CN211531118U - 一种基于协议转换的双向转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:它包括第一协议接口、第二协议接口和协议转换电路;所述第二协议接口一端与单片机连接,另一端与所述协议转换电路连接;所述第一协议接口一端与LCD连接,另一端与所述协议转换电路连接;第一协议接口还与第二协议接口连接;从而实现第一协议和第二协议的相互转换。本实用新型通过将LCD的8080协议转换为SPI协议连接到单片机上实现了原来LCD连接到单片机需要占用8‑16位IO资源到现在只需要占用6位的IO资源,在保证了实用LCD高刷新率和很好的用户体验感的同时,有效地降低了单片机IO资源的占用,并且连续写入的情况下能够达到SPI全速。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种基于协议转换的双向转换电路。
背景技术
在嵌入式领域,资源有限是不可忽略的问题,尤其是在使用IO与内存资源的时候必须要先考虑芯片的这两个参数才能开始编写程序。目前,LCD在人机交互方面被广泛应用,一块4.3寸的LCD就能够展示出绚丽的界面与信息,相较于传统的数码管不管是使用上还是用户体验上都要好很多。为了加快LCD的刷新速度,其接口一般都采用并行接口的方式,而其中较为常见的有8位数据,有些LCD驱动还支持8到16位数据的选择,而单片机的IO资源又非常有限,如果全用在LCD的IO连接上是非常浪费IO资源的,所以导致有些不需要高刷新率但是对IO资源有要求的项目就不得不放弃使用LCD而使用传统的数码管,但是,这样最终在产品体验上无疑要下降很多。
因此,如何降低LCD连接到单片机上所占用的IO资源的使用,减少接线的数量并能够满足可接受的数据传输速率,是现阶段需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种基于协议转换的双向转换电路,接近了LCD连接到单片机上占用过多IO资源的问题。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:它包括第一协议接口、第二协议接口和协议转换电路;所述第二协议接口一端与单片机连接,另一端与所述协议转换电路连接;所述第一协议接口一端与LCD连接,另一端与所述协议转换电路连接;第一协议接口还与第二协议接口连接;从而实现第一协议和第二协议的相互转换。
进一步地,所述第一协议接口包括LCD通讯接口,所述第二协议接口包括SPI协议接口;SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路后连接到所述协议转换电路;SPI协议接口的SPI_RS端与808协议接口的LCD_RS端连接;LCD通讯接口的LCD_RST端通过第二与门电路与SPI协议接口的连接,且SPI协议接口的输入信号相与后的RST端连接到所述协议转换电路。
进一步地,所述协议转换电路包括波形计数器、波形发生器、移位计数器和移位寄存器;所述波形计数器的输出端与波形发生器的输入端连接,波形发生器的输出端与所述LCD通讯接口连接;所述波形计数器与所述移位计数器和移位寄存器相互连接;所述SPI协议接口与所述波形计数器、波形发生器、移位计数器和移位寄存器的输入端连接;且所述SPI协议接口的输入信号相与后的RST端与所述移位计数器和所述移位寄存器连接。
进一步地,所述的波形计数器包括一四位计数器和第一D触发器;四位计数器和第一D触发器之间连接有第一或门电路和第二或门电路,所述第一或门电路的RST端连接所述SPI协议接口的输入信号通过第二与门电路相与后的RST端;所述SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路后连接到第一D触发器的SCK端和四位计数器SCK端;四位计数器的EP使能端连接第二或门电路,第二或门电路的d0-d3端输出,并与所述SPI协议接口的SPI_WR端连接;所述第一D触发器的CNT_8端与所述移位计数器和所述移位寄存器的输入端连接。
进一步地,所述的波形发生器包括第一二选一选择器和第二二选一选择器;所述四位计数器的d0-d3端通过第三与门电路连接到第一二选一选择器和第二二选一选择器的输入端,以及连接LCD通讯接口的LCD_CS端;所述SPI协议接口的SPI_WR端连接到第一二选一选择器和第二二选一选择器的输入端,第一二选一选择器的输出端连接所述LCD通讯接口的LCD_WR端,第二二选一选择器的输出端连接所述LCD通讯接口的LCD_RD端。
