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基于DSP和單片機(jī)通信的液晶顯示設(shè)計

摘要： 本文中所采用的DSP 和單片機(jī)型號分別是T I 公司的TMS320F2812 和MCS51 系列。在系統(tǒng)中， DSP實現(xiàn)與單片機(jī)的串口異步通信，單片機(jī)將用戶的原始設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻SP, 而DSP 將采集到的實時數(shù)據(jù)信息返回給單片機(jī)，單片機(jī)不斷刷新液晶的顯示。

關(guān)鍵詞： DSP 液晶顯示單片機(jī) TMS320F2812 MCS51

Abstract：

Key words :

引言

　　隨著計算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。數(shù)字控制使得電力電子變換控制更為靈活，在CPU 計算速度允許的情況下，可實現(xiàn)模擬控制難以做到的復(fù)雜控制算法，設(shè)計者可以根據(jù)自己的系統(tǒng)需求，方便地更改控制器參數(shù)，即便是在控制對象改變的情況下，也無需對控制器硬件做修改，只要改變某些軟件參數(shù)即可，從而大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的兼容性。隨著DSP 的應(yīng)用逐漸普及，用DSP 取代模擬電路中的專用PWM 集成電路，已廣泛應(yīng)用于UPS 和逆變器控制中。

　　作為智能化設(shè)備，液晶屏和鍵盤等人機(jī)交互裝置是數(shù)字化電源系統(tǒng)所必不可少的。而DSP 的工作頻率較高，讀寫周期很短，主要用于處理實時性要求苛刻、算法復(fù)雜的關(guān)鍵性任務(wù)，例如對功率開關(guān)管的控制，數(shù)據(jù)采集、分析、處理等，而液晶顯示和鍵盤掃描的任務(wù)可由普通的51 系列單片機(jī)來完成，而DSP 和51 單片機(jī)間的數(shù)據(jù)交流可采用異步通信方式，即系統(tǒng)采用雙CPU結(jié)構(gòu)。

　　1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

　　本文中所采用的DSP 和單片機(jī)型號分別是T I 公司的TMS320F2812 和MCS51 系列。在系統(tǒng)中， DSP實現(xiàn)與單片機(jī)的串口異步通信，單片機(jī)將用戶的原始設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻SP, 而DSP 將采集到的實時數(shù)據(jù)信息返回給單片機(jī)，單片機(jī)不斷刷新液晶的顯示。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖

　　1. 1 串口介紹

　　本文中DSP 是基于串行通信接口模塊SCI 實現(xiàn)通信的。SCI 支持CPU 與其他使用標(biāo)準(zhǔn)格式的異步外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。SCI 僅需要2 根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然傳輸速度不快，但已經(jīng)能滿足一般的通信要求，而且外圍接口電路非常簡單。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度在一定范圍內(nèi)也是可變的。

　　MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部具有一個全雙工串行口，該串行口有4 種工作方式，可以通過軟件進(jìn)行設(shè)置，由片內(nèi)定時/ 計數(shù)器產(chǎn)生波特率。串行口的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)均可以觸發(fā)中斷，并含有接收、發(fā)送緩沖器SBUF, 二者共用一個地址。

　　1. 2 單片機(jī)與DSP 的通信接口電路

　　SCI 接口分為RXD 和TXD 兩個管腳，傳統(tǒng)的2 個設(shè)備異步通信采用RS 232 或RS 485 的形式，須另配置對應(yīng)的RS 232 和RS 485 驅(qū)動芯片。而本文所提及的采用雙CPU 結(jié)構(gòu)的數(shù)字化電源設(shè)備， DSP 和51 單片機(jī)位于同一設(shè)備內(nèi)，距離較短，可省去RS 232 和RS 485驅(qū)動芯片，采用2 個CPU 的RXD 和TXD 直接交叉連接即可。但需注意的是，由于DSP 的工作電壓為3. 3 V, 而MCS51 單片機(jī)的工作電壓為5 V, 因此二者之間的通信電路需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如圖2 所示。

