【正文】 ... 23 控制液晶顯示器顯示 .................................................................................... 25 實(shí)現(xiàn)文字的單獨(dú)顯示 ........................................................................ 25 實(shí)現(xiàn)圖片的單獨(dú)顯示 ........................................................................ 25 實(shí)現(xiàn)文字與圖片的切換顯示 ............................................................ 26 6 總結(jié) .......................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 28 致 謝 ...................................................................................................................... 29 附 錄 ...................................................................................................................... 30 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒論 在本章節(jié)中主要介紹的是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的背景，以及數(shù)字信號(hào)處理 DSP 和 LCD 液晶的現(xiàn)狀，并且從大體上介紹了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是從數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 出發(fā)，以內(nèi)置液晶顯示控制器 ST7920 的育松電子的液晶顯示模塊QC12864B 為例，利用 C 語言編程，來介紹怎樣實(shí)現(xiàn) DSP 芯片與液晶模塊之間的通信，以及利用 DSP 芯片來控制實(shí)現(xiàn) LCD 的圖文顯示。所以，把 DSP 技術(shù)與理論應(yīng)用到平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐中是十分必要的。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 院（系） 電子信息工程及電氣自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 助教 高工 論文字?jǐn)?shù) 完成日期 : 2022 年 5 月 24 日 I 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 摘 要 隨著電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展， DSP 技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，從日常的生產(chǎn)生活到國家的航空航天事業(yè)以及軍事上，都有 DSP 技術(shù)的身影。 DSP 技術(shù)和理論已成為目前 IT 領(lǐng)域和電子技術(shù)行業(yè)的基本理論與核心。 在目前電子產(chǎn)品集成化迅速發(fā)展的趨勢下，液晶顯示屏作為一種電子顯示設(shè)備，以其自身獨(dú)特的優(yōu)勢正在廣泛應(yīng)用于各種電子儀器儀表設(shè)備中，作為文字或圖片的顯示器件。軟件部分，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序的編譯與調(diào)試均在 CCS環(huán)境 下進(jìn)行。 課題研究背景 數(shù)字信號(hào)處理器作為一種特別的微型處理器件，它是通過數(shù)字信號(hào)的形式處理信息。近年來 DSP 技術(shù)的發(fā)展十分的迅速，目前 DSP 技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，如航天航空方面、信息通信方面、自動(dòng)控制方面與測試 /測量方面等，還有數(shù)字相機(jī)和冰箱空調(diào)以及洗衣機(jī)等也都應(yīng)用了 DSP 技術(shù)，并且在這些領(lǐng)域中日益顯示出 DSP 本身的優(yōu)越性。在傳統(tǒng)液晶顯示上一般都是使用單片機(jī)芯片來控制，但是，如果當(dāng)系統(tǒng)要處理大量的實(shí)時(shí)的高速數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)芯片因?yàn)樘幚硇畔⒌乃俣容^慢就難以勝任了。 DSP 芯片成為電子行業(yè)中越來越重要的一種電子芯片 [1]。在無線通信領(lǐng)域，隨著手機(jī)用戶數(shù)量的增加，手機(jī)市場也在不斷地?cái)U(kuò)大，這也帶動(dòng)了 DSP 市場的迅速增長。 另一要素，在手機(jī)、相機(jī)、電機(jī)控制和一些其他應(yīng)用中要及時(shí)的處理大量的數(shù)據(jù)，在這些應(yīng)用中我們都能發(fā)現(xiàn)數(shù)字處理芯片的身影，可以說 DSP 成為了推進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程重要 力量。