基于DSP的液晶顯示器設計與實現

周菲　牛姣姣　萬洋洋　趙杜　薛美娟

【摘 要】介紹了一種利用數字信號處理器（DSP）控制LCD模塊的液晶顯示方案，對系統的硬件和軟件進行了分析和設計。該方案采用DSP的I/O口對讀寫時序及數據進行控制，利用C語言編寫了各種文字及圖像的顯示程序，實現了DSP與LCD顯示模塊的良好接口，并在實際工作場合進行了測試。測試結果表明，該系統工作穩定、顯示效果較好、刷新速度快，能夠達到實用要求。

【關鍵詞】數字信號處理器；液晶顯示器；接口電路

0 引言

我國自20世紀80年代引進數字信號處理器以來，其已在各個領域得到了廣泛應用，DSP理論和技術已成為IT領域的核心技術。由于液晶顯示技術近年來不斷獲得新的突破，顯示屏應用范圍不斷拓寬，成為極具發展潛力的電子顯示產品。在DSP的應用研究領域中，基于DSP的圖形液晶顯示的研究和開發一直受到科研人員的廣泛關注。傳統的顯示采用單片機控制，處理速度有限，存在局限性。DSP是基于超大規模集成電路技術和計算機技術發展起來的，它一方面結合了DSP系統諸多特點，另一方面又結合了液晶顯示器諸多優點[1-2]。非常適合于個人信息化電子產品的輸出顯示前端。本文提出了一種基于DSP控制的液晶顯示屏的設計方案，以DSP為核心控制芯片、可編程邏輯器件PLD為輔助控制芯片來進行LCD顯示器的設計和控制，實現了系統功能，簡化了系統結構、提高了系統可靠性。

1 硬件設計

1.1 硬件系統結構

本設計中，采用TMS320C28335浮點DSP控制器，該器件具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外設集成度高，數據以及程序存儲量大，A/D轉換更精確快速等優點。基于TMS320C28335的顯示系統的硬件電路包括電源模塊、信息存儲模塊、外部存儲器擴展模塊、液晶顯示模塊、驅動電路、仿真接口、復位電路。系統結構如圖1所示。該系統具有掉電數據不丟失的功能，能在保證傳輸速度和準確性的基礎上，進行多種模式的顯示功能。

1.2 電源模塊

由于系統所涉及的器件種類較多，針對不同的要求需使用不同幅值的電壓，TMS320C28335 DSP等芯片的供電電壓為3.3V，有些外圍數字器件供電電壓為5V，因而本系統采用AMS1084CM穩壓芯片解決不同電壓要求的問題，電路中電源由+5V穩壓直流電源輸入，并采用AMS1084CM-3.3電源轉換芯片作為5V轉3.3V的高性能穩壓芯片，為電路提供穩定可靠的主電源VCC（3.3V），且內部有過熱保護和限流電路。另外，電路中還使用TI專用的電源管理芯片TPS767D301，能穩定給DSP內核供電。

1.3 存儲模塊

控制器選用TMS320C28335芯片，因為該DSP芯片片內存儲空間容量有限，所以外掛一片型號為SST39VF800A，存儲大小為512K*16bit的FLASH芯片，用來存儲程序與外部字庫；利用DSP將存儲器中的數據直接送入顯示屏，無需通過計算機下載程序，實現脫機使用。

1.4 液晶顯示模塊

本項目所使用的128*64點陣漢字圖形液晶顯示器，可顯示漢字及圖形，其中內置國標GB2312碼簡體中文字庫（16*16點陣）、128個字符（8*16點陣）及64*256點陣顯示RAM（GBRAM）。可與DSP直接接口，提供兩種界面來連接微機處理器，8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能，光標顯示、畫面移動、睡眠模式等。電路如圖2所示。

2 軟件設計

DSP系統的軟件是指包括信號處理算法及相應的程序軟件[3]。我們采用的開發方式是利用CCS集成開發環境完成工程的創建、文件的編輯、編譯鏈接、調試等環節。然后通過仿真接口將所生成的.out文件直接下載到DSP片外擴展存儲器。考慮到程序的可移植性和軟件的可讀性，采用C語言作為開發語言，利用C語言靈活的語法和結構豐富的特點，使系統能夠發揮較大作用和實現所要求的功能。

液晶顯示LCD模塊工作時序的完成主要通過控制信號的改變實現的，在確定操作時序后通過片選信號CS以及地址線A1、A0來改變數據線相關寄存器的狀態，通過改變控制寄存器的值可實現此款LCD強大的顯示功能。由于DSP速度較快，此程序的關鍵在于寫操作引腳電平跳變的延時，延時選擇過小數據寫不進去，延時選擇過大則會導致屏刷速度變慢，影響系統的顯示功能，具體程序中會用較為精確的軟件延時方法來實現。

本系統中DSP控制液晶模塊軟件流程如圖2所示。系統上電、復位后，由于輸出口狀態對輸入LCD模塊的數據影響較大，所以必須要對各I/O口清零。由于LCD之前狀態未知，所以要調用清屏子程序清屏。然后通過調用命令子程序即改變控制寄存器的各個位來設置背景色。最后調用寫地址子程序定好坐標，寫點陣數據到LCD顯示存儲器將要顯示的字體顯示在屏幕上。

具體語法實現如下：

void LCD_write_command（uchar command）{

LCD_RS=0； //指令

LCD_E=1； //允許

LCD_DB=（command<<2）|0x0002；//賦值給DB0-DB7對應的GPIO2-GPIO9引腳

Delay_us（10000）；

LCD_E=0；

Delay_us （100）；}

/*--------------------------------------

模塊名稱：LCD_write_data（）；

功 能：LCD12864寫數據函數

占用資源：GPIO0-RS（LCD_RS），GND-RW（LCD_RW），GPIO1-E（LCD_E）.

；參數說明：data為寫數據參數

；-------------------------------------*/

void LCD_write_data（unchar data）{

LCD_RS=1； //指令

LCD_E=1； //允許

LCD_DB=（data<<2）|0x0003；//賦值給D0-D7對應的GPIO2-GPIO9引腳

Delay_us （10000）；

LCD_E=0；

Delay_us （100）；}

/*--------------------------------------

模塊名稱：LCD_int（）；

功 能：初始化LCD12864

占用資源：--

參數說明：--

-------------------------------------*/

void LCD_int（void）{

Delay_us （100000）；//延遲100ms

LCD_write_command（0x30）；//功能設置

Delay_us （200）；//延遲200us

LCD_write_command（0x0c）；//顯示開關控制

Delay_us （200）；//延遲200us

LCD_write_command（0x01）；//顯示清除

Delay_us （12000）；//延遲12ms

CD_write_command（0x06）；//光標移動方向

Delay_us （500）；//延遲500us}

3 結語

該課題是西安文理學院2015年大學生創新創業訓練項目，旨在推動和提高大學生實踐動手能力，以適應社會對高素質人才的需求。本文提出的用DSP控制LCD屏的顯示方法可以很好的解決系統在海量數據的情況下，速度受到限制的問題，降低投資成本，從而提高市場競爭力。該項目的完成使我們對數字信號處理器的結構和原理有了進一步的認識，增強了學習的積極性和自信心，為今后的工作打下了堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]侯其立，石巖，徐科軍，編著.DSP原理及應用—跟我動手學 TMS320F2833X[Z].

[2]姚曉通，李積英，蔣占軍，編著.DSP 技術實踐教程—TMS320F28335，設計與實驗[Z].

[3]鐘睿，編著.DSP技術完全攻略—基于TI系列的DSP設計與開發[Z].

[責任編輯：王楠]