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        STM32的雙模時間同步系統(tǒng)顯示方法研究*

        2015-09-12 06:42:54楊會玲張福第王磊
        關(guān)鍵詞:狀態(tài)機(jī)流程圖字符

        楊會玲,張福第,王磊

        (1.蘇州科技學(xué)院,蘇州215009;2.中國人民解放軍63861部隊)

        楊會玲(講師),主要研究方向為光電測控與數(shù)字圖像處理。

        引 言

        時間同步系統(tǒng)多采用模式單一的GPS 接收衛(wèi)星信號[1]。雖然GPS衛(wèi)星覆蓋范圍寬、使用領(lǐng)域廣,但是由于其受美國控制,導(dǎo)致安全性、自主性較差。此外,時間同步系統(tǒng)大多采用12 864點陣屏顯示,分辨率為128×64,顯示內(nèi)容少(只夠顯示時間信息),色彩單調(diào),已無法滿足工業(yè)需求。因此,本文提出一種基于720P 大分辨率TFTLCD的北斗/GPS時間同步系統(tǒng)液晶顯示方法。

        1 系統(tǒng)顯示方案

        系統(tǒng)顯示方案包含4個模塊:衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收、時間信息解碼、信息顯示和用戶按鍵選擇。系統(tǒng)框圖如圖1所示。北斗/GPS模塊接收到衛(wèi)星信號,將標(biāo)準(zhǔn)時標(biāo)信息傳送給STM32主控制器,主控制器通過解碼模塊解出時間、定位等信息并發(fā)送給液晶模塊顯示[2-4],用戶可以通過外置按鍵來選擇系統(tǒng)工作方式。

        2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

        主控制器采用ST 公司的STM32F103系列,基于32位的ARM Cortex-M3內(nèi)核,最高工作頻率可達(dá)72 MHz,存儲器最高可達(dá)512KB,具有2個直接內(nèi)存訪問控制器(DMA)、7個定時器、2個ADCI、SPI、5個UART 接口,采用串行單線(SWD)和JTAG 接口調(diào)試。北斗/GPS導(dǎo)航芯片采用UniStrong的XDXP50-BG,具有靈敏度高、功耗低等特點,能夠完成高精度定位、測定速率、提供時間等功能,模塊支持北斗和GPS雙頻點,雙32通道運行,數(shù)據(jù)輸出符合NMEA0183,數(shù)據(jù)每1s刷新1次,模塊與主控制器采用異步通信接口。液晶使用TFT-LCD,其型號為MD050SD,采用8080時序16位并行總線接口,分辨率達(dá)1280×720P,顯示面板16M 色彩,集成8頁顯存。模塊內(nèi)部采用CPLD+SDRAM 方式驅(qū)動RGB接口顯示屏,具有超強(qiáng)抗干擾能力,可滿足工業(yè)級要求。此外系統(tǒng)輸入采用按鍵方式,連線方便,編程簡單。系統(tǒng)硬件連接如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)硬件示意圖

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

        3.1 時間解碼程序設(shè)計

        北斗/GPS模塊可提供標(biāo)準(zhǔn)的NMEA0183數(shù)據(jù)信息,主控制器STM32F103通過設(shè)置北斗/GPS模塊參數(shù)使模塊輸出GPRMC格式信息,格式如表1所列。

        表1 XDXP50-BG輸出幀格式

        主控制器解析數(shù)據(jù)幀主要根據(jù)狀態(tài)機(jī)的檢測方法,當(dāng)檢測到$GPRMC幀頭時,進(jìn)入解碼狀態(tài)機(jī);檢測到第一個“,”字符時,進(jìn)入時間狀態(tài)機(jī),將時分秒賦給時間變量;檢測到第二個“,”字符時,進(jìn)入定位狀態(tài)機(jī),根據(jù)字符判斷是否定位成功;檢測到第三個“,”字符時,進(jìn)入緯度狀態(tài)機(jī),將緯度賦給相應(yīng)變量;之后按照上述思想,檢測“,”字符從而進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)機(jī)完成信息的提取。時間解碼流程圖如圖3所示。

