CN201364570Y - 一种dsp芯片扩展lcd模块接口系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DSP芯片扩展LCD模块接口系统，包括DSP芯片系统电路，所述该DSP芯片系统电路通过地址线与地址译码逻辑电路连接；通过写信号与简单逻辑电路连接；通过数据总线与数据锁存电路连接；通过GPIO控制线与复位信号线和电平转换与驱动电路连接；所述地址译码逻辑电路通过发送片选信号与简单逻辑电路连接；所述简单逻辑电路通过发送数据锁存触发信号与数据锁存电路连接；所述数据锁存电路通过数据总线与电平转换与驱动电路连接；所述电平转换与驱动电路与LCD模块系统电路连接。这种电路设计方法给不熟悉CPLD编程、但需要进行DSP芯片扩展LCD电路设计的人员提供了方便，使得他们可以不依靠CPLD等器件，就可以实现DSP扩展LCD的接口设计。

Description

一种DSP芯片扩展LCD模块接口系统

技术领域：

本实用新型涉及DSP芯片系统的LCD显示系统的扩展，当信号经过DSP系统处理，并要求在终端显示时，需要进行DSP芯片与LCD显示系统之间的接口系统的设计。尤其是一种DSP芯片扩展LCD模块接口系统。

背景技术：

当今DSP技术在各个领域被广泛采用，很多系统不仅要求DSP能完成数字滤波、频谱计算等特定算法的功能，还要求能够把最终的处理结果直观地显示出来，供人们实时了解和监视。

DSP芯片系统有别于一般的MCU(Micro Controller Unit)，它是专为信号处理而设计的一种高速微处理器系统，时钟频率通常比较高。LCD显示系统通常已做成模块化的结构形式，它由内部的单片机芯片来统一管理LCD显示系统中的各个单元，并且一般都有显示内存，能够保证显示缓存中的数据不断显示到LCD屏幕上。LCD模块中单片机系统时钟频率与DSP的时钟频率相比要低很多，因此如何匹配两个系统之间相差悬殊的数据通信速率，成为解决DSP系统扩展LCD显示系统的关键问题。

目前常用的解决方案是以CPLD芯片为核心来构建接口和时序匹配电路。这种方案虽然接口芯片数量少，比较适合复杂系统的集成开发，但是对于简单的DSP扩展LCD系统显得并不实用，尤其是对于DSP系统开发的初学者来说，对此往往望而却步，无从下手。因为虽然接口系统的设计集中在CPLD编程上，但大多数从事电子设计时间不长的人未必都熟悉CPLD开发环境和编程方法，这样无形中增加了这类DSP系统开发的门槛，不利于DSP系统的普及和开发。

所以，需要一种设计方法比较直观的接口系统，能够不需要CPLD芯片，针对具体I/O地址分配，构造地址译码逻辑电路，与DSP的写信号配合，产生数据锁存触发信号，使得DSP系统数据总线上要显示的数据被锁存在锁存器端口上，供LCD系统读取，并被实时显示在LCD屏幕上。

实用新型内容：

为了克服使用CPLD芯片带来的一些局限性，本实用新型的目的在于提供一种DSP芯片扩展LCD模块接口系统，其利用常规逻辑芯片器件和锁存器，实现地址译码和数据锁存功能，并匹配控制信号和数据的时序关系，达到快速DSP系统与扩展的慢速LCD系统协同工作的目的。

实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

这种DSP芯片扩展LCD模块接口系统，由若干电路模块组成，包括DSP芯片系统电路(模块)，所述该DSP芯片系统电路(模块)通过地址线与地址译码逻辑电路(模块)连接；通过写信号与简单逻辑电路(模块)连接；通过数据总线与数据锁存电路(模块)连接；通过GPIO控制线与复位信号线和电平转换与驱动电路(模块)连接；所述地址译码逻辑电路(模块)通过发送片选信号与简单逻辑电路(模块)连接；所述简单逻辑电路(模块)通过发送数据锁存触发信号与数据锁存电路(模块)连接；所述数据锁存电路(模块)通过数据总线与电平转换与驱动电路(模块)连接；所述电平转换与驱动电路(模块)与LCD模块系统电路(模块)连接。