进一步地,所述的移位计数器包括一八位计数器和第二D触发器;八位计数器通过第三或门电路与第二D触发器连接,所述SPI协议接口的输入信号相与后的RST端与第三或门电路的RST端连接;所述八位计数器的EP使能端连接第四或门电路,第四或门电路的D0-D3端与所述波形计数器连接;所述SPI协议接口连接到第四或门电路的SPI_WR端;第二D触发器的CNT_16端通过第三二选一选择器与八位计数器连接。
进一步地,所述的移位寄存器包括第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器;第一八位移位寄存器的SR端与第二八位移位寄存器的SL端连接;第一八位移位寄存器的D0-D7端连接到所述LCD通讯接口的D0-D7,第二八位移位寄存器的D8-D15端连接到所述LCD通讯接口的D8-D15端;第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器的CLK端与所述SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路相与后的SCK端连接;第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器的端与所述SPI协议接口的输入信号通过第二与门电路相与后的RST端;所述第一八位移位寄存器的SL端与所述SPI协议接口的SPI_MOSI端;第一八位移位寄存器的DATA_8端口和第二八位移位寄存器的DATA_16端口通过第四二选一选择器连接到所述SPI协议接口的SPI_MISO端。
进一步地,所述LCD通讯接口为满足8080协议输出的接口。
本实用新型具有以下优点:一种基于协议转换的双向转换电路,通过将LCD的8080协议转换为SPI协议连接到单片机上实现了原来LCD连接到单片机需要占用8-16位IO资源到现在只需要占用6位的IO资源,在保证了实用LCD高刷新率和很好的用户体验感的同时,有效地降低了单片机IO资源的占用,并且连续写入的情况下能够达到SPI全速。
附图说明
图1为本实用新型的原理示意图;
图2为LCD通讯接口输出和SPI协议接口输入图;
图3为输入输出信号连接图;
图4为波形计数器的电路图;
图5为波形发生器的电路图;
图6为移位计数器的电路图;
图7为移位寄存器的电路图;
图8为写入流程的信号电平示意图;
图9位读取流程的信号电平示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述,但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示,一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:它包括第一协议接口、第二协议接口和协议转换电路;所述第二协议接口一端与单片机连接,另一端与所述协议转换电路连接;所述第一协议接口一端与LCD连接,另一端与所述协议转换电路连接;第一协议接口还与第二协议接口连接;从而实现第一协议和第二协议的相互转换。
进一步地,如图2和图3所示,所述第一协议接口包括LCD通讯接口,所述第二协议接口包括SPI协议接口;SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路后连接到所述协议转换电路;SPI协议接口的SPI_RS端与808协议接口的LCD_RS端连接;LCD通讯接口的LCD_RST端通过第二与门电路与SPI协议接口的连接,且SPI协议接口的输入信号相与后的RST端连接到所述协议转换电路。
SPI协议接口共6个(CS、SCK、MISO、MOSI、RS、WR)用作连接控制端。CS为片选引脚、SCK为时钟引脚、MISO为读取引脚、MOSI为发送引脚、RS为命令与数据引脚、WR为读取写入控制引脚。SP协议I接口相比传统SPI多出两个,一个是RS用于指定发送的是命令还是数据,一个是WR用于指定读取还是写入(为1代表写,为0代表读)。
LCD通讯接口共22个(RST、CS、WR、RD、RS、D0~D15、DATA_8/16)连接LCD。RST为复位引脚、CS为片选引脚、WR为写入引脚、RD为读取引脚、RS为命令与数据引脚、D0~D15为并行数据引脚、DATA_8/16为并行数据位数选择引脚。
