基于SID13700的船舶电罗经液晶显示设计

船海工程２００６年第４期（总第１７３期）　文章编号１６７１．７９５３（２００６）０４－００６７．０３　基于ＳＩＤ１３７００的船舶电罗经液晶显示设计　马南琦卢华锋刘军　武汉理工大学能源与动力工程学院　武汉４３００６３　

摘要将ＳｅｉｋｏＥＳＰＯＮ公司的ＳＩＤ１３７００作为显示控制芯片，采用德州仪器的ＴＭＳ３２０ＩＹ２４０７Ａ　ＤＳＰ作为微　处理器，根据两者的结构与特点，介绍船舶电罗经液晶显示器设计的硬件接口和软件编程。　关键词ＴＭＳ３２０ＩＹ２４０７Ａ　ＤＳＰ　ＳＩＤ１３７００液晶显示器电罗经　中图分类号Ｕ６６２．９　文献标识码Ａ　

Ｔｈｅ　ＬＣＤ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｈｉｐ　Ｓ　ｇｙｒｏ—ｃｏｍｐａｓｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＳＩＤ１３７００　ＭＡ　Ｎａｎ－ｑｉ　ＬＵ　Ｈｕａ－ｆｅｎｇ　ＬＩＵ　Ｊｕｎ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎ　ｎｅｅｒｉｎｇ　Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｗｕｈａｎ　４３００６３　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ＬＣＤ　ｏｆ　ａ　ｓｈｉｐ　Ｓ　ｇｙｒｏ－ｃｏｍｐａｓｓ　ｉｓ　ｄｅｓｉ　ｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈｉｐ　ＳＩＤ１３７００　ｏｆ　ＳｅｉｋｏＥＳＰＯＮ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ　ｄｉ百ｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅｉｒ　ｓｔｌ＇Ｕｃｔｕｒｃ　ａｎｄ　ｃｈａｒ—　ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ａｎｄ　８ｏｆｔｗａｌ￣ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｄｅｓｉ　ｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｈｉｐ　Ｓ　ｇｙｒｏ－ｃｏｍｐａｓｓ　ａｒｅ　ｓｔａｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ　ＤＳＰ　ＳＩＤ１３７００　Ｉ￣Ｄ　ｇｙｒｏ－ｃｏｍｐａｓｓ　

由于液晶显示器（ＬＣＤ）具有功耗低、体积小、　质量轻、超薄等诸多其它显示器无法比拟的优点，　广泛用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。　点阵式（或图形式）ＬＣＤ不仅可以显示字符、数字，　还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现　屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等　功能，用途十分广泛。根据船舶电罗经的特点和　发展趋势，将液晶显示芯片ＳＩＤ１３７００应用于船舶　电罗经中达到显示方向和度数的目的，使得读取　数据更加直观和方便。　１　支撑技术　１．１　ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ［　］　ＩＹ２４０７Ａ是为了满足控制应用而设计的，它采　用高性能静态ＣＭＯＳ技术，使得供电电压降为　３．３　Ｖ，减少了控制器的功耗；４０ＭＩＰＳ的执行速度使　指令周期缩短到２５　ｎｓ，从而提高了控制器的实时控　制能力。片内有高达３２　ｋ字×１６位的Ｆｌａｓｈ的程序　存储器；高达２．５　ｋ字×１６位的数据／程序ＲＡＭ；５４４　字双端口ＤＡＲＡＭ；２　ｋ字的单口ＳＡＲＡＭ；１６位串行　收稿日期２００６．０２．２３　修回日期２００６．０３．２４　作者简介马南琦（１９５４一），男，学士，副教授。　外部设备接口（ｓＰＩ）模块和串行通信接口（ＳＣＩ）模块　可以直接引导ＲＯＭ；３种低功耗模式的电源管理模　块，能独立地将外围器件转入低功耗工作模式，可　以让电路设计者将外部电子零件数目减低到最少。　１．２　ＳＩＤ１３７００芯片　］　ＳＩＤ１３７００是ＳｅｉｋｏＥＰＳＯＮ公司生产的专为传　统黑白（或灰阶）ＳＴＮ液晶面板所设计的液晶控制　器芯片，内嵌有字符产生器，可直接显示所需的字　型，其内部的ＣＧＲＯＭ支持１６０种５×７点阵的字　符，ＣＧＲＡＭ支持６４种８×１６点阵的字符，当全部　作为ｃＧＲＡＭ时，可以达到２５６种８×１６点阵的字　符。１４条内部指令，多数指令带有参数，这些参　数可以由用户根据液晶显示器的特点和控制的需　要进行设置。ＳＩＤ１３７００还可以实现一些特殊功　能，如文字数据重迭显示于绘图数据上、画面可在　任意方向滚动、分割画面、显示图片等。　１．２．１　ＳＩＤ１３７００芯片的特点　１）存储器接口。内嵌的３２　ＫＢ的ＳＲＡＭ显示　内存，地址００００Ｈ．７ＦＦＦＨ作为显示数据存储区，　８０００Ｈ．８０２ＦＨ作为个寄存器区，８０３０Ｈ．ＦＦＦＦＨ为保　留地址。　２）ＣＰＵ接口。ＳＩＤ１３７００芯片提供了与多种　微处理器的８位数据总线接口，在直接地址总线　模式下支持通用总线（Ｚ８０）微处理器和Ｍ６８Ｋ微处　６７　

