引言
    DSP芯片具有高速的信息處理能力、較好的系統(tǒng)支持,、硬件配置強(qiáng)等優(yōu)良技術(shù)和較低的價(jià)格特性,。嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好、占用資源少,、功能強(qiáng),、可靠性高、模塊化結(jié)構(gòu),、便于移植和定制的特點(diǎn),。基于 DSP平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)具備上述兩者的優(yōu)點(diǎn),，特別適用于一些帶各種便攜式系統(tǒng)終端 LCD且需要大量數(shù)據(jù)要處理的系統(tǒng),。
    近年來，DSP已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集,、語音處理,、圖像分析與處理等領(lǐng)域中,，并且日益顯示出巨大的優(yōu)越性。而液晶顯示屏更以其顯示直觀,、功耗低,、便于操作的特點(diǎn)被用作各種便攜式的顯示前端。本文介紹了一種基于DSP 和 CPLD的液晶模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法,，解決快速處理器與慢速外設(shè)的匹配問題,。 1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    該顯示系統(tǒng)主要由DSP、CPLD,、電平轉(zhuǎn)換和 LCD模塊四部分組成，如圖 1所示,，
 

    該系統(tǒng)中,，DSP采用 TI公司的 TMS320F2812處理器。采用高性能靜態(tài)的 CMOS技術(shù),，使得供電電壓降為 3.3V,，降低了控制器的功耗；150MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短為6.67ns,，從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力,；可以進(jìn)行 16×16和 32×32的乘加操作，可以方便的進(jìn)行FFT,、FIR濾波等數(shù)字信號(hào)處理算法,；具有多達(dá) 56個(gè)通用、雙向數(shù)字 I/O引腳,，能方便的實(shí)現(xiàn)各種 I/O操作,。
    CPLD 采用 Altera公司 MAX7000系列的 EPM7128SQC100，3.3V供電,，不存在 DSP及 LCD電平兼容的問題,，采用 CMOS E2PROM工藝，傳輸延遲僅為5ns,；具有 68個(gè)用戶可編程的 IO 口,，為系統(tǒng)定義輸入、輸出和雙向口提供了極大的方便,； EPM7128同時(shí)還提供了 JTAG接口,，可進(jìn)行 ISP編程，極大地方便了用戶,。本文采用CPLD 的主要目的是：對(duì)于 LCD顯示,，將 DSP中的數(shù)據(jù)發(fā)送到CPLD，然后 DSP去做其它的事情,，而后續(xù)的顯示任務(wù)由 CPLD完成,，CPLD 將在 LCD允許的速度下對(duì)其進(jìn)行操作即可達(dá)到顯示的目的,。

    LCD 模塊采用成都飛宇達(dá)的 FYD12864-0402B，內(nèi)置 ST7920液晶控制器,。它是一種具有 4位/8位并行,、 2線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)含中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊,。其顯示分辨率為 128*64,，內(nèi)置 8192個(gè) 16*16點(diǎn)漢字和 128個(gè) 16*8點(diǎn) ASCII字符集，強(qiáng)大的字庫省去了很多自行編碼的麻煩,；可以顯示中文字型,、數(shù)字符號(hào)、英文字母以及圖形等,，利用該模塊靈活的接口方式和簡單方便的操作指令,，可構(gòu)成友好的中文人機(jī)交互界面。

