基于C8051F120核心的嵌入式彩色显示系统设计.doc
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1、基于C8051F120核心的嵌入式彩色显示系统设计引言嵌入式设备凭借其与使用者之间的亲和力、自然的人机交互界面,得到了迅速的发展,渗透到生活中的各个角落。本文介绍的设计方法是以高性能的8位单片机C8051F120作为核心处理器,SRAM作为系统的显存,FPGA实现时序转换,构建低温(-10)下嵌入式显示系统。通过PC机键盘和触摸屏实现界面操作,最终在液晶显示器上显示国标一二级汉字、ASCII字符和65 536色的彩色图形和图片,并制作了简单的操作界面。1 系统工作原理显示汉字、英文字符和彩色图形的过程就是将字符和图形信息转换成液晶显示器可以显示的点阵信息。为了显示字符,可以将ASCII码字符点
2、阵字库和按区位码排列的汉字点阵字库存储在单片机外接的Flash ROM中(构成点阵数据区),并且将程序中用到的字符以机内码的形式存储在Flash ROM中(构成文本数据区)。显示时,单片机将汉字机内码从文本数据区读出,转换成FlashROM中点阵数据区的字库地址,通过该地址读出字符的点阵数据,进一步转换成液晶显示器可显示的数据并送给后续电路处理和显示。这样在操作过程中可以显示包括国标一二级汉字、大小写英文字符、标点和数字等多种字符。显示彩色图形的时候,由于图片的存储空间要求比较大,系统中没有足够的空间,可以将PC机内bmp格式的彩色图片经过格式转化以后,通过串口送给单片机实时处理并显示。液晶显
3、示器工作频率为4568MHz,并且需要复杂的工作时序。考虑到单片机的工作速度和液晶显示器的工作频率,一方面,液晶显示器在工作频率下不断刷新才能工作,需要传送大量的显示数据和控制信息;另一方面,单片机要完成许多处理工作,即使工作在100MHz,也将成为系统运行速率的瓶颈。为了解决这个问题,再次加入一块SRAM作为显存,加入一块FPGA实现时序转换并控制和刷新液晶显示器。FP GA分时地读写SRAM,FPGA在时钟的作用下,一半时间内(时钟信号为高电平时)从SRAM中读出数据,不断刷新液晶显示器;另一半时间内(时钟信号为低电平时),如果单片机有送来要显示的数据时,将此数据写入SRAM中。分时操作的
4、使用,能在不间断地刷新液晶显示器的同时,接收并存储单片机的数据,使两方面的工作互不影响,不仅减轻单片机的工作负担,而且充分发挥了FPGA的性能。选择附有触摸屏的液晶显永器,将触摸屏外接手写识别控制器,就可以增加手写识别功能,可提供友好的人机交互界面。由上述分析可以画出系统框图,如图1所示。2 系统硬件设计在本嵌入式显示系统中,采用了夏普公司型号为LQ0357DH01的液晶显示器,工作温度范围在-1070,最低工作温度相对更低一些。显示模块由一个彩色主动点阵式LCD模块和无定形硅TFT构成,因此可称为AD-TFT(Advanced TFT)。它由彩色TFT-LCD面板、IC驱动、FPC、背光、电
5、阻式触摸屏和背部密封盒组成,但是模块不包括控制电路。显示屏工作频率为4568 MHz,分辨率为240320像素,色彩位深为18位。图形和文本能以262 11 4种颜色显示在240x 320点阵的显示屏上。但是考虑单片机的数据总线宽度为8位,为了简化操作过程,可将色彩深度确定为16位,单片机分两次发送每个像素的颜色数据。这样的简化操作也可以满足显示65 536色彩色图形的要求。为了提高整个系统的运行速度,采用型号为C8051F120的高性能8位单片机作为处理器。C8051F120使用Silicon Labs公司的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51指令集完全兼容,可以使用标准
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