        3.2 TFT-LCD基本時序操作程序設(shè)計

        同步時間系統(tǒng)顯示采用MD050SD 液晶,省去了一般TFT 所需要的煩瑣初始化代碼,僅需一次復(fù)位操作就可以開始工作。液晶顯示的本質(zhì)是STM32主控制器對液晶上坐標(biāo)點的操作,根據(jù)圖4~圖6 的TFT-LCD時序圖對其片選(CS)信號、數(shù)據(jù)/命令(RS)信號、讀寫(WR)信號進(jìn)行操作,將點的行列坐標(biāo)分別寫入行列地址寄存器,確定點的行列坐標(biāo)后,向數(shù)據(jù)通道寫入色彩值完成對液晶點的操作,流程圖如圖7所示。

        根據(jù)線的起點終點坐標(biāo),計算直線的坐標(biāo)增量,設(shè)置直線單步方向,選取基本增量坐標(biāo),從而計算出所畫直線上點的坐標(biāo),調(diào)用畫點函數(shù)完成直線的繪畫,流程圖如圖8所示。利用字模軟件獲得字符編碼,根據(jù)字符編碼以繪點函數(shù)為基礎(chǔ),簡化字符顯示程序結(jié)構(gòu)。判斷字符字模數(shù)據(jù)的每個位,為0時,不對此坐標(biāo)點進(jìn)行操作,為1時,調(diào)用畫點函數(shù)進(jìn)行繪點操作。具體流程圖如9所示。

        圖3 時間解碼流程圖

        圖4 TFT-LCD寫行地址時序

        圖5 TFT-LCD寫列地址時序

        圖6 TFT-LCD寫顯示數(shù)據(jù)時序

        3.3 系統(tǒng)信息顯示程序設(shè)計

        STM32F103通過對導(dǎo)航衛(wèi)星定位信息解碼,得到當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)時間、以及經(jīng)緯度等信息,通過調(diào)用TFT-LCD 字符顯示函數(shù),在液晶上顯示這些信息。通過按鍵選擇系統(tǒng)同步時間方式以及主控制器、紅外、伺服電機(jī)等外觸發(fā)頻率參數(shù)設(shè)置。流程圖如圖10所示。

        圖7 畫點函數(shù)流程圖

        圖8 畫線函數(shù)流程圖

        9 顯示字符流程圖

        圖10 信息顯示流程圖

        4 實驗結(jié)果

        系統(tǒng)實物顯示界面如圖11所示,顯示包括時間、日期、主控制器給時間同步系統(tǒng)的頻率、時間同步系統(tǒng)給外部的觸發(fā)頻率和延時修正,以及當(dāng)前時間同步系統(tǒng)的GPS、北斗衛(wèi)星連接狀態(tài),顯示內(nèi)容豐富、色彩多樣,整屏刷新速率可達(dá)30f/s。

        圖11 系統(tǒng)實物顯示界面

        結(jié) 語

        本文介紹了北斗/GPS 雙模時間同步以及STM32F103利用FSMC 接口驅(qū)動TFT-LCD 顯示方法,這種顯示方法簡化了TFT-LCD顯示程序,提高了顯示效率,有效地解決了時間同步系統(tǒng)顯示內(nèi)容少、顯示刷新延時長、色彩單一等問題。TFT-LCD 的接口函數(shù)和字庫具有很高的可移植性,對液晶顯示開發(fā)具有一定的參考價值。

        [1]黃翔,江道灼.GPS同步時鐘的高精度守時方案[J].電力系統(tǒng)自動化,2010,34(18):75-77.

        [2]黃有源,蔡超,林培杰.基于SOPC 技術(shù)的TFT-LCD 顯示系統(tǒng)的設(shè)計[J].中國集成電路,2011(9):53-56.

        [3]湯莉莉,黃偉.基于STM32的FSMC 接口驅(qū)動TFT 彩屏設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2013,36(20):140-144.

        [4]梁文禎.基于STM32的TFT-LCD 檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].機(jī)電工程技術(shù),2011(6):36-37.

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