LPC2132在嵌入式系統(tǒng)中的應用技術

1. 引言

SoC在醫(yī)療器械中應用前景廣闊[1]，LPC2131/2132/2138是基于一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的32/16位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，帶有32kB/64kB/512 kB的嵌入的高速Flash存儲器和8/16/32kB片內靜態(tài)RAM。多達47個5V的通用I/O口，1個（LPC2132/2132）或2個（LPC2138）8路10位A/D轉換器共包含16個模擬輸入，1個10位D/A轉換器，可提供不同的模擬輸出（LPC2132/2138）。多個串行接口，包括2個16C550工業(yè)標準UART、2個高速I2C接口（400kbit/s）、SPITM 和SSP。內部集成實時時鐘等，資源比較豐富，使它們特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療等嵌入式系統(tǒng)。本文以LPC2132為例，介紹LPC2132的設計經(jīng)驗與設計技術。

2. 顯示設計

顯示設計是所有嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分之一。顯示器件包括LED、字符LCM、圖形LCM、VFD等，其中圖形LCM（如128x64、 192x64等點陣）可顯示ASCII字符、漢字和圖形，且性價比較高，在嵌入式系統(tǒng)中的應用日趨廣泛，雖在MCS-51系列中的設計已非常成熟。但由于 ARM與MCS-51有許多不同之處，其設計方法當然也有差別，下面以LPC2132和192x64點陣LCM為例進行說明。

2.1 與液晶顯示模塊(LCM)的硬件接口設計

1） 電平匹配：LPC2132系列操作電壓范圍：3.0~3.6 V，選擇3V的LCM當然沒有問題，但市場上3V的LCM價格常常比5V貴，而LPC2132的I/O口可承受5V的最大電壓，所以可采用5V的LCM，但需在LCM與LPC2132相連的I/O口上接5V上拉電阻。

2） I/O連接：LPC2132沒有外部總線，所有I/O口都需要進行配置，由內部寄存器決定是輸入還是輸出。其中P0口共有31個I/O口，P1口有16個 I/O口，而且I/O口的編號不連續(xù)（如P0.28與P1.25相鄰），由于編程時對I/O口采用位操作，所以具體連接時，可根據(jù)硬件電路板布線需求進行連接。為提高顯示刷新速度，需檢測LCM內部的忙標志，每次向LCM寫數(shù)據(jù)前，先讀取LCM的狀態(tài)，當狀態(tài)為非忙時才能寫入顯示數(shù)據(jù)，這樣，要注意動態(tài)設置與LCM數(shù)據(jù)線相連的LPC2132的I/O口方向，而且8個數(shù)據(jù)位要用IOSET和IOCLR逐一控制。

3） 液晶背光控制：由于液晶的背光電流需要100多毫安，電壓一般在5V左右，而LPC2132的I/O口驅動能力較弱，采用圖1的驅動電路，LPC2132能可靠控制背光LED的亮與滅，且對系統(tǒng)無干擾。

2．2 液晶顯示的軟件設計

LPC2132可采用CodeWarrior進行軟件開發(fā)，由于用C語言進行編程，開發(fā)速度比較快。在編寫LCM程序時，先編寫硬件驅動程序，包括 LCM初始化函數(shù)，寫LCM數(shù)據(jù)函數(shù)，寫LCM命令函數(shù)，讀LCM數(shù)據(jù)函數(shù)，讀LCM命令函數(shù)，在這些函數(shù)的基礎上，編寫顯示16x16點陣漢字的函數(shù)，設置顯示位置函數(shù)等，鑒于篇幅限制，就不在此贅述，下面重點向讀者介紹如何顯示漢字的技巧和提高液晶顯示刷新速度。

在顯示漢字信息時，需要先用工具軟件提取待顯示漢字的點陣，并將這些點陣信息保存在程序中，如果單純采用C語言，則只能定義數(shù)組變量，然后在顯示時調用所定義的數(shù)組變量。但采用這種方法有以下缺點。1）采用數(shù)組變量定義字符點陣，將浪費寶貴的RAM資源。2）當顯示內容豐富，需定義的大量的點陣數(shù)據(jù)時，造成RAM容量不足。如果采用匯編語言文件與C語言文件混合編程，將字符點陣信息以程序代碼的形式保存，不占用RAM，則可克服上述問題。下面以顯示漢字“上?！保?6x16點陣）為例，介紹具體方法：

1） 點陣信息的定義。

建立一個以s為擴展名的匯編語言文件，文件內容具體如下。

EXPORT shang16x16

EXPORT hai16x16

AREA TTTT,CODE,READONLY

ENTRY;

shang16x16

DCB 0,0,0,0,0,0,255,32

DCB 32,32,32,48,32,0,0,0

DCB 6,16,16,16,16,16,31,16

DCB 16,16,16,16,24,16,0,0

hai16x16

DCB 16,33,198,144,136,247,148,180

DCB 212,148,148,246,132,128,0,0

DCB 2,62,1,0,12,11,8,9

DCB 10,40,56,15,8,0,0,0

END

上面的文件中定義了“上?！钡臐h字點陣信息，將此文件添加到項目文件中，編譯后點陣信息以程序代碼的方式存儲在FLASH中。

2） 點陣信息的申明。

建立一個以h為擴展名的頭文件，對匯編語言文件中定義的字符點陣信息進行申明，以便項目中其他程序可使用定義的點陣信息，例如lattice.h，文件具體內容如下：

extern unsigned char shang16x16[];

extern unsigned char hai16x16[];