3部分組成。隔離緩沖電路由兩片74LS245組成。調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻R1可以調(diào)節(jié)液晶顯示對(duì)比度。

3 相關(guān)問題及解決方案

3.1 電壓匹配

  DSP的數(shù)據(jù)、地址、控制總線通過接口信號(hào)線連接至液晶顯示模塊。DSP的I/O端口工作電壓為3.3 V,由于DSP有時(shí)將數(shù)據(jù)寫入控制器,有時(shí)又從控制器讀數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)總線是雙向的。如果直接把兩者連接,數(shù)據(jù)的流向可能會(huì)對(duì)3.3 V系統(tǒng)造成損害,所以本設(shè)計(jì)中DSP和液晶模塊通過兩片74LS245進(jìn)行連接,74LS245具有隔離作用。74LS245(1)連接DSP對(duì)液晶輸出模塊的控制信號(hào).信號(hào)為單向,引腳DIR始終置為"1",使得控制信號(hào)由741S245的A口流向B口。而74LS245(2)連接DSP與液晶模塊的數(shù)據(jù)線,數(shù)據(jù)為雙向,因此引腳DIR則由DSP的IS的反來控制數(shù)據(jù)的流向。由于DSP輸出的信號(hào)電壓均為3.3 V,而液晶模塊的驅(qū)動(dòng)電壓為5 V,所以需要在74LS245和液晶模塊之間加入上拉電阻,這樣才能與LCD控制器準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)相匹配。

3.2 抗干擾

  LCD顯示" title="LCD顯示">LCD顯示屏常置于儀表的面板上,通過一條扁平電纜連接至主控板。測(cè)控儀表內(nèi)部的電磁干擾對(duì)LCD的工作有一定的影響[3,4],如果該儀表工作于工業(yè)生產(chǎn)過程,惡劣的環(huán)境對(duì)于液晶屏的工作更為不利,這就需要在設(shè)計(jì)中采用各種抗干擾措施。本系統(tǒng)采取的主要抗干擾措施如下:

  (1)設(shè)計(jì)LCD模塊的接口時(shí),在VSS和VDD之間接一只0.1μF的去耦電容,接10μF或20μF電容濾波,提高電源輸入的穩(wěn)定性。

  (2)LCD模塊的工作電流很小,為幾毫安,但其背光部分所需要的電流遠(yuǎn)大于其工作電流,因此在設(shè)計(jì)中需將工作電源和背光電源分別布線。

  (3)為避免其他不明干擾源對(duì)液晶顯示的影響,采用軟件掩飾顯示不正常的問題,即定期對(duì)液晶屏復(fù)位(通過RES的反引腳),保證液晶顯示屏長期工作的穩(wěn)定性。如果不允許液晶屏定期復(fù)位,可以檢測(cè)LCD內(nèi)部工作寄存器和顯示RAM,一旦發(fā)現(xiàn)LCD不正常,可以對(duì)LCD復(fù)位。

3.3 PCB布線

  所有電路設(shè)計(jì)的最后一步就是印制電路板(PCB)的布線,如果這部分設(shè)計(jì)不當(dāng),PCB會(huì)發(fā)射出過量的電磁干擾(EMI),使整個(gè)電路工作不正常。在電能質(zhì)量監(jiān)控裝置中,DSP輸出的信號(hào)頻率高達(dá)幾兆赫茲甚至幾十兆赫茲,因此任何一條PCB布線都可能成為天線。布線的長和寬都會(huì)影響線路電阻和電感量,進(jìn)而影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。同時(shí)高頻信號(hào)傳輸線路過長會(huì)引起信號(hào)失真,導(dǎo)致顯示不正常。因此在布線時(shí),液晶模式和DSP之間所有傳輸信號(hào)的布線都應(yīng)盡可能的短且寬,這樣可以減少其分布參數(shù)和相互間的電磁干擾,保證高頻信號(hào)高質(zhì)量傳輸,從而保證電路正常工作。

3.4響應(yīng)速度

  在傳統(tǒng)液晶顯示控制電路的軟件編程中,由于液晶顯示模塊的上電復(fù)位過程遲于控制器的復(fù)位時(shí)間,所以在程序上電執(zhí)行液晶模塊初始化程序之前需要先運(yùn)行一段延時(shí)程序,而且一般每次對(duì)液晶模塊控制器的控制端口、數(shù)據(jù)端口進(jìn)行讀、寫操作時(shí),必須調(diào)用延時(shí)子程序,否則將無法正常顯示。筆者在進(jìn)行初步開發(fā)時(shí),遵循了上述開發(fā)經(jīng)驗(yàn),增加了一定的延時(shí)程序,這時(shí)便出現(xiàn)了響應(yīng)速度的問題。雖然DSP的運(yùn)行速度相當(dāng)快,但是每段延時(shí)程序累積起來,再加上循環(huán)程序的運(yùn)行需要,整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)速度將會(huì)很慢,甚至?xí)徽`認(rèn)為顯示不成功,這樣對(duì)于電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)而言是不允許的,因此在設(shè)計(jì)過程中不斷地縮短延時(shí)時(shí)間,最后不需要添加任何延時(shí)程序也能進(jìn)行正常的顯示,所以在對(duì)液晶模塊編程時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)延時(shí)程序,以保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

3.5時(shí)序匹配

  在顯示系統(tǒng)中,由于DSP控制器的運(yùn)算速度非???,機(jī)器周期很短(25 ns,工作頻率40 MHz)。在這種情況下,液晶的控制器難與其同步(0CM12864模塊讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)序如圖2所示,時(shí)序參數(shù)如表1所示)。本系統(tǒng)采用的解決方案是在DSP數(shù)據(jù)接口與LCD數(shù)據(jù)接口之間使用三態(tài)總線收發(fā)器74LS245進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖。同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)方面根據(jù)兩者時(shí)序關(guān)系,在程序中加入DSP等待狀態(tài)周期(根據(jù)工作頻率的不同改變程序中的參數(shù)來滿足時(shí)序要求),延長DSP輸出信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。

4 字符顯示軟件設(shè)計(jì)

  字符顯示函數(shù)DISP的形參ARRAY、PAGE、COL及TYPE分別代表定義的字模數(shù)組、頁面物理地址、列物理地址及顯示類型(漢字TYPE=16,數(shù)字字母TYPE=8)。程序中PAGE的范圍為0~7。使用物理地址,該值與第0頁指令代碼0xOB8相"或"后。就可得到期望頁面的指令代碼,從而提高了編程效率。同樣的,COL范圍0~127也使用了物理地址,在每寫一列數(shù)據(jù)前,軟件都會(huì)判斷當(dāng)列所在的物理位置,以調(diào)用左屏或右屏的驅(qū)動(dòng)子程序,與第0列指令代碼0x40相"或"后即可得到設(shè)置列地址的指令代碼。至于寫反顯字符只需將DATA取反(即~DATA)寫入相應(yīng)I/O口即可。字符顯示流程如圖3所示,下面給出具體程序:

5 結(jié)束語

  本文提出基于DSP的液晶顯示設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題及其解決方案,并給出具體的電路設(shè)計(jì)和編程實(shí)例,論證了所提出的解決方案的有效性。

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