基于ARM的信号发生器人机交互系统设计

2012-01-16 14:26:59来源: 互联网

1 引言

  信号源作为一种基本电子设备无论是在教学、科研还是在工程技术保障中,都有着广泛的使用。随着科学技术的发展和DDS技术的成熟,基于DDS的任意波信号发生器已成为信号源的主流。目前DDS任意波信号发生器广泛使用中文液晶显示器已成为一个趋势。

  本文以Hynix公司生产的HMS30C7202工业级处理器作为控制器,以矩阵键盘作为输入设备,以AMPIRE公司生产的AM-320240LTNQW-00H TFT LCD显示屏作为显示输出设备,研究设计了相应的硬件电路与显示驱动程序,在此基础上完成了人机交互中英文显示系统的设计。

2 显示系统总体方案设计

  显示系统由硬件和软件两部分构成,如图1、图2所示。

  硬件部分以HMS30C7202微处理器为核心,FLASH和SDRAM作为存储设备,从矩阵键盘接受输入,并在LCD上显示相应内容,同时通过UART与DDS信号源进行通讯。存储系统中的FLASH用来固化程序及保存波形数据和系统参数;SDRAM是系统上电正常运行后的代码和数据载体。

  软件部分又可分成底层驱动程序和上层控制程序两部分。底层驱动包括设置系统模式和时钟,初始化存储器,代码拷贝,初始化LCD控制器,中断控制器和UART控制器等。上层控制程序不断查询是否有键按下。若有键按下,则执行相应的任务,LCD显示相应内容;同时若需要,通过UART向DDS信号源发出控制命令。

3 LCD驱动电路组成

  HMS30C7202本身集成LCD控制器,支持STN和TFT LCD液晶屏。AM-320240LTNQW-00H TFT LCD显示屏接口共有54个引脚,它和LCD控制器的连接方法如图3所示。

 

4 软件系统设计

  DDS任意波信号发生器人机交互系统中的LCD显示包括汉字和字符的显示、位图的显示以及窗口的显示。

4.1 汉字和字符的显示

  由于标准字库太大,而DDS任意波信号发生器LCD显示的字符只占很少的一部分,因此需要自己制作一个字库。结合LCD显示屏的大小,汉字字符采用16*16点阵,英文字符和数字采用12*24点阵。为了软件操作上的方便,汉字字库和英文字库相互独立。汉字字模和英文字模的定义如下。

  所有汉字字模数据构成数组HZFONT DDSHZTable[],所有英文和数字的字模数据构成数组YWFONT DDSENTable[],这就是DDS任意波信号发生器自己的字库。显示时,首先找到当前要显示的字符在字库中的位置,然后通过显示算法将字符在LCD 上显示出来。

4.2 位图的显示

  位图的显示用于DDS任意波信号发生器显示开机画面或波形图像。其实现方法是将开机画面对应的位图图像转化成320*240格式的数据,放在数组const char gImage_hello[153600]中,然后将数组起始地址直接赋给LCD显存开始地址就行了。当显示比LCD画面小的位图时,则要定位该位图在LCD屏中的显示位置,然后通过一定的算法显示出位图图像。

4.3 窗口的显示

  DDS任意波信号发生器窗口的显示内容如图4所示。窗口大致分三个区,一区为左上角的波形显示及说明区,用来显示各种波形或操作提示信息;二区为右边和下边的功能菜单区,用来设置参数和进行波形调制;三区为中部的参数菜单显示区,用于显示波形和调制参数。

  为了有效管理窗口显示,给窗口定义了结构体。

  菜单分两种,一种是功能菜单,如图4中的频率菜单、调制菜单。这种菜单只要求显示菜单名,则对应Menu结构体中的ParaFlag=0。另一种菜单为参数菜单,见图4中的参数菜单显示区。每个参数菜单有一个参数名和一个参数值,则对应Menu结构体中的ParaFlag=1,Text指向参数名字符串,pData指向参数值字符串。

4.4 键值处理及LCD显示模块

  DDS任意波信号发生器的上层控制程序的主体就是键值处理及LCD显示模块,其软件流程图如图5所示。它主要完成三方面的功能。(1)按了不同的波形键。由于各种波形的形状、参数种类和个数不尽相同,当按了波形键且和上一次按的波形键不一样时,LCD要刷屏并显示当前波形窗口。(2)按了设置参数键。这一般用来修改波形参数或系统参数。LCD必须提供编辑框或选择框,动态显示键盘输入的数字和单位。对一些需要保存的参数,则还要将这些数据保存在FLASH中。(3)按了输出键。LCD不需要修改显示画面,HMS30C7202通过串口向DDS信号源发送命令控制字。

                    图5 键值处理及LCD显示模块软件流程

  另外为了提高LCD的换屏速度,在换屏显示时并不是更新所有内容,而是只有当前操作修改了哪些参数,LCD才更新显示哪一块内容。

5 结论

  本文设计的DDS任意波信号发生器人机交互系统已在实际硬件环境中调试通过。LCD显示画面简洁,操作简单直观。同时若要修改菜单内容,调整菜单显示位置,只需修改窗口结构体变量的值,无需修改程序代码,软件系统易于扩展和移植。

  本文作者创新点:采用先进的HMS30C7202 ARM处理器和高性能的M-320240LTNQW-00H TFT液晶屏,设计了一个DDS任意波信号发生器的人机交互系统。该系统实现方法简单,操作简便,界面显示直观,且易于移植和扩展。

  参考文献

  [1] 圣应山. 一种实用的LCD驱动电路的硬件设计.微计算机信息.2006 7-2:P282-284。

  [2] HMS30C7202 Datasheet V1.2. Hynix Semiconductor Inc.2002。

  [3] LCD SPECIFICATIONS. AMPIRE CO.,LTD. 2005.6。

  [4] 田泽.嵌入式系统开发与应用教程.北京航空航天大学出版社.2005.3。

  [5] 王运良.基于ATmega16L单片机的中文菜单显示技术.江苏电器,2006 No.1: P21-24。

关键字:ARM  人机交互  嵌入式

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0116/article_4429.html
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