51XA單片機與圖形液晶顯示器的接口設(shè)計

0 引言

p51xa是philips公司的一種16位單片機，可管理的存儲器空間大，運行速度快，支持實時多任務(wù)系統(tǒng)的增強了實現(xiàn)高級語言的支持，可以運用在需要復雜、高速控制的場合，在體系結(jié)構(gòu)上與mcs－5高度兼容，便于實現(xiàn)向高性能微控制器的快速、平滑轉(zhuǎn)移。北京精電蓬遠顯示技術(shù)有限公司的mgls240128t是一種240×128點陣的圖形lcd（液晶顯示器），可以顯示圖形、曲線，全屏可顯示15×8個漢字，適宜用在需要有較多顯示內(nèi)容的場合，它內(nèi)含t6963c控制器，能直接與intel系列的微處理器接口。

1 p51xag37單片機和t6963c簡介

p51xa單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部數(shù)據(jù)總線均為16位結(jié)構(gòu)，支持擴展的外部存儲器空間為1mb－16mb，p51xa內(nèi)核的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，克服了一般微處理器單累加器的瓶頸，其內(nèi)核的幾個寄存器中的每一個都可作為累加器使用，可以實現(xiàn)預取指令和操作數(shù)據(jù)的回寫。p51xa在訪問外部存儲器時一個ale（地質(zhì)鎖存允許）脈沖可以讀取16個字節(jié)，從而大大提高訪問外部存儲器的速度，p51xa的存儲器按分段組織，每段為64kb，p51xa有系統(tǒng)模式和用戶模式兩種工作模式，有ssp（系統(tǒng)堆棧指針）和usp（用戶堆棧指針）兩個堆棧指針，堆?？梢园才旁趦?nèi)部存儲中，也可以安排在外部存儲器中。在運行實時多任務(wù)系統(tǒng)的情況下可以有效地實現(xiàn)任務(wù)間的保護，p51xa支持4種類型的中斷－－異常中斷、事件中斷、陷阱中斷和軟中斷，采用矢量中斷的方法，加快了中斷的相應(yīng)速度，圖1為p51xa訪問外部數(shù)據(jù)總線的單個數(shù)據(jù)的時序圖，在時鐘頻率為30m赫茲時的一個時鐘周期為33.3ns。

圖2為t6963c時序及參數(shù)，p51xa工作在30m赫茲時與t6963c的時序配合有一定差異，需要用軟件和硬件的方法解決，在運行速度滿足要求的情況下可適當減低xa的時鐘頻率。

mgls240128t內(nèi)部使用t6963c控制器和8kb的數(shù)據(jù)緩沖器，可以工作在圖形模式和本文模式，工作在本文模式時可以使用其內(nèi)部的字符發(fā)生器，也可以使用外部的字符發(fā)生器。但它的字符發(fā)生器的容量不大，如果系統(tǒng)中僅需要顯示部分特定的漢字，則可以在lcd的片內(nèi)ram中建立一個字符發(fā)生器，工作在本文模式，這里主要介紹圖形模式下工作。t6963c通過指令設(shè)置其顯示功能，指令可以帶1個或2個參數(shù)，也可不帶參數(shù)，t6963c的指令系統(tǒng)有10種指令，這里僅介紹用于圖形顯示的部分指令。如圖3所示。

mgls240128t內(nèi)部的顯示緩存在系統(tǒng)中的地址安排由其地址譯碼電路決定，而圖形顯示區(qū)的首地址則可以由軟件設(shè)定，通過修改顯示首地址可以實現(xiàn)滾動效果。首地址的第1個字節(jié)的d7位對應(yīng)于lcd顯示屏左上角的一個點，然后是d6、d5、…d0位等，再接下一個字節(jié)等，直到設(shè)定的圖形顯示區(qū)右邊界為止。然后是下一行第1個字節(jié)，如此等等，寫入指令前最好先檢查它的狀態(tài)字，如t6963c處于準確就緒狀態(tài)，則可以寫入指令，順序是先寫入?yún)?shù)，然后寫入指令。它的狀態(tài)字結(jié)構(gòu)如圖4所示。

