CN113986178A - 一种核电厂dcs平台显示屏通用显示驱动装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置及方法，装置包括状态管理模块、数据处理模块、图符拼接模块和芯片驱动模块；数据处理模块将各板卡所需显示信息转为相应显示字符的ASCII码值；图符拼接模块根据状态管理模块输出的状态以及数据处理模块输出的ASCII码值，将相应显示字符的字符数据从字库中调取出，经数据拼接后将带坐标字符数据及地址存入内建RAM块中；内建RAM块中任意bit位均可自由控制；状态管理模块进行显示屏状态管理，并根据不同状态将不同数据传输至芯片驱动模块；芯片驱动模块将数据按照既定协议传输至控制芯片。本发明通过简单配置即可实现多种板卡不同显示屏不同分区显示内容的统一驱动。

Description

一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置及方法
技术领域
本发明属于核电厂DCS显示技术领域，具体涉及一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置及方法。
背景技术
核电厂DCS平台不同模块如MAS/AI/DO/DI/DO/COM等为显示自身模块运行状态，根据需要将使用不同类型或分辨率的显示屏幕进行状态及运行参数显示；为此，通常不同模块对显示屏显示需求不同，造成不同模块对屏幕分区也有所不同，导致需要单独对各模块不同显示屏不同分区驱动进行单独设计，并且分区设计需遵循显示屏所对应的存储单元可操作位宽，无法做到显示屏任意分区显示，使得开发工作具备开发难度增大，开发工作量增多等特点。
发明内容
为了克服现有针对不同显示需求进行单独设计不同分区驱动，且无法做到显示屏任意分区显示的问题，本发明提供了一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置。本发明通过简单配置即可实现多种板卡不同显示屏不同分区显示内容的统一驱动。
本发明通过下述技术方案实现：
一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，包括状态管理模块、数据处理模块、图符拼接模块和芯片驱动模块；
所述数据处理模块将DCS平台各板卡所需显示信息进行处理并转为相应显示字符的ASCII码值；
所述图符拼接模块根据所述状态管理模块输出的状态以及所述数据处理模块输出的ASCII码值，将相应显示字符的字符数据从字库中调取出，经数据拼接后将带坐标字符数据及地址存入内建RAM块中；所述内建RAM块与显示屏显示单元存储大小相同，且数据宽度与深度均可自由配置的RAM数据结构；
所述状态管理模块进行显示屏状态管理，并根据不同状态将不同数据传输至所述芯片驱动模块；
所述芯片驱动模块将数据按照既定协议传输至控制芯片。
优选的，本发明的DCS平台板卡包括但不限于MAS板卡、AI板卡、AO板卡、DI板卡、DO板卡和COM板卡。
优选的，本发明的图符拼接模块在可编程器件内部构建与显示屏显示单元存储大小相同的RAM块，整个RAM块中任意bit位均可自由控制，即可实现对显示屏任意分区及显示控制。
优选的，本发明的图符拼接模块进行数据拼接具体过程包括：
获取需要显示的图符或字符的ASCII码值和该图符或字符显示位置的坐标；
根据该图符或字符的ASCII码值从字库中调取该字符所对应的数据；
根据字符显示坐标将带有坐标的字符数据及地址存入所述内建RAM模块中；
当整幅图符数据存储完毕后，将数据从所述内建RAM块中读取出，并根据需要显示的坐标及显示屏芯片存储空间位宽进行数据位宽拼接及地址信息处理；
将图符拼接完成的数据经所述状态管理模块控制传输至所述芯片驱动模块。
优选的，本发明的状态管理模块进行显示屏状态管理具体过程包括：
上电状态机处于空闲状态，等待模块输出预设时长的显示屏复位信号；
复位完成后，模块进入显示屏驱动芯片初始化状态，初始化显示屏驱动芯片；
显示屏驱动芯片初始化完成后，进行屏幕图像参数配置；