由于LCD的8080协议是单工,因此SPI也变成了单工协议,即读取和写入在两个周期内完成。此外SPI的RS与LCD的RS直接相连,SPI_CS与SPI_SCK共同控制内部时钟SCK开断。特别地,为了解决SPI协议没有RST复位的问题,将SPI的所有接口上拉表示为RST下拉。
进一步地,所述协议转换电路包括波形计数器、波形发生器、移位计数器和移位寄存器;所述波形计数器的输出端与波形发生器的输入端连接,波形发生器的输出端与所述LCD通讯接口连接;所述波形计数器与所述移位计数器和移位寄存器相互连接;所述SPI协议接口与所述波形计数器、波形发生器、移位计数器和移位寄存器的输入端连接;且所述SPI协议接口的输入信号相与后的RST端与所述移位计数器和所述移位寄存器连接。
进一步地,如图4所示,所述的波形计数器包括一四位计数器和第一D触发器;四位计数器和第一D触发器之间连接有第一或门电路和第二或门电路,所述第一或门电路的RST端连接所述SPI协议接口的输入信号通过第二与门电路相与后的RST端;所述SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路后连接到第一D触发器的SCK端和四位计数器SCK端;四位计数器的EP使能端连接第二或门电路,第二或门电路的d0-d3端输出,并与所述SPI协议接口的SPI_WR端连接;所述第一D触发器的CNT_8端与所述移位计数器和所述移位寄存器的输入端连接。
进一步地,如图5所示,所述的波形发生器包括第一二选一选择器和第二二选一选择器;所述四位计数器的d0-d3端通过第三与门电路连接到第一二选一选择器和第二二选一选择器的输入端,以及连接LCD通讯接口的LCD_CS端;所述SPI协议接口的SPI_WR端连接到第一二选一选择器和第二二选一选择器的输入端,第一二选一选择器的输出端连接所述LCD通讯接口的LCD_WR端,第二二选一选择器的输出端连接所述LCD通讯接口的LCD_RD端。
其中,SCK:输入信号,来自输入接口的SPI_CS与SPI_SCK相与后的信号;SPI_WR:输入信号,来自输入接口SPI_WR,代表读取或者写入;RST:输入信号,来自所有输入接口信号相与后得到的RST,代表计数器复位;CNT_16:输入信号,1代表移位计数器计数完毕;CNT_8:输出信号,1代表本模块计数完毕。此信号作为移位计数器,移位寄存器的输入信号;d0~d3:本模块的输出;D0~D3:移位计数器的输出。
波形发生(LCD_CS、LCD_WR等引脚)选用四位计数器进行控制,计数SCK 4个周期后将产生复位信号。对波形产生进行如下设计,在计数的第0个SCK上升沿将LCD_CS拉高。第一个SCK上升沿将LCD_CS拉低并在之后的第2、3、4都保持低电平,即选中LCD。在计数的SCK第三个周期,LCD_WR或者LCD_RD将被拉高产生一个上升沿(SPI_WR决定两者之中哪一个被拉高,没有选中的一个引脚则通过下拉电阻拉至低电平保持稳定,SPI_WR选中的引脚在除第三个周期外也被置为低电平),代表写入或者读取。因此LCD_CS可以用波形计数器的D3,D2,D1,D0通过与门进行控制,LCD_WR和LCD_RD的波形可以用波形计数器的D3,D2,D1,D0通过与门进行控制,然后再通过第一和第二二选一选择器选择信号流向LCD_WR还是LCD_RD。
进一步地,如图6所示,所述的移位计数器包括一八位计数器和第二D触发器;八位计数器通过第三或门电路与第二D触发器连接,所述SPI协议接口的输入信号相与后的RST端与第三或门电路的RST端连接;所述八位计数器的EP使能端连接第四或门电路,第四或门电路的D0-D3端与所述波形计数器连接;所述SPI协议接口连接到第四或门电路的SPI_WR端;第二D触发器的CNT_16端通过第三二选一选择器与八位计数器连接。
DATA_8/16:输入,来自输出接口DATA_8/16,选择数据位宽,(0表示选择8位数据模式);SCK:输入信号,来自输入接口的SPI_CS与SPI_SCK相与后的信号;SPI_WR:输入信号,来自输入接口SPI_WR,代表读取或者写入;RST:输入信号,来自所有输入接口信号相与后得到的RST,代表计数器复位;CNT_8:输入信号,1代表波形计数器计数完毕;CNT_16:输出信号,1代表本模块计数完毕;D0~D3:本模块的输出。
移位计数选用八位计数器,计数SCK的8个周期或16个周期后计数器将产生复位信号。因此将D3、D4引脚通过二选一选择器与计数器清零引脚CLR相连即可。此处复位信号(CNT_16)要进过一个D触发器延时一周期后再进行复位,避免计数完成后立即复位。
