1 引言

信息時(shí)代，信息的獲取最終要通過(guò)顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換，隨著電子產(chǎn)品集成化的發(fā)展趨勢(shì)，液晶顯示屏在便攜式儀器中實(shí)現(xiàn)圖形和文本混合顯示應(yīng)用愈加廣泛[1，2]。DSP作為控制處理器以其高速、高精度性能廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因此采用DSP控制器實(shí)現(xiàn)液晶顯示越來(lái)越普遍。但是在實(shí)際應(yīng)用中常會(huì)出現(xiàn)電壓匹配、抗干擾、PCB布線(xiàn)和響應(yīng)速度、時(shí)序匹配等諸多問(wèn)題，本文針對(duì)出現(xiàn)的這些問(wèn)題提出具體解決方案，并給出編程實(shí)例。

2 硬件結(jié)構(gòu)

TMS320LF2407A是TI公司推出的一款高性能定點(diǎn)DSP控制器。液晶顯示模塊采用的驅(qū)動(dòng)控制器為KS0108B及其兼容顯示控制驅(qū)動(dòng)器。圖1為液晶顯示模塊與DSP的硬件電路，系統(tǒng)主要由DSP控制器、隔離緩沖電路和液晶顯示模塊3部分組成。隔離緩沖電路由兩片74LS245組成。調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻R1可以調(diào)節(jié)液晶顯示對(duì)比度。

3 相關(guān)問(wèn)題及解決方案

3.1 電壓匹配

DSP的數(shù)據(jù)、地址、控制總線(xiàn)通過(guò)接口信號(hào)線(xiàn)連接至液晶顯示模塊。DSP的I/O端口工作電壓為3.

3 V，由于DSP有時(shí)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入控制器，有時(shí)又從控制器讀數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)總線(xiàn)是雙向的。如果直接把兩者連接，數(shù)據(jù)的流向可能會(huì)對(duì)3.3 V系統(tǒng)造成損害，所以本設(shè)計(jì)中DSP和液晶模塊通過(guò)兩片74LS245進(jìn)行連接，74LS245具有隔離作用。74LS245(1)連接DSP對(duì)液晶輸出模塊的控制信號(hào).信號(hào)為單向，引腳DIR始終置為"1"，使得控制信號(hào)由741S245的A口流向B口。而74LS245(2)連接DSP與液晶模塊的數(shù)據(jù)線(xiàn)，數(shù)據(jù)為雙向，因此引腳DIR則由DSP的IS的反來(lái)控制數(shù)據(jù)的流向。由于DSP輸出的信號(hào)電壓均為3.3 V，而液晶模塊的驅(qū)動(dòng)電壓為5 V，所以需要在74LS245和液晶模塊之間加入上拉電阻，這樣才能與LCD控制器準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)相匹配。

3.2 抗干擾

LCD顯示屏常置于儀表的面板上，通過(guò)一條扁平電纜連接至主控板。測(cè)控儀表內(nèi)部的電磁干擾對(duì)LCD的工作有一定的影響[3,4]，如果該儀表工作于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，惡劣的環(huán)境對(duì)于液晶屏的工作更為不利，這就需要在設(shè)計(jì)中采用各種抗干擾措施。本系統(tǒng)采取的主要抗干擾措施如下：

(1)設(shè)計(jì)LCD模塊的接口時(shí)，在VSS和VDD之間接一只0.1μF的去耦電容，接10μF或20μF電容濾波，提高電源輸入的穩(wěn)定性。

(2)LCD模塊的工作電流很小，為幾毫安，但其背光部分所需要的電流遠(yuǎn)大于其工作電流，因此在設(shè)計(jì)中需將工作電源和背光電源分別布線(xiàn)。

(3)為避免其他不明干擾源對(duì)液晶顯示的影響，采用軟件掩飾顯示不正常的問(wèn)題，即定期對(duì)液晶屏復(fù)位(通過(guò)RES的反引腳)，保證液晶顯示屏長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性。如果不允許液晶屏定期復(fù)位，可以檢測(cè)LCD內(nèi)部工作寄存器和顯示RAM，一旦發(fā)現(xiàn)LCD不正常，可以對(duì)LCD復(fù)位。

