DDS技術(shù)的電磁閥檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

（2）控制器端程序。

控制器端程序采用Altera 公司CyclONe 系列的FPGA 芯片作為主控芯片。在Quartus II 集成開發(fā)環(huán)境下，采用Verilog HDL 語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，并利用ModelSim 進(jìn)行仿真，通過(guò)JTAG 電纜將編譯好的程序下載到FPGA 芯片中執(zhí)行。

控制器端程序模塊和實(shí)現(xiàn)時(shí)采用的主要技術(shù)如下：

數(shù)據(jù)接收模塊：此模塊接收PC 端發(fā)送過(guò)來(lái)的參數(shù)，傳遞給信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，并在每個(gè)傳送階段結(jié)束后計(jì)算校驗(yàn)和。此模塊實(shí)現(xiàn)了串口數(shù)據(jù)接收器，利用計(jì)數(shù)器對(duì)輸入時(shí)鐘分頻，采用過(guò)采樣和濾波判斷開始位，并使用狀態(tài)機(jī)和移位寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊：將數(shù)據(jù)接收模塊計(jì)算的校驗(yàn)發(fā)送給PC 端。此模塊實(shí)現(xiàn)了串口數(shù)據(jù)發(fā)送器，由于校驗(yàn)和的設(shè)計(jì)，每次發(fā)送給PC 端的數(shù)據(jù)只有1 字節(jié)，因此發(fā)送模塊不用使用緩存，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。將輸入時(shí)鐘分頻之后，采用狀態(tài)機(jī)和8 選1 的選擇器便可將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)，從串行口發(fā)送出去。

信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊：轉(zhuǎn)換從串口接收到的數(shù)據(jù)，得到適合顯示控制模塊使用的信號(hào)。

顯示控制模塊：根據(jù)所給的圖像數(shù)據(jù)將圖像顯示到電子紙屏幕上。首先將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SRAM 中，接收完成后利用參數(shù)將測(cè)試圖像顯示在屏幕上。

5 實(shí)現(xiàn)結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證通信控制系統(tǒng)與外部接口的接口信號(hào)是否正確，利用ModelSim 對(duì)程序進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖4 所示。

仿真時(shí)采用的時(shí)鐘頻率為50MHz,為了便于顯示，仿真時(shí)將狀態(tài)切換的時(shí)間間隔T1 設(shè)為50 個(gè)時(shí)鐘周期，錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)間間隔T2 為狀態(tài)切換間隔的5 倍，仿真串口波特率為115,200bps.由圖可知，開始從串口得到的數(shù)據(jù)為0x07,剛開始收到數(shù)據(jù)時(shí)，RST_N 有效，表示數(shù)據(jù)接收開始。當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，CHIP_SELECT_N 信號(hào)有效表示接收第1 組數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)2 個(gè)周期的寫信號(hào)延時(shí)之后，WRIte_ENABLE_N 有效一個(gè)周期。當(dāng)收到第6 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過(guò)了T1 的時(shí)間間隔，因此狀態(tài)進(jìn)行切換，CHIP_SELECT_N 無(wú)效，此時(shí)將通過(guò)TxD發(fā)送校驗(yàn)和。由于總共接收了6 個(gè)數(shù)：0x07、0x55、0x00、0x55、0x55、0x00,校驗(yàn)和是0x66,TxD 開始位、數(shù)據(jù)位、停止位依次為0、01100110、1.進(jìn)入狀態(tài)1 后，收到一個(gè)數(shù)據(jù)，分析同前一階段。最后，當(dāng)經(jīng)過(guò)T2 的時(shí)間間隔，RST_N 信號(hào)無(wú)效，表明一次傳輸結(jié)束或出現(xiàn)錯(cuò)誤。

為了驗(yàn)證前面提出的電泳粒子運(yùn)動(dòng)模型的正確性，利用軟件模擬了電泳粒子的顯示過(guò)程，采用第2節(jié)中提出的顯示參數(shù)對(duì)顯示進(jìn)行控制。軟件模擬的過(guò)程如圖5 所示，該圖顯示了模擬從圖2 的右邊圖像變化到左邊圖像的過(guò)程，從圖中可以看到，除了個(gè)別顏色的像素外，屏幕首先變?yōu)槿谞顟B(tài)，然后變?yōu)槿跔顟B(tài)，然后再變化到希望顯示的圖像。由于測(cè)試參數(shù)中每?jī)蓚€(gè)色階的控制參數(shù)是一樣的，且沒有考慮到其它因素，因此最后顯示出來(lái)的圖像只具有8個(gè)色階，總體符合預(yù)期效果。

圖6 所示為系統(tǒng)運(yùn)行的效果圖，利用本系統(tǒng)，將ISO12426 標(biāo)準(zhǔn)所需的測(cè)試圖顯示在電子紙屏幕上。

利用一些常規(guī)的測(cè)量設(shè)備，測(cè)試出在不同控制參數(shù)下電子紙屏幕顯示的效果，如亮度、分辨率、均勻性等。測(cè)試人員通過(guò)不斷地改進(jìn)控制參數(shù)，便能使屏幕達(dá)到更好的顯示效果。

6 總結(jié)與展望

電子紙屏幕的測(cè)試對(duì)電子紙的顯示性能非常重要，本文分析并設(shè)計(jì)了電子紙的屏幕驅(qū)動(dòng)控制參數(shù)，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于PC 的電子紙屏幕測(cè)試系統(tǒng)。其可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)的屏幕參數(shù)，縮短開發(fā)周期；指導(dǎo)生產(chǎn)制造時(shí)針對(duì)一類屏幕的控制方式，改善屏幕的顯示效果。

由于本文設(shè)計(jì)的電子紙屏幕測(cè)試系統(tǒng)采用較為簡(jiǎn)單的串口通訊，每次測(cè)試花費(fèi)的時(shí)間大約為30s ,速度較慢，未來(lái)可以改進(jìn)為USB 等高速通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，以提高測(cè)試速度。另外，目前本系統(tǒng)只能針對(duì)黑白屏幕的電子紙進(jìn)行測(cè)試，在以后的研究中可以添加對(duì)彩色電子紙的控制與測(cè)試手段。