基于LPC2478的LCD顯示在注塑機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫靜晶，李?丹

（鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

基于LPC2478的LCD顯示在注塑機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫靜晶，李?丹

（鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

介紹一種基于LPC2478控制的TFT-LCD顯示的設(shè)計(jì)方法。以工業(yè)屏HSD0841ISN1-A液晶顯示模塊為例，實(shí)現(xiàn)了LPC2478與HSD0841ISN1-A的硬件接口電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。結(jié)合注塑機(jī)系統(tǒng)需求自定義通信協(xié)議和顯示方式，把該模塊成功地應(yīng)用于注塑機(jī)的人機(jī)界面中，具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，友好的人機(jī)界面能滿足客戶的使用要求，在實(shí)際的注塑機(jī)系統(tǒng)中取得了很好的效果。

LPC2478；TFT-LCD；HSD0841ISN1-A；注塑機(jī)

注塑機(jī)控制系統(tǒng)由下位機(jī)控制器和上位機(jī)人機(jī)操作界面兩部分組成。下位機(jī)主要完成信號(hào)的采集、處理和輸出；上位機(jī)人機(jī)界面負(fù)責(zé)操作人員與系統(tǒng)的交互，完成工作狀態(tài)顯示和工藝參數(shù)修改等功能［1］。因此，良好的人機(jī)交互界面是非常必要的。通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)用戶自行設(shè)定工藝參數(shù)、存儲(chǔ)管理、實(shí)時(shí)顯示注塑機(jī)所處的工作模式以及報(bào)警管理［2］。所以人機(jī)界面的實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)便性以及擴(kuò)展性要求很高。同時(shí)，注塑機(jī)系統(tǒng)的使用環(huán)境非常的惡劣，對(duì)其電腦的軟件及硬件設(shè)計(jì)要求提出了更高的要求。恩智浦LPC2478微控制器的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)，內(nèi)核是供電的ARM7TDMI-S，是一個(gè)范圍廣泛的高度集成的微控制器［3］。LPC2478芯片內(nèi)部集成了LCD接口，它的工作范圍為-40～+80℃，其寬溫的特點(diǎn)特別適合工業(yè)領(lǐng)域［4］。因此，本文使用工業(yè)級(jí)芯片LPC2478驅(qū)動(dòng)HannStar HSD0841ISN1-A 800×600的TFT-LCD顯示器。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

注塑機(jī)上位機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括CPU（LPC2478）、800×600的TFT-LCD顯示器、存儲(chǔ)器、按鍵鍵盤、串口通信以及USB接口等，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1。

圖1 注塑機(jī)上位機(jī)系統(tǒng)框圖

1.1 LPC2478的LCD控制器簡(jiǎn)介

LPC2478是恩智浦公司生產(chǎn)的微處理器，該微處理器具有2條ARM高速總線（AHB）的基于閃存的ARM7的微處理器。雙AHB總線可使芯片對(duì)多個(gè)高帶寬外設(shè)同時(shí)操作。LPC2478具有512 kB 閃存，可支持128位訪問(wèn)，內(nèi)建的存儲(chǔ)器加速單元能使系統(tǒng)以串口方式直接從閃存全速運(yùn)行，最高運(yùn)行速度可以達(dá)到72 MHz，能夠滿足顯示時(shí)速要求［5］。該芯片片上資源豐富，片內(nèi)具有LCD接口， LPC2478的LCD控制器由控制寄存器組、專用DMA、視頻信號(hào)處理單元和時(shí)序發(fā)生控制單元組成，顯示分辨率最高支持1024×768［6］，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 LCD控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.2 HSD084ISN1-A TFT液晶屏幕簡(jiǎn)介

HSD084ISN1-A是一種彩色有源點(diǎn)陣TFT-LCD，它采用非結(jié)晶硅TFT作為開(kāi)關(guān)器件。整個(gè)模型由TFTLCD面板、1個(gè)驅(qū)動(dòng)電路和1個(gè)背光系統(tǒng)組成。這款TFT-LCD有1個(gè)8.4寸（對(duì)角測(cè)量）的有源顯示區(qū)域，具有SVGA分辨率。具體像素格式如圖3所示。像素格式?jīng)Q定了漢字與字符的取模方式只能是從左到右、從上到下、橫向8點(diǎn)左高位。