進行不同的操作時需檢測不同的狀態(tài)位。

（1）顯示區(qū)域設(shè)置
設(shè)置圖形區(qū)首地址：par1，par2，42h，其中：par1、par2分別為圖形顯示區(qū)首地址的低字節(jié)和高字節(jié)，42h為指令代碼。
設(shè)置圖形區(qū)寬度（字節(jié)數(shù)/行）：par，00h，43h。其中：par為用字節(jié)數(shù)表示的寬度，43h為指令代碼。

（2）顯示開關(guān)
格式如下：
98h：圖形顯示開
90h：圖形顯示關(guān)

（3）數(shù)據(jù)自動讀寫方式設(shè)置
設(shè)置數(shù)據(jù)自動讀/寫方式后，每讀/寫顯示緩沖區(qū)一次，其內(nèi)部地址指針自動加1，格式如下：
b0h：設(shè)置自動寫
b1h：設(shè)置自動讀
b2h/b3h：自動讀/寫結(jié)束

（4）數(shù)據(jù)一次讀寫方式
共有6條，分別如下所示（其中data為要寫入的數(shù)據(jù)，讀操作時不需要數(shù)據(jù)）：
data c0h：數(shù)據(jù)寫，地址加1
c1h：數(shù)據(jù)讀，地址加1
data c2h：數(shù)據(jù)寫，地址減1
c3h：數(shù)據(jù)讀，地址減1
data c4h：數(shù)據(jù)寫，地址不變
c5h：數(shù)據(jù)讀，地址不變

（5）位操作
該指令可將當前地址指針位置的顯示緩沖區(qū)的某一字節(jié)的制定位置1或清零，格式如下：
1 1 1 1 n3 n2 n1 n0
其中：n3＝1置1，n3＝0清零，n2 n1 n0為字節(jié)內(nèi)的位地址。利用位操作指令可以在屏上顯示各種曲線或圖形。

2 接口硬件設(shè)計

雖然p51xa有sfr（特殊功能寄存器）總線，可以將擴展的外部接口器件連接在sfr總線上，但并不是每一種派生產(chǎn)品都將sfr總線引到片上外，所以在大多數(shù)情況下和mcs－51類似，利用外部數(shù)據(jù)存儲器空間來擴展外部接口，由于一般使用xa的場合往往需要數(shù)據(jù)存儲器的空間較大，而xa的外部數(shù)據(jù)存儲器空間是分段結(jié)構(gòu)的，為了使接口電路簡單一般可將系統(tǒng)中需要擴展的外部接口集中在一個專門的段內(nèi)，同時盡可能安排在該段的前1kb空間，以便于用直接尋址方式訪問。在簡單的前、后臺方式下，擴展的外部接口可直接用絕對地址進行訪問。

需要注意的是，p51xa的外部總線進行了優(yōu)化，地址的低4位a0－a3不是分時復用的及在外部總線設(shè)為16位的情況下不需要地質(zhì)線a0，此時a0作為高位數(shù)據(jù)的寫信號線－－wrh，而原來的wr作為低8位數(shù)據(jù)的寫信號線－－wrl，在擴展8位的外部接口器件的時一般盡量安排在偶地址。lcd的模塊mgls240128t可以直接與p51xa總線實現(xiàn)接口，其邏輯圖見圖5所示，這里就mgls240128t連接在xa數(shù)據(jù)總線的低8位，寫入時用wrl控制信號線，xa地址總線的a1用做mgls240128t的cd控制，根據(jù)系統(tǒng)的具體安排，用xa地址線的高位譯碼后驅(qū)動mgls240128t的片選線。

3 接口軟件設(shè)計

接口軟件用hi－tech c編寫，分成為應(yīng)用程序提供服務(wù)的接口函數(shù)和訪問硬件的驅(qū)動程序等兩個層次，接口函數(shù)通過調(diào)用驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)初始化、漢字、圖形等的顯示。

根據(jù)對t6963c的指令系統(tǒng)的分析可知，指令有雙字節(jié)數(shù)據(jù)、單字節(jié)數(shù)據(jù)和無數(shù)據(jù)等，在對t6963c進行讀寫之前其必須根據(jù)其狀態(tài)寄存器來判斷是否可以進行操作，以下為底層的3個寫指令/數(shù)據(jù)的函數(shù)和初始化函數(shù)：


4 結(jié)束語

p51xa是一種與標準的mcs－51高度兼容、高性能的16位單片機，它為廣大熟悉mcs－51的開發(fā)人員提供了一種向16位單片機的平滑轉(zhuǎn)移，也為我們提供了更加廣泛的選擇。