它具有個(gè)頭小和功耗低以及質(zhì)量輕等特點(diǎn)。它已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各種日常用品及設(shè)備中。 本課題研究的主要內(nèi)容 在目前，液晶屏作為顯示器件被越來越多的應(yīng)用到對功耗及顯示器的體積有著很高要求的設(shè)備中。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是以用數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320F2812 為核心，以該芯片來控制液晶顯示器的顯示為例，設(shè)計(jì)了一種利用數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單片機(jī)芯片來實(shí)現(xiàn)與 LCD的接口之間的通信方案。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是介紹數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 與 LCD 之間的連接以及利用 C 語言編寫程序，讓 DSP 芯片 TMS320F2812 來控制 LCD 的顯示的問題 。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是模塊電路，采用的是硬件實(shí)驗(yàn)加軟件仿真的設(shè)計(jì)思路，對系統(tǒng)的各個(gè)模塊電路的硬件部分和軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2) 進(jìn)行所需器件的選型，根據(jù)要求的功能、器件的成本等條件確定系統(tǒng)中要使用的主要器件，這其中最為重要的就是根據(jù)需要選擇該系統(tǒng)中使用的主要芯片的芯片型號(hào)。 (3) 編譯通過后，連接仿真器把程序燒寫到核心芯片中。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體功能框圖 圖 22 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中各模塊總體框圖 系統(tǒng)以 TI 公司的 DSP 芯片 TMS320F2812 為核心。其中最小系統(tǒng)部分又可分為電源及時(shí)鐘等電路模塊。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過軟硬件的設(shè)計(jì)，把各個(gè)模塊連接到一起使之成為一個(gè)完整的系統(tǒng)。尤其是 DSP 芯片對電源的要求又比較高，其內(nèi)核的工作電壓為 V，I/O 口的工作電壓為 V，這就要求電源模塊必須能提供這兩種穩(wěn)定的電壓。所以 F2812 對電源的電壓波動(dòng)很敏感，故電源模塊的質(zhì)量將會(huì)直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 [2]。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中核心芯片 TMS320F2812 以外的其 余器件的工作電壓一般為為 5V 或 。本系統(tǒng)中的電源部分的原理圖如圖 23。為 確保系統(tǒng)使用的 芯片在電源 還沒有 達(dá)到要求的時(shí) 候 ,不會(huì) 出 現(xiàn)芯片失控的狀況 ， 因此在該系統(tǒng)中加上電源監(jiān)測的電路是十分有必要的。 TPS330718 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 24所示。 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 6 圖 24 TPS330718 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 25 TMS320F2812 復(fù)位電路原理圖 時(shí)鐘電路模塊 數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 的時(shí)鐘連接方式可分為 外部振蕩器方式和諧振器方式 兩種 。若使用外部的時(shí)鐘 , 只要將 X2 管腳 懸空，輸入的時(shí)鐘信號(hào)接到 X1/ CLKIN 管腳上即可。C281x 的數(shù)字信號(hào)處理芯片可以實(shí)現(xiàn) ~10倍的倍頻。 其原理圖如圖 26所示： 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 26 時(shí)鐘模塊的原理圖 JTAG 電路模塊 接口 JTAG 電路是 對 DSP 芯片 內(nèi)部 Flash 的燒寫 與 仿真調(diào)試 的基礎(chǔ) ，它的這些 功能一般都是 要 有相應(yīng)的 軟件 與之 配合 才能夠?qū)崿F(xiàn)的 。本 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中 采用的是 標(biāo)準(zhǔn)的14 針插座 ,與 DSP 仿真器配合 可以 實(shí)現(xiàn)把可執(zhí)行程序燒寫到目標(biāo)板的 DSP 芯片中 [4]。 TMS320F2812 介紹 在目前的電子行業(yè)中 DSP 主要產(chǎn)品有三個(gè)大的系列： 1） TMS320C2022 系列，它主要面向的是運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域與數(shù)字控制領(lǐng)域。 