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ARM7的键盘与VFD显示器接口技术
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 18:18:44



引 言
   
仪表行业以及工业生产过程对实时性、处理速度、智能化等方面有了更高的要求,而ARM微处理器具有功耗低、指令吞吐量高、实时中断响应、处理器宏单元性价比高等特点,因此,将ARM微处理器引入产品和工业生产的开发设计中已经成为一种必然趋势。
    在工业控制和产品设计中,一般都要求具有供操作的键盘和可视化界面。传统显示模块的设计一般都是采用I/O口外扩驱动电路连接而成,显示器一般都采用LED或LCD,要么成本低但实现起来比较复杂,要么实现起来简单成本却很高。笔者综合考虑了成本、实现的难易程度、功能以及稳定性等方面的要求,提出了一种实现起来较容易且具有较高对比度和精度的VFD显示的方法。

1 硬件电路的实现
   
考虑到未来市场对功耗、处理速度、实时性、多功能、多任务处理等方面会有更高的要求,本设计采用基于周立功公司MiniARM的M2020—FNU20嵌入式核心板(微处理器为LPC2220)及其M22A开发板。M22A开发板的板上资源主要有:
    ◆μC/OS—II实时操作系统;
    ◆TCP/IP协议、FAT32文件管理系统;
    ◆UART、I2C、SPI通信接口;
    ◆JTAG接口支持在线调试;
    ◆工业级10M以太网控制接口CSB900A—IQ;
    ◆2 MB NOR Flash程序存储器等。
    另外,现代工业控制和产品生产大都需要可供操作的键盘以及可视化界面。本设计采用HTl6511芯片驱动键盘和显示。考虑到工业生产中各种不利环境的影响,本设计采用具有较高对比度,且具有很好的可靠性与环境适应性的VFD(真空荧光显示器)进行显示。HTl6511是一个典型的VFD驱动芯片,由5个led输出口、1个控制电路、1个显示存储器(内部)和1个按键扫描电路组成。微处理器通过三线串行接口对HTl6511进行串行数据输入、输出。图1是系统硬件电路框图,主要包括LPC2220与驱动芯片HTl6511的连接。HTl6511与VFD显示器的连接,使用HTl6511外扩的12×4的按键扫描电路以及指示灯和开关电路。


2 软件设计
   
软件采用模块化设计方法,使用基于优先级的系统调度法来实现各个模块。每个模块设置为一个任务,如taskO为读键值模块,taskl为显示模块等。给每个模块设置一个固定的优先级,当任务执行完后自动挂起,挂起的时间长短可以自己设定。任务挂起后进入等待状态,挂起时间一到,任务自动进入就绪状态。
    开发板内嵌了μC/0S—II实时操作系统。本设计采用可剥夺型内核。若系统正在执行一个优先级较低的任务,且有一个或多个优先级较高的任务就绪时,优先级较低的任务将被打断,去执行优先级最高的任务。执行完成后,系统不会马上返回中断的地方,而是执行当前就绪任务中具有最高优先级的任务;当没有更高优先级任务就绪时,系统才返回原来中断的地方。若程序中某些模块(如读键值、推显等)不希望被打断,就需要在进入该模块的开始处关闭中断,执行完后再打开中断。以下是各个功能模块的实现。
2.1 HTl6511的读/写程序
   
图2为HTl6511的数据读/写时序。其中,tcw为时钟脉冲宽度,最小值为400 ns;tsu为数据上传时间,最小值为100 ns;th是数据保持时间,最小值为lOO ns;tcs为时钟调整时间,最小值为1μs;tph1和tplh都是数据传递延迟时间,tph1最大值为300 ns,tplh最大值为100 ns。

    从图2中可以看出,读/写数据时必须置CS为低;写数据(D1)过程中,在时钟(CLK)的下降沿往数据线上送数,送完数后需要将CLK置高,且要保持一个tcw的时间;在读数据时,需要先将CLK置高一段时间,然后再拉低一段时间,才开始从数据线上读取数据。
    以下程序为向HTl6511写一个字符:


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