屏幕图像参数配置完成后，等待新图像更新标志，新图像更新标志有效后，进入写新图像数据状态；新图像数据写入完成后，进入图像更新完毕状态；
若本次图像写入数据未完成前下一次新图像更新标志到来，则进入图符配置状态并舍弃本次未写入完成图像，改为显示下一次新图像；
进入图像更新完毕状态后，等待一个时钟周期进入图像配置状态，并等待新图像更新标志。
优选的，本发明的芯片驱动模块包含SPI驱动协议或I2C驱动协议，可针对不同显示芯片进行接口协议匹配。
另外，本发明采用上述驱动显示装置实现多种板卡(如MAS/AI/AO/DI/DO/COM)不同显示屏不同分区显示内容的统一驱动，如AI/AO卡显示模拟量电流值，DI/DO卡显示开关量状态，所有板卡显示运行状态及通信状态等，可大幅度降低开发共难度及工作量，提升产品开发效率。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实现了对DCS平台所有模块显示屏驱动的统一，并可根据不同板卡屏幕显示需求配置不同显示内容及屏幕分区，大幅降低了开发难度及工作量，提升了开发效率。
2、本发明通过内建与显示屏显示单元存储大小相同的RAM模块，该内存模块位宽与深度可进行灵活配置，实现每次图符刷新最小每个像素点显示内容自由可控。
3、本发明具有自定义图像闪烁及反底显示控制，可不依赖显示屏控制芯片自定义具备图像闪烁、整体图像闪烁、闪烁周期、局部图像反底显示及整体图像反底显示等。
4、本发明的功能完善且统一，可根据不同模块板卡(如MAS/AI/DO/DI/DO/COM)配置显示不同信息，如AI/AO卡显示模拟电流值，DI/DO显示开关量状态，所有板卡显示运行状态及通信状态等；当然，本发明还能够应用于TI/FC/PP/RTD/RTC等板卡，通用性强。
5、本发明采用verilog语言实现，未使用黑盒IP，方便V&V，方便维护修改，不针对特定显示屏控制芯片型号，适用性强。
6、本发明的图形显示控制状态机可方便增加或删除功能状态，利于扩展及其他应用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为显示屏像素点阵图。
图3为显示屏中每个存储单元像素点结构图。
图4为本发明的图符拼接模块结构示意图。
图5为本发明的显示屏状态管理模块状态转移图。
图6为本发明的显示屏字符格划分一示例图。
图7为本发明的屏幕显示内容一示例图。
图8为本发明的屏幕实际显示效果一示例图。
图9为本发明的显示屏字符格划分另一示例图。
图10为本发明的屏幕实际显示效果另一示例图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提出了一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，本实施例的显示驱动装置应用于DCS平台MAS/AI/DO/DI/DO/COM等不同模块上不同显示屏任意分区时可通过简单配置实现驱动，从而统一各模块上不同显示屏不同分区驱动，减少开发工作量。
如图1所示，本实施例的显示驱动装置主要包括状态管理模块、数据处理模块、图符拼接模块及芯片驱动模块。
其中，数据处理模块实现将各板卡所需显示信息处理并转为相应显示字符的ASCII码值，再将ASCII码值传送给图符拼接模块。
图符拼接模块首先内建与显示屏显示单元存储大小相同的RAM模块，其数据宽度与深度均可自由配置(确保数据区大小与显示屏显示单元存储大小相同即可)，通过配置该RAM数据结构，即可实现显示屏自由分区显示；再根据状态管理模块及数据处理模块输出的状态及ASCII码值，将相应显示字符的字符数据从字库中调取出，经数据拼接后将显示数据存储到OLED显示屏上相应显示位置的存储地址中，最后输出给驱动模块输出。
状态管理模块实现显示屏状态管理，状态包括空闲状态(IDLE)、显示屏驱动芯片初始化状态(INIT)、配置屏幕图像相关参数状态(CONFIG)、写新图像数据状态(WRITE_DATA)及图像更新完成状态(FIG_FRESH_OK)。
芯片驱动模块根据显示屏控制芯片的数据传输协议，将数据按照既定协议(SPI，I2C等)传输至控制芯片。