硬件接口設(shè)計(jì)
    由于 DSP屬于高速器件,， LCD為慢速外設(shè),，DSP對(duì)讀寫周期較慢的 LCD進(jìn)行訪問，可采用以下兩種方式來解決 DSP與 LCD的時(shí)序匹配問題：直接訪問和間接訪問,。直接訪問是將 DSP的讀寫信號(hào)與 LCD接口的讀寫信號(hào)直接相連,，將 LCD的 8位數(shù)據(jù)線與 DSP的低 8位數(shù)據(jù)線相連（在 CPLD內(nèi)部硬件編程完成），時(shí)序由 DSP內(nèi)部讀寫邏輯控制,。由于 LCD的讀寫周期較 DSP慢,，要使兩者的時(shí)序匹配，還必須進(jìn)行一些時(shí)序方面的處理,。間接訪問用 DSP的 I/O口間接控制慢速設(shè)備,，可以通過軟件控制 DSP的 I/O口來實(shí)現(xiàn)與慢速外設(shè)的時(shí)序匹配。該方法無需通過硬件擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)與任意慢速外設(shè)的時(shí)序匹配,。在該顯示系統(tǒng)中,，由于 CPLD的可在線硬件編程能力，這 2 種方法均可實(shí)現(xiàn),。這里采用第一種接法,。 DSP與 LCD的硬件接口電路圖如圖 2所示。
 

    LCD 各引腳說明如下：RS為高電平時(shí),，DB7—DB0顯示數(shù)據(jù),；RS為低電平時(shí)，DB7—DB0顯示指令數(shù),。R/W為高電平時(shí),，數(shù)據(jù)被讀到DB7—DB0； R/W為低電平時(shí),，DB7—DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或 DR,。E為使能信號(hào)線,。當(dāng) E為高電平時(shí)，配合 R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令,，當(dāng) E為低電平時(shí),，配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令。PSB為高電平時(shí),，表示 8位或四位并口方式,；PSB為低電平時(shí)，表示串口方式,。RESET為復(fù)位信號(hào)輸入端,，低電平有效。DB7—DB0為三態(tài)數(shù)據(jù)線,。 其中 RS與 R/W配合決定控制界面的四種模式：

    另外,，由于 FYD12864用 5V供電，所以液晶的 8位數(shù)據(jù)線不能直接與 DSP的外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)總線相連,。本系統(tǒng)中采用 74ALVC16245來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換， 74ALVC16245是 16位的電源 轉(zhuǎn)換芯片,，采用 3.3V供電,，該芯片有兩個(gè)方向控制引腳（ DIR1和 DIR2），DIR1由 CPLD的 I/O引腳供給,，當(dāng) DSP從液晶讀取數(shù)據(jù)時(shí),，DIR1為低電平，數(shù)據(jù)的傳輸方向是從液晶到 DSP,；當(dāng) DSP往液晶寫數(shù)據(jù)時(shí),，DIR1為高電平，數(shù)據(jù)傳輸方向是從 DSP到液晶,。DIR2與 VCC相連,，由 CPLD的 I/O引腳控制 LCD。 3 軟件編程及實(shí)例
本系統(tǒng)中,，CPLD部分采用 VHDL進(jìn)行編程,，主程序采用 C語言進(jìn)行編程，便于程序的移植,，并使其具有較高的可讀性,。首先解決 DSP與 LCD的時(shí)序匹配問題，時(shí)序匹配是 DSP控制 LCD最關(guān)鍵的問題,，其實(shí)質(zhì)是如何編寫程序?qū)?LCD的指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行讀寫操作,，接口時(shí)序如圖 3和圖 4所示，
 

 
    使用該顯示模塊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）欲在某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí),，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置,，即先設(shè)定顯示地址,，再寫入中文字母編碼。（2）顯示 ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同,。不過在顯示連續(xù)字符時(shí),，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對(duì)地址加 1指向下一個(gè)字符位置,，否則,，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空 ASCII字符位置。（3）當(dāng)字符編碼為兩字節(jié)時(shí),，應(yīng)先寫入高位字節(jié),，再寫入低位字節(jié)。（4）模塊在接收指令前,，處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài),，則讀取BF標(biāo)志，BF需為“0”,，方可接收新的指令,。如果在送出一個(gè)指令前不檢查 BF標(biāo)志，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長的時(shí)間,，即等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成,。
    通過初始化液晶顯示屏以及調(diào)用字庫顯示漢字和字符來具體說明 DSP控制液晶顯示屏的設(shè)計(jì)思想。系統(tǒng)硬件上電復(fù)位后,首先完成 DSP的初始化,，然后根據(jù)用戶系統(tǒng)的需要對(duì)控制器的各項(xiàng)指令代碼及其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,以完成液晶模塊的參數(shù)以及顯示方式等一系列過程的初始化,。液晶模塊具體編程如下：
#include "DSP28_Device.h"