3） TMS320C6000 系列，它主要是在復(fù)雜應(yīng)用領(lǐng)域使用，如要求具有高性能與多功能的領(lǐng)域 [5]。它是一種 32 位的定點(diǎn)型工業(yè)級(jí)數(shù)字信號(hào)處理芯片。 數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 使用的是改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，該總線結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是能夠?qū)?shù)據(jù)與程序放到各自的存儲(chǔ)空間中，而且各自的存儲(chǔ)空間均可單獨(dú)的訪問，這樣芯片對數(shù)據(jù)的讀取能力就相當(dāng)于提高了一倍 [6]。 DSP 數(shù)字處理芯片一般都采用流水線的技術(shù)，這樣能增強(qiáng) 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 芯片的處理能力， TMS320F2812 的流水線深度可達(dá) 8 級(jí)，意思就是在一個(gè)指令周期中，該芯片可以同時(shí)處理 8 條程序指令。 2） 它是一種高性能的 32 位 CPU。 3） 片上存儲(chǔ)器：閃存 128K 字，單訪問雙口 RAM（ SARAM） 18K 字。 5） 該芯片具有 3 個(gè)外部中斷和外圍中斷擴(kuò)展模塊，最多可以支持 45 個(gè)外中斷。 7） 擁有 56 個(gè)可編程的獨(dú)立的通用輸入 /輸出（ GPIO）引腳。 TMS320F2812 的內(nèi)部的存儲(chǔ)器的空間被劃分為兩塊， 一個(gè)是用來存放程序的空間，一個(gè)是用來存放數(shù)據(jù)的空間，對它們各自的訪問可以通過地址總線和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行。 TMS320F2812 芯片擁有的 56 個(gè) GPIO 引腳，我們能夠通過給 GPxMUX 不同的值，來設(shè)置某個(gè)引腳作為芯片內(nèi)外設(shè)輸入 /輸出管腳。 數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 的 56 個(gè) GPIO 引腳在用作數(shù)字 I/O 口時(shí)，它們可以分為 GPIOA、 GPIOB、 GPIOD、 GPIOE、 GPIOF，其中 GPIOA 與 GPIOB各自占 16 位 I/O 口， GPIOD 占 4 位， GPIOE 占 3 位， GPIOF 占 2 位 [7]。具體設(shè)計(jì)方案如下圖 31 所示： 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 12 圖 31 I/O 擴(kuò)展接口電路 液晶顯示模塊的訪問與控制 系統(tǒng)中液晶屏的顯示與控制是由數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 對其擴(kuò)展接口的操作完成 。 液晶的各管腳的功能以及液晶模塊與 DSP 芯片的 I/O 口對應(yīng)的連接如表 31所示。發(fā)送控制命令：往液晶中發(fā)送控制命令的方法是通過向 命令控制接口寫入命令控制字，然后再向輔助控制接口寫入 0。 實(shí)物圖如下圖 32 所示： 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 14 (a)液晶正面 (b)液晶背面 圖 32 液晶 12864 實(shí)物圖 液晶控制芯片 ST7920 介紹 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液晶模塊使用的是育松電子的 QC12864B 點(diǎn)陣式 液晶，其中內(nèi)置的控制芯片是 ST7920。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 33 所示： 圖 33 ST7920 芯片的內(nèi)部結(jié)圖 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 各管腳的功能如表 2 所示： 表 32 ST7920 的各管腳功能 仿真器介紹 仿真器可以分為很多種，總的來說可分為： PC 機(jī)內(nèi)插式標(biāo)準(zhǔn) PCI 或 ISA 仿真器與并口式仿真器，以及基于 接口式的仿真器。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的是基于 接口的，它具有便攜性強(qiáng)、兼容性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速度快等特點(diǎn)。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的核心芯片是數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812，軟件程序的編寫與 調(diào)試都是在 CCS(Code Composer Studio)軟件開發(fā)環(huán)境。但是從程序代碼的可讀性方面考慮，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中程序的編寫使用的是 C 語言。 CCS 可以在兩種工作模式工作。一種是硬件在線編程模式：在這種模式下程序能夠?qū)崟r(shí)的運(yùn)行在硬件 DSP 芯片上 ,這樣使硬件電路與 CCS 軟件開發(fā)環(huán)境相結(jié)合實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的在線編譯與調(diào)試。若編譯后沒有錯(cuò)誤，就可直