3.3 PCB布線(xiàn)

所有電路設(shè)計(jì)的最后一步就是印制電路板(PCB)的布線(xiàn)，如果這部分設(shè)計(jì)不當(dāng)，PCB會(huì)發(fā)射出過(guò)量的電磁干擾(EMI)，使整個(gè)電路工作不正常。在電能質(zhì)量監(jiān)控裝置中，DSP輸出的信號(hào)頻率高達(dá)幾兆赫茲甚至幾十兆赫茲，因此任何一條PCB布線(xiàn)都可能成為天線(xiàn)。布線(xiàn)的長(zhǎng)和寬都會(huì)影響線(xiàn)路電阻和電感量，進(jìn)而影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。同時(shí)高頻信號(hào)傳輸線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起信號(hào)失真，導(dǎo)致顯示不正常。因此在布線(xiàn)時(shí)，液晶模式和DSP之間所有傳輸信號(hào)的布線(xiàn)都應(yīng)盡可能的短且寬，這樣可以減少其分布參數(shù)和相互間的電磁干擾，保證高頻信號(hào)高質(zhì)量傳輸，從而保證電路正常工作。

3.4響應(yīng)速度

在傳統(tǒng)液晶顯示控制電路的軟件編程中，由于液晶顯示模塊的上電復(fù)位過(guò)程遲于控制器的復(fù)位時(shí)間，所以在程序上電執(zhí)行液晶模塊初始化程序之前需要先運(yùn)行一段延時(shí)程序，而且一般每次對(duì)液晶模塊控制器的控制端口、數(shù)據(jù)端口進(jìn)行讀、寫(xiě)操作時(shí)，必須調(diào)用延時(shí)子程序，否則將無(wú)法正常顯示。筆者在進(jìn)行初步開(kāi)發(fā)時(shí)，遵循了上述開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，增加了一定的延時(shí)程序，這時(shí)便出現(xiàn)了響應(yīng)速度的問(wèn)題。雖然DSP的運(yùn)行速度相當(dāng)快，但是每段延時(shí)程序累積起來(lái)，再加上循環(huán)程序的運(yùn)行需要，整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)速度將會(huì)很慢，甚至?xí)徽`認(rèn)為顯示不成功，這樣對(duì)于電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)而言是不允許的，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷地縮短延時(shí)時(shí)間，最后不需要添加任何延時(shí)程序也能進(jìn)行正常的顯示，所以在對(duì)液晶模塊編程時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)延時(shí)程序，以保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

3.5時(shí)序匹配

在顯示系統(tǒng)中，由于DSP控制器的運(yùn)算速度非?？?，機(jī)器周期很短(25 ns，工作頻率40 MHz)。在這種情況下，液晶的控制器難與其同步(0CM12864模塊讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)序參數(shù)如表1所示)。本系統(tǒng)采用的解決方案是在DSP數(shù)據(jù)接口與LCD數(shù)據(jù)接口之間使用三態(tài)總線(xiàn)收發(fā)器74LS245進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖。同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)方面根據(jù)兩者時(shí)序關(guān)系，在程序中加入DSP等待狀態(tài)周期(根據(jù)工作頻率的不同改變程序中的參數(shù)來(lái)滿(mǎn)足時(shí)序要求)，延長(zhǎng)DSP輸出信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。

4 字符顯示軟件設(shè)計(jì)

字符顯示函數(shù)DISP的形參ARRAY、PAGE、COL及TYPE分別代表定義的字模數(shù)組、頁(yè)面物理地址、列物理地址及顯示類(lèi)型(漢字TYPE=16，數(shù)字字母TYPE=8)。程序中PAGE的范圍為0～7。使用物理地址，該值與第0頁(yè)指令代碼0xOB8相"或"后。就可得到期望頁(yè)面的指令代碼，從而提高了編程效率。同樣的，COL范圍0～127也使用了物理地址，在每寫(xiě)一列數(shù)據(jù)前，軟件都會(huì)判斷當(dāng)列所在的物理位置，以調(diào)用左屏或右屏的驅(qū)動(dòng)子程序，與第0列指令代碼0x40相"或"后即可得到設(shè)置列地址的指令代碼。至于寫(xiě)反顯字符只需將DATA取反(即～DATA)寫(xiě)入相應(yīng)I/O口即可。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出基于DSP的液晶顯示設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決方案，并給出具體的電路設(shè)計(jì)和編程

實(shí)例，論證了所提出的解決方案的有效性。
審核編輯：彭菁