unsigned int * LcdComL = (unsigned int *) 0x5100;//命令寄存器低地址

unsigned int * LcdComH = (unsigned int *) 0x5200;//命令寄存器高地址

unsigned int * LcdDatL = (unsigned int *) 0x5300;//數(shù)據(jù)寄存器低地址

unsigned int * LcdDatH = (unsigned int *) 0x5400;//數(shù)據(jù)寄存器高地址

void WriteLcdCom(unsigned char c);//寫命令

void WriteLcdDat(unsigned char d);//寫數(shù)據(jù)

void delay(unsigned int t);//延時(shí)

void main(void)//主程序

{  InitSysCtrl();//初始化系統(tǒng)
 DINT;// 關(guān)中斷

IER = 0x0000;

IFR = 0x0000;

InitPieCtrl();//初始化

PIE InitPieVectTable(); //初始化

PIE中斷矢量表

InitPeripherals();//初始化外設(shè)
  LcdComL = 0x00;//初始化命令寄存器
 LcdDatL = 0x00;//初始化數(shù)據(jù)寄存器

WriteLcdCom(0x01);//清除顯示屏

WriteLcdCom(0x0e);//顯示狀態(tài)打開

WriteLcdCom(0x30);//LCD選擇為 8位并行數(shù)據(jù)傳輸方式

比如要在顯示屏第一行顯示“檢測(cè)物質(zhì)：Theanol”

WriteLcdCom(0x80);  //寫第一個(gè)字符的地址

WriteLcdDat(0xbc);  //第一個(gè)漢字“檢”的高字節(jié)

WriteLcdDat(0xec);//“檢”的低字節(jié)

WriteLcdDat(0xb2);//漢字“測(cè)”高字節(jié)

WriteLcdDat(0xe2);//“測(cè)”低字節(jié)

WriteLcdDat(0xce);//漢字“物”高字節(jié)

WriteLcdDat(0xef);//漢字“物”低字節(jié)

WriteLcdDat(0xd6);//漢字“質(zhì)”高字節(jié)

WriteLcdDat(0xca);“質(zhì)”低字節(jié)

WriteLcdDat(0x3a);//冒號(hào)“： ”

WriteLcdDat(0x45);//字符“ T”

WriteLcdDat(0x74);//字符“ h”

 … for(;;);

} void WriteLcdCom(unsigned char c) { * LcdComH = c;
* LcdComL=c；
delay(5000); } void WriteLcdDat(unsigned char d) { * LcdDatH = d;
* LcdDatL = d;
delay(5000); } void delay(unsigned int t) { while(t>0)
t--; }
    以上程序均在 DSP集成開發(fā)環(huán)境 CCS中調(diào)試通過,，LCD顯示屏上可以正常顯示連續(xù)的漢字,、字符以及圖形等，在實(shí)際的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得以應(yīng)用,。通過移植本文的程序,，修改其中一些命令，可以完成更加復(fù)雜的功能,，并且具有縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,，加快產(chǎn)品上市等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合便攜式設(shè)備的界面顯示系統(tǒng),。

結(jié)論
    本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：以 DSP為核心處理器,，利用 CPLD來進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換和控制，實(shí)現(xiàn)高速CPU處理器和低速外設(shè)接口的時(shí)序匹配,，同時(shí)采用了移植性能和可讀性能高的 C程序設(shè)計(jì),，無需插入等待周期，在實(shí)際的嵌入式系統(tǒng)中成功運(yùn)行，為快速處理器與慢速外設(shè)的接口設(shè)計(jì)提供了一種借鑒的方法,。