当SPI_WR为1(写入)时,移位计数器、移位寄存器将一直进行移位。每次移位完成将传送CNT_16为1的信号至波形计数器的EP引脚,触发一次波形发生。移位计数器与波形计数器都有D3~D0作为或门的输入,因为当CNT_16、CNT_8触发工作后即会消失,为了计数器持续工作需要用D3~D0使能计数器。
进一步地,如图7所示,所述的移位寄存器包括第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器;第一八位移位寄存器的SR端与第二八位移位寄存器的SL端连接;第一八位移位寄存器的D0-D7端连接到所述LCD通讯接口的D0-D7,第二八位移位寄存器的D8-D15端连接到所述LCD通讯接口的D8-D15端;第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器的CLK端与所述SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路相与后的SCK端连接;第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器的CLR端与所述SPI协议接口的输入信号通过第二与门电路相与后的RST端;所述第一八位移位寄存器的SL端与所述SPI协议接口的SPI_MOSI端;第一八位移位寄存器的DATA_8端口和第二八位移位寄存器的DATA_16端口通过第四二选一选择器连接到所述SPI协议接口的SPI_MISO端。
S0、S1为01时表示左移,为11时表示D0-D15连接移位寄存器,为10时表示右移;其中,S1由于移位过程不需要右移,所以S1的引脚一直保持1即可;S0由CNT_16(移位计数器完成信号),信号CNT_8(波形计数完成)相或后连接S0;
写入过程移位寄存器的S1、S0变化是10到11,即在移位的过程中保持10,移位完成产生CNT_16信号变为11。读取过程是11到10,即波形计数器计数完成产生CNT_8信号,S0、S1变为11,而后变为01进行左移操作。所以S1在写入过程中保持不变,在读取过程中根据CNT_8信号变化,而S0在写入过程根据CNT_16变化,在读取过程根据CNT_8变化。
如图8所示,写入数据也就是串行转并行的过程,此时SPI_WR为1,首先SPI_MOSI通过SCK时钟进入移位寄存器。达到8个周期或者16个周期后,移位寄存器产生输出信号,S1、S0从10变化为11(10对应左移,11对应输出),将数据输出至LCD_D0~D15引脚。此时,移位计数器的完成信号CNT_16传入波形计数器,触发波形计数器产生波形。波形计数器首先在0周期将LCD_CS拉高,LCD_WR、LCD_RD拉低,而后在1周期将LCD_CS拉低,在第三周期将LCD_WR拉高,产生一个上升沿触发8080协议的写入操作。在下一个0周期时LCD_CS又被拉高,写入完成。
在写入的过程中,即波形产生的4个周期内,移位寄存器也在同时地移入下一个数据,波形计数器在记录4个周期后产生复位,等待下一次CNT_16为1后,再次触发波形产生,利用时间重叠节约了写入的时间,为了实现这样的效果必须在计数器的使能引脚(ET、EP)增加触发电路。
如图9所示,读取数据也就是并行转串行的过程。此时SPI_WR为0,波形计数器开始产生波形。首先在0周期将LCD_CS拉高,LCD_WR、LCD_RD拉低,而后在1周期将LCD_CS拉低,在第三周期将LCD_RD拉高,产生一个上升沿触发8080协议的读取操作。计数4个周期完毕后,信号触发移位计数器控移位寄存器从输出模式转变到右移模式(即先将并行数据写入到移位寄存器,再进行移位),S1、S0从11变化为01(11对应输出,01对应右移),移位寄存器通过SR输出每位数据至SPI_MISO。移位的数据移动8次还是16次由DATA_8/16决定。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围,则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:它包括第一协议接口、第二协议接口和协议转换电路;所述第二协议接口一端与单片机连接,另一端与所述协议转换电路连接;所述第一协议接口一端与LCD连接,另一端与所述协议转换电路连接;第一协议接口还与第二协议接口连接;从而实现第一协议和第二协议的相互转换。