圖3 HSD084ISN1-A像素格式

1.3 自定義顯示電路與控制電路通信協(xié)議

根據(jù)注塑機(jī)系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)收發(fā)的數(shù)據(jù)量要求，本系統(tǒng)通信包數(shù)據(jù)格式采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)包，1個(gè)數(shù)據(jù)包4個(gè)字節(jié)。地址部分高字節(jié)高4位恒為1010（0xa），作為起始標(biāo)志，高字節(jié)低4位用BCD碼表示地址的百位，低字節(jié)高4位用BCD碼表示地址的十位，低字節(jié)低4位用BCD碼表示地址的個(gè)位。例如：地址部分為0xa3、0x28，其中a為起始標(biāo)志，地址為328。數(shù)據(jù)部分高字節(jié)高4位用BCD碼表示數(shù)據(jù)的千位，高字節(jié)低4位用BCD碼表示數(shù)據(jù)的百位，低字節(jié)高4位用BCD碼表示數(shù)據(jù)的十位，低字節(jié)低4位用BCD碼表示數(shù)據(jù)的個(gè)位。例如：數(shù)據(jù)部分為0x53、0x28，表示數(shù)據(jù)為5328。通信數(shù)據(jù)包格式如圖4所示。

圖4 通信數(shù)據(jù)包格式

2 LPC2478與HSD084ISN1-A的接口電路

本文選用LPC2478作為CPU來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶屏幕，提供16位的并口數(shù)據(jù)接口，通過(guò)LPC2478內(nèi)嵌的LCD控制器來(lái)控制屏幕的顯示。其接口電路如圖5所示。

圖5 LPC2478與HSD084ISN1-A的接口電路

其中LPC2478作為CPU，74LVCH162245的作用是電平轉(zhuǎn)換、總線隔離以及增強(qiáng)總線的驅(qū)動(dòng)能力。通過(guò)控制LPC2478的引腳控制LCD背光電路，采用定時(shí)器中斷方式計(jì)時(shí)，當(dāng)持續(xù)3 min鍵盤無(wú)人操作時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉背光，以達(dá)到節(jié)能及延長(zhǎng)屏幕使用壽命的目的。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 LPC2478關(guān)于LCD驅(qū)動(dòng)寄存器設(shè)置

系統(tǒng)首先需要對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、鎖相環(huán)、SDRAM、EMC、串口以及中斷進(jìn)行配置［7］。在LCD顯示字符、漢字和圖像之前需要首先對(duì)LPC2478的引腳進(jìn)行配置，使之處于LCD驅(qū)動(dòng)功能［8］。其次對(duì)LPC2478的一些寄存器進(jìn)行配置。LPC2478驅(qū)動(dòng)屏幕HSD084ISN1-A的相關(guān)寄存器配置見(jiàn)表1。

3.2 HSD084ISN1-A液晶屏幕上字符和漢字的顯示

HSD084ISN1-A有24個(gè)引腳用于控制LCD上一個(gè)像素點(diǎn)顯示的顏色，可以顯示224-1種顏色，本文采用5∶6∶5模式（格式為R5∶G6∶B5），只用了16位控制顏色就可以顯示出65535種顏色。某一點(diǎn)的顏色取決于寫入LCD緩沖位置的16位顏色值［9］。經(jīng)過(guò)上述步驟對(duì)LPC2478進(jìn)行初始化之后，就可以在LCD屏幕上顯示字符或漢字了。本文根據(jù)注塑機(jī)系統(tǒng)的需要，漢字選擇使用24×24的點(diǎn)陣，字符選擇24×12的點(diǎn)陣。取模方式以及具體顯示方式由HSD084ISN1-A的像素格式?jīng)Q定。其中顯示24×24點(diǎn)陣漢字的流程圖如圖6所示。其中i控制24行，k控制每行顯示3個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，j控制每個(gè)字節(jié)的8個(gè)位。p_start表示指向漢字取模數(shù)組的指針。