本实施例对各模块进行进一步说明：
(1)数据处理模块
核电厂DCS中各模块均有本模块需要关注的参数及运行状态需要通过屏幕显示，该模块可将不同板卡的不同状态参数，如通信状态、模拟量电流数值、工程量数值、开关量状态及板卡自检状态等。该模块实现将各种不同板卡所关注的所有信息转换为相应板卡显示字符所对应的ASCII码值。
(2)图符拼接模块
显示屏像素点阵结构如图2所示，其中每个存储单元像素点结构如图3所示。如图2-3所示，对每个像素点的控制可根据不同行与列的地址写入相应数据进行控制，单个地址为固定宽度数据，导致对每个像素点的控制受限于地址及数据位宽的限制。
因此，本实施例的图符拼接模块在可编程器件内部(如FPGA，MCU等)内建与显示屏显示单元存储大小相同的RAM块，其数据宽度与深度均可自由配置。在可编程器件内部存储中，整个RAM块中任意bit位均可自由控制，即可实现对显示屏任意分区及显示控制。
本实施例的图符拼接模块结构如图4所示，包括数据处理及图符拼接单元、字库和RAM。
该图符拼接模块获取需要显示图符或字符的ASCII码值和该图符或字符显示位置的坐标；
数据处理及图符拼接单元根据该图符或字符的ASCII码值从字库中调取该字符所对应的数据；之后根据字符显示坐标(即存入RAM中的数据地址)将带坐标字符数据及地址存入内建RAM模块中；
当整幅图符数据存储完毕后，数据处理及图符拼接单元将数据从RAM中读取出，并根据需要显示的坐标及显示屏芯片存储空间位宽进行数据位宽拼接及地址信息处理。
(3)状态管理模块
模块实现显示屏状态管理，并根据不同状态将不同数据传送至芯片驱动模块。
如图5所示，本实施例的状态管理模块实现如下状态跳转控制：
首先，上电状态机处于空闲状态，等待模块输出预设时长(例如，根据实际需要设置100ms)显示屏复位信号；
复位完成后，模块进入显示屏驱动芯片初始化状态，初始化显示屏驱动芯片；
显示屏驱动芯片初始化完成后，进入配置屏幕图像相关参数状态，并进行图像参数配置，此时可配置屏幕显示区域长宽像素点及屏幕亮度对比度等参数；
屏幕图像相关参数配置完成后，等待新图像更新标志，新图像更新标志有效后，进入写新图像数据状态；新图像数据写入完成后，进入图像更新完毕状态；
若本次图像写入数据未完成前下一次新图像更新标志到来，则进入图符配置状态并舍弃本次未写入完成图像，改为显示下一次新图像；
进入图像更新完毕状态后，等待一个时钟周期进入图像配置状态，并等待新图像更新标志。
至此，图像更新完毕，等待下一次新图像写入并更新。
(4)芯片驱动模块
本实施例的芯片驱动模块包含通用SPI，I2C驱动等，可通过配置针对不同显示芯片进行接口协议匹配，减少重复开发工作。
实施例2
本实施例以显示屏控制芯片SSD1306为例，其控制数据通信协议为SPI协议，可控制显示像素点阵为64*128点。
本实施例采用64*48像素点阵进行显示，以模拟部分内容及屏幕横向翻转显示效果。
屏幕显示区域为64*48点阵，将显示屏共分为32字符格，每个字符格为8*12点阵，如图6所示。
屏幕显示内容如图7所示：
第一行显示板卡运行故障代码，板卡运行正常时显示“OK”；
其余三行显示当前板卡运行过程中模拟量通道配置状态、工作状态及实时电流值；电流值显示“N/A”时表示此通道未配置开启；电流值显示常亮时表示此通道工作正常；电流值周期性闪烁时表示此通道存在故障。
采用上述实施例1提出的显示驱动装置得到的实际显示效果如图8所示。
实施例3
本实施例以显示屏控制芯片SSD1306为例，其控制数据通信协议为SPI协议，可控制显示像素点阵为64*128点。
本实施例采用48*64像素点阵进行显示，以模拟部分内容及屏幕纵向翻转显示效果。
屏幕显示区域为48*64点阵，将显示屏共分为32字符格，每个字符格为8*12点阵，如图9所示。采用上述实施例1提出的显示驱动装置得到的实际显示效果如图10所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，其特征在于，包括状态管理模块、数据处理模块、图符拼接模块和芯片驱动模块；