维普资讯 http://www.cqvip.com 基于ＳＩＤ１３７００的船舶电罗经液晶显示设计——马南琦卢华锋刘　军　理器的接口；在间接地址总线模式下支持通用总　线（Ｚ８０）、Ｍ６８Ｋ、Ｍ６８００接口。　３）显示支持。ＳＩＤ１３７００支持４位单色被动型　ＬＣＤ接口，在１　ｂｐｐ模式下最大驱动能力为６４０×２４０　点阵，在黑白（１　ｂｐｐ）显示模式下支持８０行×３０列　字符或６４０　Ｘ　２４０点阵图形显示；在４灰阶（２　ｂｐｐ）　显示模式下支持４０行Ｘ　３０列字符或３２０×２４０点　阵图形显示；在１６灰阶（４　ｂｐｐ）显示模式下支持３０　行Ｘ　２０列字符或２４０　Ｘ　１６０点阵图形显示。　４）显示模式。ＳＩＤ１３７００支持１／２／４　ｂｐｐ模式，　支持文本，图形和文本图形混和显示模式。　ＳＩＤ１３７ｏｏ能同时控制３个或４个显示区，在控制　单屏结构液晶显示驱动系统时可以分别或同时使　用第一、第二、第三显示区。在控制双屏结构液晶　显示驱动系统时需要组合使用第一、第二、第三和　第四显示区。第一、第三显示区既能显示文本又　能显示图形，第二、第四显示区只能显示图形。　５）电源管理。支持双电源５　Ｖ／３．３　ｖ或单电　源３．３　Ｖ工作模式，芯片核心工作电压支持３．３—　３．６　Ｖ，输人输出电压支持３．０　５．５　Ｖ，这就为与　ＴＭＳ３２０ＩＹ２４０７Ａ直接连接提供保证，不需要增加　电平转换器件，简化了系统设计。　６）时钟源。ＳＩＤ１３７００支持最大时钟频率为　６０　ＭＨｚ，最大输出（ＦＰＳＨＵＩＦ￣引脚）时钟频率为　１５　ＭＨｚ。支持内部或外部时钟输人，当使用外部　时钟源时，ＸＣＧ１引脚必须接地，同时ＸＣＤ１引脚悬　空，如果使用内部时钟源，ＣＬＫ１引脚也必须接地。　１．２．２　ＳＩＤ１３７００芯片结构及其工作原理　ＳＩＤ１３７００芯片的内部结构框架见图１。　形内存　字符ＲＡＭ　丙　面＿＿ｆ＝＝＝　厂—西磋］　时钟发：　Ｈ　５．址ｌｌ光标地址ｌｌ图层ｌＩ扶度¨点１　发　器ｌｌ发生器ＩＩ控制器ｌＩ控制器ｌ　数器　振荡器　１　机接口＇‘—　外部时钟　图１　ＳＩＩ）１３７００内部结构图　主要包括微处理器接口、字符和图形存储器　管理、显示地址发生器、光标地址发生器、图层控　制器、灰度控制器、点计数和点时钟发生器、时钟、　ＬＣＤ控制器等模块组成。　６８　ＳＩＤ１３７ｏｏ显示控制器功能包括：从控制微处　理器传输数据到缓冲区、读内存数据、将数据转换　成显示象素和为ＬＣＤ面板产生定时信号等。　当选择文本模式显示时，处理器在访问显示内　存时显示器其可能会出现雪花，而此种情况在图形　模式显示时不会出现。在用文本模式（ＣＧＲＯＭ和　ＣＧＲＡＭ）显示下，当处理器访问显示内存正好处于　显示周期或者ＦＰＬＩＮＥ口脉冲下降沿之前的时候会　出现雪花现象。为了避免此种现象的发生，处理器　应该在每一行的结束点（ＦＰＬＩＮＥ的脉冲下降沿）开　始访问显示内存，见图２。　