表1 LPC2478驅(qū)動(dòng)HSD084ISN1-A的相關(guān)寄存器配置

3.3 注塑機(jī)系統(tǒng)中HSD084ISN1-A的顯示

注塑機(jī)系統(tǒng)中液晶顯示器用來(lái)實(shí)時(shí)顯示智能控制器的工藝參數(shù)、工作狀態(tài)和操作提示［10］。其顯示的菜單可大致分為參數(shù)設(shè)定屏、監(jiān)視屏以及管理屏。參數(shù)的設(shè)定由面板的操作按鍵完成。HSD084ISN1-A最多可以顯示825個(gè)24×24點(diǎn)陣的漢字，而實(shí)際應(yīng)用中要求實(shí)時(shí)顯示，處理器的程序存儲(chǔ)器也是有限的，所以必須設(shè)計(jì)合理的顯示方式。本系統(tǒng)采用表格編碼索引的方式，一個(gè)漢字或字符用3個(gè)字節(jié)登記記錄。第1個(gè)字節(jié)用于區(qū)別漢字、字符和空格，0x80表示漢字，0x00表示字符，255表示空格。第2字節(jié)表示顯示顏色的編號(hào)，如果第1個(gè)字節(jié)為255，則第2個(gè)字節(jié)表示空格的個(gè)數(shù)。第3個(gè)字節(jié)表示漢字或字符的編號(hào)。例如： 0x80，0x05，18，則表示顯示顏色編號(hào)為0x05、漢字編號(hào)為18的漢字。一個(gè)漢字按2個(gè)字符計(jì)算，達(dá)到66個(gè)字符時(shí)換行，即可在一個(gè)屏幕中顯示不同的內(nèi)容，利用鍵盤切換可顯示不同屏幕的內(nèi)容，從而滿足注塑機(jī)系統(tǒng)的顯示要求。本文采用Keil MDK作為編譯器進(jìn)行編程。部分顯示結(jié)果如圖7所示。其中圖7a顯示的是開(kāi)模/關(guān)模有關(guān)的壓力、速度、位置等參數(shù)的設(shè)定，圖7b顯示的是對(duì)工作狀態(tài)、警告、注塑機(jī)動(dòng)作畫面等的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖6 顯示24×24點(diǎn)陣的漢字的流程圖

圖7 部分顯示效果圖

4 結(jié)論

本文詳細(xì)說(shuō)明LPC2478微處理器芯片的LCD控制器驅(qū)動(dòng)HSD084ISN1-A TFT液晶顯示的寄存器設(shè)置，并實(shí)現(xiàn)了LPC2478與HSD084ISN1-A的接口電路設(shè)計(jì)以及漢字或字符的顯示。通過(guò)自定義通信協(xié)議和顯示方式，結(jié)合注塑機(jī)的人機(jī)界面顯示要求，實(shí)現(xiàn)了TFT液晶顯示在注塑機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。該產(chǎn)品已在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了應(yīng)用，結(jié)果表明基于LPC2478與HSD084ISN1-A的液晶顯示實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性均能滿足實(shí)際需要，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

［1］ 洪曉靜.注塑機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

［2］ 魏曉晴，吳旭光，白曉娟，等.注塑機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)圖形界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2011，33（16）：139-142.

［3］ 楊濤.基于LPC2478的嵌入式uClinux系統(tǒng)構(gòu)建［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2010.

［4］ 何治安，李敏，張聰，等.基于LPC2478的配電網(wǎng)電參數(shù)采集系統(tǒng)［J］.中國(guó)儀器儀表，2010（9）：55-58.

［5］ 張燕妮，肖峰.基于LPC2478的觸摸屏設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2009，22（3）：44-45.

［6］ Yang H， Kejian L， Qizhong C. Design of ARM-based human-machine interface of plastic injection blow molding machine［C］.Computer Application and System Modeling （ICCASM）， 2010 International Conference on.IEEE，2010，1： V1-449-V1-453.

［7］ Liang Z， Du Y， Liu R， et al. Design and realization of LCD driver module based on LPC2478［J］. Electric Power Automation Equipment， 2010， 30（7）：137-140.

［8］ 韓智強(qiáng)， 唐軼. μCGUI在電力監(jiān)測(cè)顯示平臺(tái)中的應(yīng)用［DB/OL］.中國(guó)科技論文在線，http：//www.paper.edu.cn.

［9］ 陳軍，王彬，林振衡.基于ARM和TFT-LCD的漢字庫(kù)加載與顯示［J］.莆田學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，16（2）：64-67.

