基于DSP的液晶模块的显示原理及实现

1 硬件电路接口的设计
    图1给出了液晶显示模块的硬件电路接口设计框图，该系统采用TI公司的TMS320F206芯片（以下简称F206），其内部带有4KB的FLASH存储器，可以根据系统需要外挂EEPROM作为外部程序存储区。

    SED1335控制器是日本EPSON公司生产的一款液晶显示屏控制器，与同类产品相比，功能最强。主要特点有：
    有较强功能的I/O缓冲器；
    指令功能丰富；
    四位数据并行发送；
    图形和文本方式混合显示。
    可编程控制器芯片GAL16V8的输入端连接到DSP上，输出为硬件汉字库、液晶控制器、键盘扫描电路提供所需的片选和使能信号。该芯片编程实现容易，可以随时修改其逻辑关系，在一定程度上提高了开发的通用性。硬件汉字库的片选信号为F206的外部程序空间起始地址为08000H。由于F206的程序寻址范围可以达到64KB，要寻址256KB的程序空间，需扩展外部的程序空间。为此，将F206的IO0～2与硬件汉字库AT27C020A的地址高三位相连，以达到扩展程序寻址的目的。在显示汉字时，可以实现分页管理，共分成8页，每页32KB，占用DSP系统的程序空间的8000～FFFFH。
    为保证F206与SED1335能正常通信，SED1335的数据总线（D0～D7）直接连接到F206的低字节数据总线（D0～D7）上。SED1335片选信号由F206的A15（最高位地址线）、共同决定，其逻辑关系为且SED1335的A0接至F206的A0（最低位地址线）。
2 硬件汉字库的制作
    硬件汉字库使用了AT27C020A,该产品是ATMEL公司生产的256KB的FLASH ROM，在具体电路设计时应注意引脚定义和逻辑关系，并在烧录时选择相应的型号。本设计采用UCDOS软件中的HZK16点阵文件，字模大小为16×16，在该文件中，按汉字区位码从小到大依次存有国标区位码中的所有汉字，每个汉字占用32个字节，每个区为94个汉字。如果显示其属性，可以看出其大小为262KB。当写入AT27C020A时，可以将多于256KB的部分截去。实际上，在国标汉字点阵字库中，二级汉字排到第87区，从第88区开始就是空白，所以将多余部分截去不会影响实际操作中硬件汉字库的制作，和普通的程序存储器的编程没什么不同。因此，从中截去87区后的字库，补上8×16的ASCII码点阵数据。烧写过程中采用通用编程器spectrum-48进行编写，将HZK16文件调入时要使用二进制方式打开，编程并校验成功后，即可将存储器取下备用。这样，一个硬件汉字库就制作好了。
    针对不同的应用,可以选用大容量存储器甚至是串行数据存储器，从而扩展硬件汉字库的使用范围。在此使用容量为512KB的存储器，除了可以存储全部的国标汉字外，还可以存储8×16的ASCII码点阵数据以及汉字语句编码数据，使用起来非常方便。
3 DSP控制液晶显示的软件设计及实现
    通过初始化液晶显示屏以及调用硬件汉字库显示连续的汉字来具体说明DSP控制液晶显示屏的设计思想。从程序的可移植性和通用性方面考虑,选用了C语言进行软件模块的设计实现。
    液晶控制器指令的写入端口地址是C001H，写参数及显示数据端口地址为C000H，定义形式如下：
    extern ioport uint portc000；//数据写入地址
    extern ioport uint portc001；//指令写入地址
    #define LCDCMD portc001//指令写入端口地址
    #define LCDDATA portc000//写参数及显示数据地址
    系统硬件上电复位后,首先完成DSP的初始化，然后根据用户系统的需要对控制器的各项指令代码及其参数进行设置,以完成液晶模块的参数(如液晶的行数、列数、扫描频率、光标的位置等)以及显示方式等一系列过程的初始化。在MPU操作SED1335及其控制的液晶显示模块时，必须首先写入SYSTEM SET 40H指令。如果该指令设置出现错误，则显示必定不正常。液晶模块软件初始化设计的流程图如图2所示。
    F206初始化程序如下：
    asm(“clrc cnf”)；
    asm(“ldp  #0h”)；
    asm(“setc INTM”)；
    设置液晶控制器的系统指令及参数的程序如下：
    typedef unsigned int uint；
    uint SYSTAB[8]={0x30,0x87,0x07,0x27,0x42,0xf0,0x28,0x00}； //系统设置指令参数
    uint  SCROLLTAB[10]={0,0,0xf0,0xb0,0x04,0xf0}；//SCROLL指令参数
    void command(uint m)
    {
        LCDCMD=m；  //向1335中写入指令代码
    }
    void data(uint n)
    {
        LCDDATA=n；  //向1335中写入数据及指令参数
    }
    //清除显示区数据
    void cleardata(uint csrl,uint csrh,uint datal)
    {
    uint i,j；
    command(0x46)；   //写入光标地址指令
    data(csrl)；    //光标地址的低8位
    data(csrh)；    //光标地址的高8位
    command(0x4c)；   //光标自动右移指令
    command(0x42)；   //数据写入命令
    for(i=0；i<240；i++)
        {
        for(j=0；j<320；j++)
           data(datal)；   //向液晶显示区写入数据
           }
        }
    液晶显示屏的初始化程序如下：
