基于TMS320F2812多普勒流量计显示设计

admin

      【摘要】 介绍了DSP芯片TMS320F2812和液晶FYD12864-0402B模块的功能特点以及TMS320F2812与液晶模块之间的接口设计方法,本文是根据多普勒超声波流量计显示的要求,利用DSP和FYD12864-0402B液晶显示模块实现菜单显示部分的软硬件设计。通过搭建硬件电路,编译调试下载程序,使用DSP控制FYD12864-0402B液晶显示模块,可以实现数字、汉字和字母的显示,光标闪烁,实时数据及菜单的选择显示等功能,这项功能的实现不仅仅可以用到多普勒流量计的显示,在各种高性能智能仪表中得到越来越多的应用。 更多还原

      【关键词】 TMS320F2812； 液晶FYD12864-0402B； 多普勒流量计DSP；
      0 引言
      近几年来由于DSP 和超大规模集成电路技术的发展，数字信号处理器(DSP)以其高速度、低功耗和易用性的特点, 大量应用于数据采集、通信、语音处理、仪器仪表、工业控制等领域。随着液晶显示技术的发展和仪表智能化程度的提高，显示技术变得越来越重要，传统的数字显示已经不能表达复杂的信息。液晶显示器以其功能稳定、低电压、功耗低、寿命长、体积小巧等特点广泛应用于现场采集信息、过程控制参数的可视化, 已经成为自动控制系统人机接口部分或图文显示子系统的首选产品。充分利用DSP 高速的运算处理能力及设计复杂度低的优点, 结合液晶显示控制器接口简单、图文显示控制能力强大的特点, 可以降低液晶显示系统的开发难度，本文给出了基于DSP TMS320F2812与LCD 液晶模块实时显示多普勒流量测量的硬软件技术。
      1 硬件设计
      1.1TMS320F2812 的介绍
      TMS320F2812 是美国TI 公司推出的一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32 位定点DSP。集成了丰富的外设：A/D 转换模块、事件管理器EV、多通道缓冲串口MCBSP、SPI、SCI、ECAN 总线通信模块、外部中断接口、看门狗电路等多种功能模块。因此被广泛应用于工业控制，特别是应用在处理速度和处理精度方面要求较高的领域等。F2812 的主要性能指标如下：功耗1.8V/3.3V。采用高性能的静态CMOS 技术，可在150MHz 主频下工作，时钟周期仅为6.67ns。高性能的32位中央处理器：采用哈佛总线结构模式，带有128Kx16bit 的FLASH，18Kx16bit的ROM， 3 个外部中断。具有2 个事件管理器EVA、EVB，并且具有相同功能的定时器、比较单元、捕获单元，可以产生4 路独立的PWM 波形和6 对12 互补的PWM 波形。具有2 个8 选1 多路选择器和一个12bit ADC 模块，最高采样速率为12.5MSP。2 个串行通信接口SCIA 和SCIB 及串行外围设备接口SPI 、McBSP等。利用这些功能可实现与液晶显示模块的对接。
      1.2 显示电路
      FYD12864-0402B 是一种时钟频率2MHZ，显示分辨率是128×64 点，具有4位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；. 带中文字库的 12864-0402B 每屏可显示4 行8 列共32 个16×16 点阵的汉字，每个显示RAM 可显示1 个中文字符或2 个16×8点阵全高ASCII 码字符，即每屏最多可实现32 个中文字符或64 个ASCII 码字符的显示。内部提供128×2 字节的字符显示RAM 缓冲区（DDRAM）。液晶显示采用点阵式液晶显示模块FYD12864-0402B，通过系统中应用的数字信号处理及通信控制芯片TMS320x2812，与同类型的图形显示模块相比12864 模块有很高的性价比，它具有灵活的接口方式和简单方便的操作指令，本文采用并口传输方式，通过DSP 对8 位数据传输线和两位控制线的初始化定义，程序控制实现参数的实时显示，在超声多普勒流量测量系统中主要对流速、流量等进行显示，以达到直观的读取有用信息的效果。显示如图1 所示。


      1.3 按键电路
      键盘由多个按键开关组成，采用3.3V供电，而每个键相当于一个机械开关触点，DSP 系统收到按键的触点信号后做相应的功能处理。键盘接口分为独立式和矩阵式，本课题中应用的是独立式的接口，每个按键都有一根信号线与DSP 电路相连，所有按键有一个公共地，独立式按键结构配置灵活，软件简单，但使用的I/O 口较多，适用于按键数量不多的情况。
DSP 有三种键盘扫描方式：查询方式、定时扫描方式和中断方式，查询方式需要占用DSP 的机器时间，实时性差。中断扫描方式在相应的硬件电路产生中断信号，通过DSP 在中断服务程序中扫描，检查有无按键按下，若有再判断是哪个键按下了。
本课题采用中断扫描方式，在扫描键盘时需要处理键盘抖动，硬件上采用去抖电容，软件处理时当检测到按键按下时，等待10ms。硬件电路如图2 所示。　　
      2 软件设计
      2.1 显示设计
      LCD 的接口及显示设计，实际上是通过软件控制来实现对硬件设备的驱动，本文首先采用8 位并口数据传输方式，软件设计上先对DSP 进行系统初始化，初始化所选择的功能引脚，定义两条控制线，一条作为控制判断是写数据或是命令，一条给一个负跳变脉冲控制数据写入数据暂存器，接收经过处理的数据被送入之后，通过清屏，设置起始地址，转码，从而得以显示。软件流程图如下图3 所示。

　　　　　
      2.2 按键程序
      本系统采用独立式按键，首先要进行系统配置，包括初始化PIE，GPIO 口设置为普通的输入输出口，为了不占用CPU，采用外部中断方式，使用DSP 芯片的XINT1管脚，独立按键具有各个按键相互独立不影响的特点，在系统配置好之后即可进行后期对按键是否按下的判定在本文中采用的是低电平表示按键按下，因此首先要判断是否有按键接口处于低电平，如果有，则延时10ms 以避免按键抖动造成的，在延时之后仍然处于低电平，则表示按键按下。按键的软件流程图如下图4 所示。
此系统中，我们设计了四个按键，分别为菜单键、确认键、置数和移位键，菜单键中包括对波特率、管径、流速、流量等，简单易于实现。
　　　　
      3 结论
      本文中采用的间接访问方法设计了液晶模块与DSP 处理器之间的接口电路，利用处理器系统多余的I/O 口与液晶模块相接, 在软件方面, 由于液晶模块和处理器I/O 口的时序特性灵活编程，使得两者之间的时序兼容很容易实现。这种方法同时也可以推广到其他型号的液晶模块或处理器, 特别适合于处理器的外部总线资源紧张但有多余的I/O 口可供利用的系统。但是在应用到其他系统时，需要根据实际需要设计合适的电平转换电路及在控制程序中加入合适的延时环节。从而实现两者之间的电平和时序都兼容的情况，保证了液晶模块稳定可靠的运行。通过调试，该系统可以完成流量计的显示，菜单等功能。这种方法在实际应用中，完全能够满足各种便携式系统显示前端的设计，具有较高的使用价值。

李小路

谢谢分享！