圖2 電平轉(zhuǎn)換電路

　　在該電路中，單片機(jī)的TXD 端電壓高于DSP 的RXD 端，故僅需要使用分壓電路，計算出合適的阻值即可滿足要求，而從DSP 向單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)時，需要提升電平，因而采用了光耦電路，將電平提升到單片機(jī)的工作電平。這樣就能以簡單的電路實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。需要注意的是，所采用的光耦速率要高于數(shù)據(jù)傳輸速率，這樣才能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確高效的傳輸，以免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。1. 3 單片機(jī)與DSP通信的軟件實現(xiàn)

　　在異步通信中必須先規(guī)定3 件事：一是字符格式，即傳輸?shù)拿恳粠瑪?shù)據(jù)的格式；二是通信雙方要設(shè)置為相同的波特率，且該波特率能適應(yīng)雙方的時鐘頻率；三是通信雙方要有約定的通信協(xié)議，也就是雙方要互相確認(rèn)后才能傳輸數(shù)據(jù)。

　　在本設(shè)計中， DSP 和單片機(jī)采用的數(shù)據(jù)幀格式是1 位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位和1 位停止位。由于數(shù)據(jù)包采用校驗和的方式進(jìn)行校驗，因而在數(shù)據(jù)幀格式中沒有設(shè)置奇偶校驗位。因而MCS51 單片機(jī)應(yīng)設(shè)置工作在串口方式1 狀態(tài)下，此時串行口為8 位異步通信接口。為了保證數(shù)據(jù)傳輸具有較高的速率，同時又有比較低的傳輸誤碼率，因而選擇波特率為9600 b/ s。通過相應(yīng)的波特率設(shè)置計算公式計算出DSP 和單片機(jī)的初始化時寄存器的初值，即可完成設(shè)置。這樣就保證了通信雙方幀格式的統(tǒng)一和波特率的統(tǒng)一，從而使數(shù)據(jù)通信正確、可靠[。

　　DSP 的串口初始化設(shè)置程序如下：

　　EALLOW;

　　GpioMuxReg s. GPGMUX. bit. SCIRXDB_GPIOG5 = 1;/ / 設(shè)置SCI??RX 引腳外設(shè)功能

　　GpioMuxReg s. GPGMUX. bit. SCIT XDB_GPIOG4 = 1;/ / 設(shè)置SCI??TX 引腳外設(shè)功能EDIS;

　　ScibRegs. SCICCR. all = 0x07; / / 1 位停止位，無奇偶校驗，8 位字符長度，使用空閑線模式協(xié)議

　　ScibRegs. SCICTL1. all = 0x 03;/ / 使能發(fā)送和接收緩沖

　　ScibRegs. SCICTL2. all= 0x 02;/ / 使能RXRDY 中斷，禁止T XRDY 中斷

　　ScibRegs. SCIPRI. all = 0x0000;/ / 禁止接收錯誤中斷和休眠模式

　　ScibRegs. SCIH BAUD= 0x01;/ / LSPCLK = 37. 5 MH z, 波特率設(shè)為9 600 b/ s

　　ScibRegs. SCILBAUD = 0xE1; ??

　　ScibRegs. SCICTL1. all = 0x 0023;/ / 重新使能SCI

　　51 單片機(jī)串口初始化程序如下：

　　TMOD= 0x 21;/ / 定時器1 工作在方式2, 用于產(chǎn)生0 串口的波特率

　　SCON= 0x 50;/ / 串行口0 工作在方式1, 允許接收，清標(biāo)志位

　　TH 0= 0xfd; / / 晶振12 MH z, 設(shè)置波特率為9 600 b/ s

　　TH 1= 0xfd; PS= 1; / / 串口中斷優(yōu)先

　　PCON| = 0x 00; / / 波特率不加倍

　　TR1= 1;

　　在本設(shè)計中，采用自己規(guī)定的通信協(xié)議，首先DSP發(fā)送出握手信號， C51 收到握手信號后，進(jìn)入中斷子程序，判斷握手信號是否正確，若正確才握手成功，開始接收數(shù)據(jù)包，接收完成后對數(shù)據(jù)進(jìn)行和校驗，正確后刷新液晶的顯示數(shù)據(jù)存儲區(qū)；若錯誤則放棄本次數(shù)據(jù)，并將接收數(shù)據(jù)存儲區(qū)清零，等待下一次通信。其程序流程圖如圖3 所示。