    void init()
    {
           uint i；
           command(0x40)；  //系统设置指令
           for(i=0；i<8；i++)
           {
               data(SYSTAB[i])；
           }
           command(0x44)；  //设置SCROLL指令
           for(i=0；i++；i<10)
           {
               data(SCROLLTAB[i])；
           }
           command(0x5a)；  //设置点单元卷动位置
           data(0x00)；   //无卷动参数
           command(0x5b)；  //设置双层合成显示方式
           data(0x00)；   //光标显示不闪烁
           delay(2)；
           cleardata(0,0,0x00)；  //第一显示区清0
           cleardata(0x80,0x04,0x00)； //第二显示区清0
           command(0x46)；   //设置光标地址指令
           data(0x00)；    //第一显示区首地址
           data(0x00)；
           command(0x5d)；   //设置光标形状
           data(0x04)；    //光标长度5
           data(0x86)；    //光标宽度7
           command(0x4c)；   //设置光标自动右移
           command(0x59)；
           data(0x16)；    /第一、二显示区开显示
           }
    程序经过编译，汉字将以内码的形式表示。要在液晶屏上正确显示16×16点阵的汉字，必须将之转换成区位码，算出偏移量，从硬件汉字库中找到相应的位置，取出其后连续32个字节的字模。
    将内码转换成区位码的方法如下：
    qh=c1－0xa0，wh=c2－0xa0，
    其区位码就是：
    qw=qh×0xff＋wh，
    该汉字在字库中离起点的位置是：
    offset=(94×(qh－1)＋(wh－1))×32；
    汉字定位显示的汇编源程序如下：
    .mmregs
    .global_zimotake
    .ref _offset
    .def _buffer
    _zimotake:
    mar *,ar2
    lar ar2,#_buffer
    rpt #031
    blpd #_offset,*+；将汉字字模存入缓冲区buffer[32]
    ret
    在图形方式下显示连续汉字的程序如下：
    void displayhanzi(uint x,uint y,char *s)
    {
      uint i,j,csl,csh,k；
      uint cs；
      long qh,wh；
      command(0x4f)； //设置光标向下移动
      cs=0x04b0+2*x*0x140+y*0x02；//设置汉字显示的光标地址
      while(*s)
      {
      qh=*(s)-0xa0； //汉字区位码
      wh=*(s+1)-0xa0；
      offset=(94*(qh-1)+(wh-1))*32；//计算该汉字在字库中的偏移量
      ASPCR=0x100f； //异步串口的初始化
      IOSR=0x1800+((offset&0x38000)>>15)；
      offset&=0xffff；
      if(offset<0x8000)
      offset+=0x8000；
      s=s+2；    //s为要显示的连续汉字
      zimotake()；     //从字模库中读取相应字模
      csl=(cs&0x00ff)；  //显示文字的地址低8位
      csh=((cs&0xff00)>>8)； //显示文字的地址高8位
      command(0x46)；  //CSRW代码
      data(csl)；   //设置光标地址CSR
      data(csh)；
      command(0x42)；  //MWRITE代码
      for(j=0；j<16；j++)
         {
         data(buffer[j*2])； //写入数据
         }
      cs=cs+0x01；
      csl=(cs&0x00ff)；  //显示文字的地址低8位
      csh=((cs&0xff00)>>8)； //显示文字的地址高8位
      command(0x46)；  //CSRW代码
      data(csl)；   //设置光标地址
      data(csh)；
      command(0x42)；  //MWRITE代码
      for(i=0；i<16；i++)
      {
      data(buffer[2*i+1])；
      }
      cs=cs+0x01；
      }
    }
    以上程序均在TMS320C2X系列的软件环境CCS下调试通过。液晶屏能够正常显示连续的汉字、字符以及图形，在语言教学系统中得到了实际的应用。通过移植本文的程序，修改其中的一些指令，可以完成更加复杂的功能，并且具有缩短开发周期、加快产品上市等优点，因此非常适用于便携式设备的界面显示系统，如PDA、示波器、手机的界面开发等。