根据上述系统的运作过程为：

首先根据所扩展LCD设备在DSP系统中所对应的I/O地址空间范围，确定LCD设备的片选地址，利用常规逻辑芯片器件之间的配合，实现针对LCD模块设备的地址译码。

进一步地，将地址译码片选信号与DSP的写信号相逻辑，得到对DSP数据总线上的数据具有锁存功能的锁存器的的触发信号，该信号采用上升沿触发。

进一步地，当DSP执行向LCD模块的写指令时，要向LCD传送的数据或指令将被锁存在数据锁存器的端口。

进一步地，所有针对LCD的控制信号和要向LCD传送的数据都必须经过电平转换与驱动电路的隔离才能达到LCD模块，因为LCD模块是5V供电，而DSP系统的I/O一般是3.3V供电，两者之间必须经过电平隔离、转换和总线驱动等处理才能在一起正常工作。

进一步地，通过对DSP GPIO端口的编程，实现DSP的GPIO端口对LCD控制信号时序的控制，使得DSP数据总线上的信息正常显示在LCD屏幕上。

进一步地，针对电平转换与驱动电路芯片的总线数据传输方向的控制，采用DSP的一根GPIO线来实时控制。

进一步地，将显示模块的读信号线、写信号线、控制命令与数据切换信号线均用不同的DSP的GPIO线来灵活控制。

根据上述所言，本发明方法可以用于完成当DSP芯片系统需要扩展LCD显示模块时，针对两个系统之间接口系统的设计。由于DSP芯片系统的时钟频率相比于LCD系统的时钟频率要高很多，因此需要设计合理的接口电路系统来完成LCD设备扩展，正确显示数字、各种字符和汉字。本系统依靠低功耗、快速逻辑电路，将DSP系统写出的数据可靠地锁存在数据锁存器端口，使得低速的LCD系统能够正确捕捉到DSP数据总线上快速变化的数据信号，并读入LCD系统内部缓存中，依次将要显示的数据正常显示在LCD屏幕上。

本实用新型可适用于各种DSP芯片扩展LCD模块的电路设计中，其特点在于不需要使用CPLD芯片来做控制信号的时序控制和数据锁存，以达到快速DSP系统和慢速LCD模块系统之间的协同工作，避免了对CPLD开发环境及其编程工具的学习掌握；利用上升沿触发锁存器来扑捉DSP数据总线上要显示的数据；使用电平转换与驱动芯片来隔离DSP系统与LCD模块；针对LCD模块的控制信号线均由DSP的不同GPIO端口线来对应，通过对DSP的GPIO端口的控制，实现对LCD各个控制信号的操纵；针对电平转换与驱动电路芯片的总线数据传输方向的控制，采用DSP的GPIO来实时控制。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型具体实施例的结构框图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

本实用新型所涉及的DSP芯片扩展LCD模块接口系统位于DSP芯片系统与LCD模块系统的中间，承担地址译码、数据传输、控制信号时序匹配等任务。

如图1所示，该系统包括：DSP芯片系统相关电路(模块)、地址译码逻辑电路(模块)、简单逻辑电路(模块)、数据锁存电路(模块)、电平转换与驱动电路(模块)、LCD模块系统相关电路(模块)。

其中，所述该DSP芯片系统电路(模块)通过地址线与地址译码逻辑电路(模块)连接；通过写信号与简单逻辑电路(模块)连接；通过数据总线与数据锁存电路(模块)连接；通过GPIO控制线与复位信号线和电平转换与驱动电路(模块)连接；所述地址译码逻辑电路(模块)通过发送片选信号与简单逻辑电路(模块)连接；所述简单逻辑电路(模块)通过发送数据锁存触发信号与数据锁存电路(模块)连接；所述数据锁存电路(模块)通过数据总线与电平转换与驱动电路(模块)连接；所述电平转换与驱动电路(模块)与LCD模块系统电路(模块)连接。