所述数据处理模块将DCS平台各板卡所需显示信息进行处理并转为相应显示字符的ASCII码值；
所述图符拼接模块根据所述状态管理模块输出的状态以及所述数据处理模块输出的ASCII码值，将相应显示字符的字符数据从字库中调取出，经数据拼接后将带坐标字符数据及地址存入内建RAM块中；所述内建RAM块与显示屏显示单元存储大小相同，且数据宽度与深度均可自由配置的RAM数据结构；
所述状态管理模块进行显示屏状态管理，并根据不同状态将不同数据传输至所述芯片驱动模块；
所述芯片驱动模块将数据按照既定协议传输至控制芯片。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，其特征在于，所述DCS平台板卡包括MAS板卡、AI板卡、AO板卡、DI板卡、DO板卡和COM板卡。
3.根据权利要求1所述的一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，其特征在于，所述图符拼接模块在可编程器件内部构建与显示屏显示单元存储大小相同的RAM块，整个RAM块中任意bit位均可自由控制，即可实现对显示屏任意分区及显示控制。
4.根据权利要求1所述的一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，其特征在于，所述图符拼接模块进行数据拼接具体过程包括：
获取需要显示的图符或字符的ASCII码值和该图符或字符显示位置的坐标；
根据该图符或字符的ASCII码值从字库中调取该字符所对应的数据；
根据字符显示坐标将带有坐标的字符数据及地址存入所述内建RAM模块中；
当整幅图符数据存储完毕后，将数据从所述内建RAM块中读取出，并根据需要显示的坐标及显示屏芯片存储空间位宽进行数据位宽拼接及地址信息处理；
将图符拼接完成的数据经所述状态管理模块控制传输至所述芯片驱动模块。
5.根据权利要求1所述的一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，其特征在于，所述状态管理模块进行显示屏状态管理具体过程包括：
上电状态机处于空闲状态，等待模块输出预设时长的显示屏复位信号；
复位完成后，模块进入显示屏驱动芯片初始化状态，初始化显示屏驱动芯片；
显示屏驱动芯片初始化完成后，进行屏幕图像参数配置；
屏幕图像参数配置完成后，等待新图像更新标志，新图像更新标志有效后，进入写新图像数据状态；新图像数据写入完成后，进入图像更新完毕状态；
若本次图像写入数据未完成前下一次新图像更新标志到来，则进入图符配置状态并舍弃本次未写入完成图像，改为显示下一次新图像；
进入图像更新完毕状态后，等待一个时钟周期进入图像配置状态，并等待新图像更新标志。
6.根据权利要求1所述的一种核电厂DCS平台显示屏通用显示驱动装置，其特征在于，所述芯片驱动模块包含SPI驱动协议或I2C驱动协议，可针对不同显示芯片进行接口协议匹配。
7.一种核电厂DCS平台的MCU板卡显示驱动方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-6任一项所述的显示驱动装置驱动MCU板卡显示运行状态。
8.一种核电厂DCS平台的AI/AO板卡显示驱动方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-6任一项所述的显示驱动装置驱动AI/AO板卡显示模拟量电流值。
9.一种核电厂DCS平台的DI/DO板卡显示驱动方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-6任一项所述的显示驱动装置驱动DI/DO板卡显示开关量状态。
10.一种核电厂DCS平台的COM板卡显示驱动方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-6任一项所述的显示驱动装置驱动COM板卡显示通信状态。
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