基于DSP的嵌入式系統(tǒng)人機接口設計
人機接口是嵌入式控制系統(tǒng)的重要組成部分,用于人機之間實時交換控制系統(tǒng)并返回系統(tǒng)狀態(tài)。嵌入式系統(tǒng)大都采用液晶屏和鍵盤作為人機接口的輸入、輸出設備。這里設計的人機接口作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成部分,為系統(tǒng)控制和運行監(jiān)測提供方便,而其本身在各種嵌入式控制系統(tǒng)中又具有廣泛的實用性。
2 液晶屏顯示功能的實現(xiàn)
這里采用的液晶顯示器為RT320240B。該顯示器的控制器使用SEIKO EPSON公司生產(chǎn)的SED1335型控制器。DSP訪問SED1335時,無需判斷其是否空閑,SED1335能夠隨時準備接受DSP的訪問并按照內部時序及時正確傳輸DSP發(fā)送的指令、數(shù)據(jù)。考慮到RT320240B是大屏幕液晶顯示器,顯示數(shù)據(jù)采集波形需較快的屏幕刷新速度,這里采用并行數(shù)據(jù)發(fā)送方式,從而在硬件設計上提高液晶屏幕的刷新速度。
2.1 SED1335控制器
SED1335型液晶顯示控制器由振蕩器、功能邏輯電路、顯示RAM、管理電路字符庫及其管理電路,以及產(chǎn)生驅動時序的時序發(fā)生器組成。振蕩器工作頻率在1~10 MHz范圍內可選。SED1335的顯示RAM具有以下特性:
(1)文本顯示特性 顯示RAM區(qū)專用于文本方式顯示,該顯示RAM區(qū)每個字節(jié)的數(shù)據(jù)都認為是字符代碼,SED1335將使用該字符代碼確定字符庫中字符首地址,再將相應字模數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示模塊。在液晶屏上出現(xiàn)該字符的8×8點陣塊即文本顯示RAM的一個字節(jié)對應顯示屏上的8×8點陣。
(2)圖形顯示特性顯示RAM區(qū)專用于圖形方式顯示,該顯示RAM區(qū)每個字節(jié)的數(shù)據(jù)直接被送到液晶顯示模塊上,每個位的電平狀態(tài)決定顯示屏上一個點的顯示狀態(tài),1為顯示,0為不顯示。所以圖形顯示RAM的一個字節(jié)對應顯示屏上的8×1點陣。
?。?)字符發(fā)生器SED1335管理內存字符發(fā)生器CGROM,該字符發(fā)生器固化160種5×7點陣字符的字模SED1335,由于SED1335僅能處理8位字符代碼,所以一次最多只能顯示及建立256種字符并在SED1335的字符表中給出內部字符發(fā)生器的全部內容,同時給出外擴字符發(fā)生器的字符代碼范圍80H~9FH和E0H~FFH,共64種。
2.2 液晶屏顯示硬件電路設計
考慮到SED1335控制器的特點以及顯示波形對速度的要求,應用并行數(shù)據(jù)總線的方法。而DSP2812的外擴數(shù)據(jù)總線剛好符合并行傳輸數(shù)據(jù)需要。I/O數(shù)據(jù)緩沖接口A0選用外擴地址總線的最低位地址總線A0,通過XINTF,將指令碼寫入“*******1”的外擴地址中,并將數(shù)據(jù)寫入“*******1”的外擴地址中,因此巧妙方便地解決了A0端口的設定,同時為編程帶來方便?;谏鲜隹紤]進行設計,液晶屏的硬件連接電路如圖1所示。
圖一
2.3 液晶屏顯示軟件設計
液晶屏顯示功能是通過向指定的內存區(qū)域進行寫操作來實現(xiàn)的。通過讀指令讀取顯示緩存區(qū)中的內容,并與寫入數(shù)據(jù)相比較,就可有效地檢測顯示器緩存區(qū)RAM功能,結合各種SED1335控制器所提供的指令,全面檢測液晶顯示器。
結合DSP自身特點所設計的系統(tǒng)硬件電路,在編寫軟件程序時首先要定義數(shù)據(jù)段LCDCMD、LCDDATA,并在主程序中進行說明:
#pragma DATA_SECTION(LCDCMD,“LCD_CMDFile”)
#pragma DATA_SECTION(LCDDATA,“LCD_DATAFile”)
然后在CMD中為這兩個數(shù)據(jù)段分配地址:
LCD DATA:origin=0x0080000,length=0x00001
LCD CMD:origin=0x0080001,length=0x00001
圖2為液晶屏顯示軟件設計流程。
圖二
尺寸相同的普通串口液晶刷屏速度一般為2~3 s,利用并口外擴數(shù)據(jù)總線設計方法可將刷屏速度提高到0.5 s,符合設計要求,若采用匯編語言開發(fā)該設計,刷屏速度將更快。
3 PS/2鍵盤功能的實現(xiàn)
3.1 PS/2接口簡介
本設計采用帶有PS/2接口的掃描式鍵盤。PS/2接口鍵盤遵循雙向同步串行協(xié)議,但主機在總線上總是具有優(yōu)先權,只需將時鐘拉低就可在任何時候抑制來自鍵盤的通訊。物理PS/2接口是兩類連接器中的一種,5引腳的DIN或6引腳的mini-DIN,目前常用的連接器為mini-DIN6引腳插頭,17鍵小鍵盤也是該連接器。
3.2 PS/2接口硬件電路設計
PS/2接口只需2根數(shù)據(jù)線,連接簡單,圖3為PS/2接口硬件連接電路。
圖三
3.3 PS/2接口鍵盤軟件設計
DSP處理器監(jiān)控按鍵矩陣,若發(fā)現(xiàn)有按鍵被按下釋放或按住,將發(fā)送掃描碼信息包到計算機。其中,掃描碼有通碼和斷碼兩種類型。當按下或按住按鍵時,發(fā)送通碼;當釋放按鍵時,則發(fā)送斷碼。每個按鍵分配有唯一的通碼和斷碼,則主機可通過查找唯一的掃描碼測定具體的按鍵。鍵盤上的每個按鍵的通斷碼組成掃描碼集,PS/2接口鍵盤默認使用第二套掃描碼。
鍵盤遵循一種每幀包含11位的串行協(xié)議,這些位分別為:1個起始位,總為0;8個數(shù)據(jù)位,低位在前;1個校驗位,奇校驗;1個停止位,總為1.為了減小系統(tǒng)開銷,該設計采用中斷方式,在中斷程序中檢測掃描碼,其部分程序代碼如下:
為減小誤碼率,在判斷通碼后再檢測斷碼,使得DSP處理器獲得更準確的判斷。
4 結論
本文介紹一種以DSP為核心的嵌入式人機接口設計,經(jīng)實踐證明,該設計方案簡沽實用,用途廣泛?;谠撓到y(tǒng)設計思路,根據(jù)實際需要和處理器特點會有多種設計方案,并結合BIOS系統(tǒng)的開發(fā)將使多任務間的調度更方便。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
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