［10］向鵬，李繡峰，杜遙雪.全電動(dòng)注射成型機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2007（3）： 72-74.

（編輯 心 翔）

GLOBALFOUNDRIES推出全新的12nmFinFET技術(shù)；增強(qiáng)下一代汽車電子

GLOBALFOUNDRIES(GF)計(jì)劃推出一款全新的12nm領(lǐng)先性能（ILLP）FinFET(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）半導(dǎo)體制造工藝，該技術(shù)有望為GF當(dāng)代的14nmFinfet產(chǎn)品提供更好的密度和性能提升，滿足從人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)到高端智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的最苛刻的計(jì)算密集型應(yīng)用的處理要求。

該新的12LP技術(shù)在電路密度方面提供了15%的提升，并將當(dāng)前市場(chǎng)上的超過(guò)16/14nmFinFET解決方案性能提高了10% 以上，這使得12LP能夠與其他12nmFinFET鑄造產(chǎn)品充分競(jìng)爭(zhēng)。該技術(shù)利用GF在美國(guó)紐約州薩拉托加縣Fab8的專長(zhǎng)，其14nmFinFET平臺(tái)自2016年初開(kāi)始量產(chǎn)。

世界正在前所未有地過(guò)渡到一個(gè)相互聯(lián)系的情報(bào)時(shí)代，這種新的12LP技術(shù)提供了必要的性能和密度改進(jìn)，以幫助我們的客戶在系統(tǒng)級(jí)別上繼續(xù)創(chuàng)新，因?yàn)樗鼈兛梢詮母叨藞D形和汽車到工業(yè)應(yīng)用程序提供實(shí)時(shí)連接和邊緣處理。

——GF CEO sanjay Jha

除了晶體管級(jí)別增強(qiáng)之外，12LP平臺(tái)還將包括專為汽車電子和RF/模擬應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新的以市場(chǎng)為中心的功能——業(yè)內(nèi)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一。

在車輛安全和自動(dòng)駕駛中的新興汽車應(yīng)用需要組合處理能力和極高的可靠性，12LP平臺(tái)在2017年第四季度計(jì)劃提供Fab8汽車二級(jí)認(rèn)證。

一個(gè)新的RF產(chǎn)品擴(kuò)展了12LP平臺(tái)，用于RF/模擬應(yīng)用如在6GHz以下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)質(zhì)收發(fā)器。12LP為RF芯片架構(gòu)提供了邏輯和存儲(chǔ)器中最佳的縮放，主要是數(shù)字化及較少的RF/模擬內(nèi)容。

GF的新型12nmFinFET技術(shù)補(bǔ)充了其現(xiàn)有的12nmFDSOI產(chǎn)品12FDXTM,雖然一些應(yīng)用需要FinFET晶體管的無(wú)與倫比的性能，但許多連接器件需要高集成度和更高的性能與功耗靈活性，F(xiàn)inFET在成本上無(wú)法實(shí)現(xiàn)。12FDX為下一代連接的智能系統(tǒng)提供了一條替代路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)10nmFinFET的性能，具有比當(dāng)代FinFET產(chǎn)品更好的功耗，更低的成本和更好的RF集成。

（信息來(lái)源：2017.9.23 Green Car Congress） 戴朝典編譯

Application of LCD Display in Injection Molding Machine System Based on LPC2478

SUN Jing-jing，LI Dan
（Hebi Automotive Engineering Professional College，Hebi 458030，China）

A design method for TFT-LCD display based on the control of LPC2478 is introduced. Taking HSD0841ISN1-A TFT-LCD as an example， the design of hardware interface circuit and software between the LPC2478 and HSD0841ISN1-A are realized. Combined with the requirements of the injection molding machine system， the communication protocol and the display mode are set up. The module is successfully applied to human-machine interface of the injection molding machine， and possesses high reliability and good real-time advantages. Its user-friendly interface can meet requirements of customers， and incurs very good results in actual usage.

LPC2478；TFT-LCD；HSD0841ISN1-A；injection molding machine

U463.6

A

1003-8639（2017）11-0055-04

2017-01-10

職教師資培養(yǎng)資源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（vtne026）

孫靜晶（1986-），女，河南新鄉(xiāng)人，助教；李丹（1985-），女，河南鶴壁人，碩士，助教。