关于ARM7的键盘与VFD显示器接口技术

作者：时间：2012-12-08来源：网络收藏

　　引言

　　仪表行业以及工业生产过程对实时性、处理速度、智能化等方面有了更高的要求，而ARM微处理器具有功耗低、指令吞吐量高、实时中断响应、处理器宏单元性价比高等特点，因此，将ARM微处理器引入产品和工业生产的开发设计中已经成为一种必然趋势。

　　在工业控制和产品设计中，一般都要求具有供操作的键盘和可视化界面。传统显示模块的设计一般都是采用I／O口外扩驱动电路连接而成，显示器一般都采用LED或LCD，要么成本低但实现起来比较复杂，要么实现起来简单成本却很高。笔者综合考虑了成本、实现的难易程度、功能以及稳定性等方面的要求，提出了一种实现起来较容易且具有较高对比度和精度的VFD显示的方法。

　　1 硬件电路的实现

　　考虑到未来市场对功耗、处理速度、实时性、多功能、多任务处理等方面会有更高的要求，本设计采用基于周立功公司MiniARM的M2020—FNU20嵌入式核心板(微处理器为LPC2220)及其M22A开发板。M22A开发板的板上资源主要有：

　　◆μC／OS—II实时操作系统；

　　◆TCP／IP协议、FAT32文件管理系统；

　　◆UART、I2C、SPI通信接口；

　　◆JTAG接口支持在线调试；

　　◆工业级10M以太网控制接口CSB900A—IQ；

　　◆2 MB NOR Flash程序存储器等。

　　另外，现代工业控制和产品生产大都需要可供操作的键盘以及可视化界面。本设计采用HTl6511芯片驱动键盘和显示。考虑到工业生产中各种不利环境的影响，本设计采用具有较高对比度，且具有很好的可靠性与环境适应性的VFD(真空荧光显示器)进行显示。HTl6511是一个典型的VFD驱动芯片，由5个led输出口、1个控制电路、1个显示存储器(内部)和1个按键扫描电路组成。微处理器通过三线串行接口对HTl6511进行串行数据输入、输出。图1是系统硬件电路框图，主要包括LPC2220与驱动芯片HTl6511的连接。HTl6511与VFD显示器的连接，使用HTl6511外扩的12×4的按键扫描电路以及指示灯和开关电路。

　　2 软件设计

　　软件采用模块化设计方法，使用基于优先级的系统调度法来实现各个模块。每个模块设置为一个任务，如taskO为读键值模块，taskl为显示模块等。给每个模块设置一个固定的优先级，当任务执行完后自动挂起，挂起的时间长短可以自己设定。任务挂起后进入等待状态，挂起时间一到，任务自动进入就绪状态。

　　开发板内嵌了μC／0S—II实时操作系统。本设计采用可剥夺型内核。若系统正在执行一个优先级较低的任务，且有一个或多个优先级较高的任务就绪时，优先级较低的任务将被打断，去执行优先级最高的任务。执行完成后，系统不会马上返回中断的地方，而是执行当前就绪任务中具有最高优先级的任务；当没有更高优先级任务就绪时，系统才返回原来中断的地方。若程序中某些模块(如读键值、推显等)不希望被打断，就需要在进入该模块的开始处关闭中断，执行完后再打开中断。以下是各个功能模块的实现。

　　2．1 HTl6511的读／写程序

　　图2为HTl6511的数据读／写时序。其中，tcw为时钟脉冲宽度，最小值为400 ns；tsu为数据上传时间，最小值为100 ns；th是数据保持时间，最小值为lOO ns；tcs为时钟调整时间，最小值为1μs；tph1和tplh都是数据传递延迟时间，tph1最大值为300 ns，tplh最大值为100 ns。