Ｆ１　：　ｆ＿］　咖二Ｉｌ『Ｉｆｌ　ｊ　：推荐时段：　：推荐时段：　：　图２　ＦＰＬＩＮＥ和ＦＰＳＨＩＦｒ时序图　

２硬件接口设计　ＳＩＤ１３７００芯片与ＴＭＳ３２０ＩＹ２４０７Ａ采用间接通　用接口模式，见图３。　

图３系统硬件结构图　采用信利公司的ＴＦＴ．Ｇ３２０２４０ＤＴＣｗ液晶面　板，接口部分包括８位数据总线Ｄ［７：０］，ＣＳ为器　件的选通信号，ＲＤ为读选通信号，ＷＲ为写选通信　号，ＲＥＳＥＴ为复位信号；ＳＩＤ１３７００的地址线Ａ０为　控制器的指令／数据选通引脚，Ａ０为１时写人指　令，Ａ０为０时写人数据。ＣＮＦ４（控制间接寻址模　式）引脚接３．３　Ｖ，ＣＮＦ［３：２］（控制通用总线接口　模式）接地，ＣＮＦ［１：０］（控制ＳＩＤ１３７００显示芯片　ＦＰＳＨＩ丌引脚的周期为１／４系统时钟周期）接地。　ＴＭＳ３２０ＩＹ２４０７Ａ的速度最快可达Ｎ４０　ＭＩＰＳ，　指令周期为２５　ｎｓ，而ＳＩＤ１３７００输人时钟最大支持　６０　ＭＨｚ，ＦＰＳＨＩＦＴ输出时钟最大支持１５　ＭＨｚ，所以　

维普资讯 http://www.cqvip.com 船海工程２００６年第４期（总第１７３期）　ＤＳＰ与ＳＩＤ１３７００的速度匹配没有问题；此系统中　ＳＩＤ１３７００直接采用ＤＳＰ的ＣＬＫＯＵＴ口作为外部时钟　输入，通过ＤＳＰ的系统控制状态寄存器１（ＳＣＳＲ１）　的・１４位ＣＬＫＳＲＣ设置为０，表示输出为ｃＰＵ时钟。　

３系统软件设计　ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０×ＤＳＰ提供了２种编程语言：汇　编语言和Ｃ／Ｃ＋＋语言。对于完成一般功能的代　码，两种语言都可以使用，但对于一些运算量很大　的关键代码，最好是采用汇编语言来完成，以提高　程序的运算效率。　３．１访问Ｉ，Ｏ空间　如何通过ＤＳＰ的Ｉ／Ｏ访问ＳＩＤ１３７００的地址空　间，在这里使用到１１Ｉ公司针对２４ｘｘ系列ＤＳＰ优化Ｃ　语言中的一个关键字ｉｏｐｏｒｔ。　ｉｏｐｏｒｔ　ｕ　舯。ｄ　ｉｎｔ　ｐｏｒｔ２；ｌｌ定义Ｉ１０空间地址０ｘ０２为数据通道　ｉｏｐｏｒｔ　ｕｎ　ｌｅｄ　ｉｒ吐ｐｏｒｔ３；ｌｌ定义１１０空间地址０ｘ０３为指令通道　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＬｅｄＷｒｉｔｅＤａｔｅ　ｐｏｒｔ７．；　

＃ｄｅｆｉｎｅ　ＬｅｄＷｒｉｔｅ

Ｃｏｄｅ　ｐｏｒｔ３；　

３．２　ＳＩＩ）１３７ｏｏ芯片的初始化　液晶显示模块在上电后　必须根据需要进行软件初始　化设置，这里介绍第一、第二　层通过或逻辑组合显示，初始　化流程图见图４。第一层为文　本模式，第二层为图形模式。　／／ＳＩＤ１３７００初始化子程序　ｖｏｉｄ　ｉｎｉｔＩＪｃｄ（）　｛　Ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　ＰＳｙｓｔｅｍＳｅｔ［８］＝｛０ｘ３０，　０ｘ８７，Ｏｘ０７，０ｘ２７，０ｘ３４，０ｘｅ７，０ｘ２８，　０ｘ００｝；　／／定义系统指令ＳＹＳＴＥＭＳＥＴ参数：　

图４初始化流程图　

／／设置显示屏为单屏驱动，字符高度，宽度　／／选择内部字符发生器；　／／每行的字符位数，总字节数；　／／显示屏的高度与宽度，行与列数　Ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　ＰＳｅｒｏＵ［１０］：｛０ｘＯ０，０ｘ００，０ｘｅ８，０ｘｅ８，０ｘ０３，　ｏ）【ｃ８，０ｘ００，０ｘ００，０ｘ００，０ｘ００｝；　／／定义系统指令ＳＣＲＯＬＬ参数：　，，第一显示区（文本）ｏｏｏｏｈ　０３ｅ７ｈ　／／第二显示区（图形）０３ｅ８ｈ　２３２７ｈ　Ｌｅｄ—Ｗｒｉｔｅ