2.根据权利要求1所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述第一协议接口包括LCD通讯接口,所述第二协议接口包括SPI协议接口;SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路后连接到所述协议转换电路;SPI协议接口的SPI_RS端与808协议接口的LCD_RS端连接;LCD通讯接口的LCD_RST端通过第二与门电路与SPI协议接口的连接,且SPI协议接口的输入信号相与后的RST端连接到所述协议转换电路。
3.根据权利要求2所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述协议转换电路包括波形计数器、波形发生器、移位计数器和移位寄存器;所述波形计数器的输出端与波形发生器的输入端连接,波形发生器的输出端与所述LCD通讯接口连接;所述波形计数器与所述移位计数器和移位寄存器相互连接;所述SPI协议接口与所述波形计数器、波形发生器、移位计数器和移位寄存器的输入端连接;且所述SPI协议接口的输入信号相与后的RST端与所述移位计数器和所述移位寄存器连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述的波形计数器包括一四位计数器和第一D触发器;四位计数器和第一D触发器之间连接有第一或门电路和第二或门电路,所述第一或门电路的RST端连接所述SPI协议接口的输入信号通过第二与门电路相与后的RST端;所述SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路后连接到第一D触发器的SCK端和四位计数器SCK端;四位计数器的EP使能端连接第二或门电路,第二或门电路的d0-d3端输出,并与所述SPI协议接口的SPI_WR端连接;所述第一D触发器的CNT_8端与所述移位计数器和所述移位寄存器的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述的波形发生器包括第一二选一选择器和第二二选一选择器;所述四位计数器的d0-d3端通过第三与门电路连接到第一二选一选择器和第二二选一选择器的输入端,以及连接LCD通讯接口的LCD_CS端;所述SPI协议接口的SPI_WR端连接到第一二选一选择器和第二二选一选择器的输入端,第一二选一选择器的输出端连接所述LCD通讯接口的LCD_WR端,第二二选一选择器的输出端连接所述LCD通讯接口的LCD_RD端。
6.根据权利要求4所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述的移位计数器包括一八位计数器和第二D触发器;八位计数器通过第三或门电路与第二D触发器连接,所述SPI协议接口的输入信号相与后的RST端与第三或门电路的RST端连接;所述八位计数器的EP使能端连接第四或门电路,第四或门电路的D0-D3端与所述波形计数器连接;所述SPI协议接口连接到第四或门电路的SPI_WR端;第二D触发器的CNT_16端通过第三二选一选择器与八位计数器连接。
7.根据权利要求4所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述的移位寄存器包括第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器;第一八位移位寄存器的SR端与第二八位移位寄存器的SL端连接;第一八位移位寄存器的D0-D7端连接到所述LCD通讯接口的D0-D7,第二八位移位寄存器的D8-D15端连接到所述LCD通讯接口的D8-D15端;第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器的CLK端与所述SPI协议接口的SPI_SCK端和SPI_CS端通过第一与门电路相与后的SCK端连接;第一八位移位寄存器和第二八位移位寄存器的端与所述SPI协议接口的输入信号通过第二与门电路相与后的RST端;所述第一八位移位寄存器的SL端与所述SPI协议接口的SPI_MOSI端;第一八位移位寄存器的DATA_8端口和第二八位移位寄存器的DATA_16端口通过第四二选一选择器连接到所述SPI协议接口的SPI_MISO端。
8.根据权利要求2-7任意一项所述的一种基于协议转换的双向转换电路,其特征在于:所述LCD通讯接口为满足8080协议输出的接口。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20200918 |