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芯片/显示

基于单片机的LED显示屏硬件设计方案(二)

星之球激光 来源:电子工程网2012-03-26 我要评论(0 )   

3 总体设计 3.1 屏体接口模块 屏体接口包括屏体接口头文件、屏幕缓冲区的定义、屏体接口初始化、刷新定时器中断服务程序和 SPI 中断服务程序几个部分。 屏体接口的头文...

3 总体设计

  3.1 屏体接口模块

  屏体接口包括屏体接口头文件、屏幕缓冲区的定义、屏体接口初始化、刷新定时器中断服务程序和SPI中断服务程序几个部分。

  屏体接口的头文件screen.h 应该使屏幕缓冲区对其他应用可见, 并提供屏体初始化函数。具体定义如下:

  #ifndef _SCREEN_H_

  #define _SCREEN_H_

  #include “inc\board.h”

  extern u8 xdata SCR_BUF[16][16];

  void screen_init(void);

  #endif

  这样就把屏幕缓冲区的结构暴露给应用, 但应用不必关心具体的屏幕刷新操作。

  具体屏体接口的实现集中在一个文件screen.c 中定义。具体如下:

  首先是屏幕缓冲区定义:

  u8 xdata SCR_BUF[16][16]_at_0x0000;//~0x00ff 256Bytes其次是当前显示行和输出列变量定义, 属于静态变量, 应用程序不可见。

  static u8 data row,col;

  然后是屏幕初始化, 包括刷新定时器0 的初始化、SPI 的初始化、锁存bLatch 信号的初始化、屏幕缓冲区的初始清零以及定时器和SPI 中断的优先权和使能位的初始化代码略。

  SPI 和定时器0 的中断服务程序是屏体接口的关键。

  定时器0 的中断服务程序首先进行扫描行增量取模运算,并将扫描行输出。然后依据扫描行取出屏幕缓冲区对应行的第一个字节发送到SPI 端口。同时列增量。

  void display_ONe_screen(void)interrupt 1 using 3{

  row = (++row)&0x0f;

  P0 = (P0 & 0xf0)|((~row)& 0xf);

  col = 0;SPDAT = ~SCR_BUF[row][col++];

  }

  这样编写的屏体驱动, 应用只要在初始化屏体后,向屏幕缓冲区中写入要显示的数据即可, 而不必关心屏幕显示的细节。

  3.2 UART 接口

  UART 接口负责与上位机的数据收发, 尽管发送可以同步进行, 但接收必须异步进行。因而UART 接口的核心仍然应该是一个中断服务程序。

  UART 接口的头文件uart.h 隐藏了接收缓冲区的信息, 用户可调用的函数只有初始化、发送和接收。

  #ifndef _UART_H_

  #define _UART_H_

  void uart_init(void);

  void uart_put_c(u8 ch);

  u8 uart_get_c(u8 *);

  #endif

  UART 的接口实现首先定义一个接收缓冲FIFO, 以及对FIFO 的读下标uart_rd 和写下标uart_wr, 他们都是文件内可见的静态变量:

  static u8 xdata uart_buf[64];

  static u8 uart_rd,uart_wr;

  bit fSend

  UART 的初始化包括进行FIFO 的初始化和UART格式、波特率、中断的初始化。代码略。

  UART 的ISR 主要是服务于接收, 无条件地将数据装入FIFO, 并调整写入指针。

  static void uart_isr(void)interrupt 4 using 1{

  if(RI){RI = 0;

  uart_buf[uart_wr++] = SBUF;

  uart_wr &= 0x0f;

  }

  }

  提供给用户的发送程序首先检测发送结束标记, 如果为0, 表示上次发送尚未结束, 直接返回错误信息1。

  否则将要发送的信息发送并清零发送结束标记。这样设计的发送程序, 其目的是将发送等待不限制在接口底层, 而是给上层一个决定是否等待发送结束的机会。

  u8 uart_put_c(u8 ch){

  if(! TI)return 1;

  TI = 0;SBUF = ch; return 0;

  }

  同样, 接收程序也给上层一个选择等待的机会。接收函数首先判断接收FIFO 是否为空, 如果为空或输入指针参数错误, 则直接返回错误, 否则才从FIFO 中读取数据并将数据存储到指针指向的地址, 然后返回成功。

  u8 uart_get_c(u8 *ch){

  u8 i;

  if(! ch)return 1;

  if((i = (uart_rd+1)&0x0f) == uart_wr)return 1;

  uart_rd = i; *ch = uart_buf[i];return 0;

  }

3.3 闪存接口

  闪存的存取有特殊的时序, 闪存的内部结构也和具体应用要求有很大的不同。因此闪存的接口需要仔细设计。

  K9F4008 闪存芯片的存储结构组织如图2所示。

  K9F4008的存储组织

  K9F4008 闪存的存储以块为单位, 每个芯片共有128 块。每块有32 行, 每行有4 个帧, 每帧含有32 B.全部芯片为512 KB。

  闪存接口提供的闪存初始化函数中就包括对这样情况的处理。初始化函数要从闪存的第一个块中读出一个块映射表, 该表下标是逻辑扇区, 表内每项存储的是该逻辑扇区对应的物理块编号。初始化函数在必要时对闪存进行读写校验, 然后将坏块从表中删除。再寻找新的良好块, 将其编号填入到对应逻辑扇区的表项中。这样对应用来说, 只见到连续的扇区编号, 而不知道扇区究竟对应到那个块。

  闪存的接口头文件Flash.h 如下:

  #ifndef _K9F4008_H_

  #define _K9F4008_H_

  void read_log_page(u8 sector,u8 page,u8 xdata *buf);

  u8 prog_log_page(u8 sector,u8 page,u8 xdata *buf);

  void erase_log_blk(u8 sector);

  bit flash_init(void);

  #endif

  实现闪存的接口, 首先就是依据说明书的时序定义闪存的基本操作。这里是以宏定义实现基本操作的。

  #define W_CMD(cmd_)\

  bCLE=1; bWE=0; P2=(cmd_); bWE=1; bCLE=0

  #define W_ADDR(addr1_,addr2_,addr3_)\

  bALE=1; bWE=0; P2=(addr1_); bWE=1; \

  bWE=0; P2=(addr2_); bWE=1; \

  bWE=0; P2=(addr3_); bWE=1; \

  bALE=0

  #define W_DAT(dat_) bWE=0; P2=(dat_); bWE=1

  #define wait_RB while(! bRB)

  #define l2p(x_) fat_tbl[(x_)]

  3.4 EEPROM

  内部集成的EEPROM 是与程序空间分开的, 利用ISP/IAP 技术可将内部DATAFLASH 当EEPROM,擦写次数10 万次以上。EEPROM 可分为若干个扇区, 每个扇区包含512 B.使用时, 建议同一次修改的数据放在同一个扇区, 不是同一次修改的数据放在不同的扇区, 不一定要用满。数据存储器的擦除操作是按扇区进行的。

  sfr IAP_DATA = 0xC2; //Flash data register

  sfr IAP_ADDRH = 0xC3; //Flash address HIGH

  sfr IAP_ADDRL = 0xC4; //Flash address LOW

  sfr IAP_CMD = 0xC5; //Flash command register

  sfr IAP_TRIG = 0xC6; //Flash command trigger

  sfr IAP_CONTR = 0xC7; //Flash control register

  根据使用说明对EEPROM 的寄存器进行定义。

 

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