本实用新型的具体工作原理如下：

首先根据所扩展LCD设备在DSP系统中所对应的I/O地址空间范围，确定LCD设备合适的片选地址，利用常规逻辑芯片器件之间的配合，实现针对LCD模块设备的地址译码。该I/O地址译码由图中的地址译码逻辑电路部分来承担。接着将DSP写信号与地址译码逻辑电路的输出片选信号做逻辑运算，得到数据锁存触发信号，这里的相关逻辑运算由图中的简单逻辑电路来承担。这时候，通过软件指令向LCD设备写数据，这一指令可以使要送出显示的数据在某个时刻稳定地出现在数据总线上，这时通过对数据锁存器触发的控制，可以将要显示的数据锁存在锁存器的端口上，这一部分电路由图中数据锁存电路部分来承担。所有针对LCD模块系统的控制信号、总线上要显示的数据等都需要经过电平隔离与信号驱动电路的处理，这部分电路由图中的电平转换与驱动电路部分承担。LCD模块系统实时地将隔离单元输出的数据读入其内部的显示缓存中，并依次显示在LCD屏幕上。

实际使用中，当信息经DSP系统处理完毕，需要显示在LCD上的时候，一般通过写指令将控制显示的命令或数据送到LCD地址端口上去，这时候通过地址译码获得片选信号，唯一选通LCD设备，本系统由于涉及高速DSP芯片与低速LCD模块协同工作的问题，因此需要数据锁存单元，在具体实施中，是将地址译码产生的片选信号先通过一个非门，将其由选通时的低电平变成高电平，然后和这时的DSP写信号相与，因为只有DSP的写信号产生上升沿跳变的时候，要写的数据才会稳定地出现在数据总线上，故当DSP写信号与经过非门的地址译码片选信号相与后，产生高电平时，表明这时选通LCD设备，同时要向LCD输出的数据信号已经稳定在数据总线上，此时可以锁存数据信号了，因此DSP写信号与经过非门的地址译码片选信号相与后产生的信号可作为上升沿触发锁存器的触发信号。数据被锁存后，只有再产生上升沿触发，才会重新锁存总线上的数据，如果触发端一直保持高电平或低电平，都不会改变锁存器输出端口的电平状态，这种状态下，可以保证LCD模块可靠地读取锁存器端口的数据。控制信号和数据信号到达LCD模块之前，还要经过电平转换与驱动芯片，将DSPI/O系统的3.3V电平体系转换为LCD模块系统的5V电平体系，并增强数据总线的驱动能力。经过电平转换与驱动电路芯片的处理，使得锁存器端口的数据可以被LCD正常读取。DSP的GPIO端口可以正常控制LCD的读写信号线、复位信号线以及命令/数据切换等控制信号线，通过软件编程控制DSP GPIO的状态来构造LCD系统的显示时序，完成DSP输出数据的显示任务。

综上所述，本实用新型满足了快速DSP芯片系统扩展LCD模块时针对接口电路的设计要求，实际使用稳定可靠，系统响应迅速。电路结构简洁、直观，易于理解，具有开发周期短、简单实用等特点。尤其对广大DSP系统开发的初学者来说，具有易于学习、掌握和应用的特点，突破了以往DSP第三方技术公司通过CPLD对系统开发板人为设置的技术门槛，有利于广大DSP系统开发人员快速上手、实施系统开发。本实用新型在设计上充分考虑到了系统控制的灵活性，尽量采用GPIO的控制形式，通过软件设置来对电平转换与驱动模块、LCD模块的各个控制信号进行控制。通过这种方法可以方便地模拟低速器件的工作时序，使得高速DSP芯片系统能够和它们协调地在一起工作。实际表明，依本实用新型所构造的系统完全达到与采用CPLD等芯片的接口系统一样的工作效果。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1、一种DSP芯片扩展LCD模块接口系统，其特征在于，包括DSP芯片系统电路，所述该DSP芯片系统电路通过地址线与地址译码逻辑电路连接；通过写信号与简单逻辑电路连接；通过数据总线与数据锁存电路连接；通过GPIO控制线与复位信号线和电平转换与驱动电路连接；所述地址译码逻辑电路通过发送片选信号与简单逻辑电路连接；所述简单逻辑电路通过发送数据锁存触发信号与数据锁存电路连接；所述数据锁存电路通过数据总线与电平转换与驱动电路连接；所述电平转换与驱动电路与LCD模块系统电路连接。

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