1、 摘要：一種基于DSP的數(shù)字存儲示波器顯示控制系統(tǒng)的設計方案。該系統(tǒng)主要由主機接口電路、數(shù)據(jù)處理電路及顯示控制電路三個局部構(gòu)成。介紹了系統(tǒng)的總體結(jié) 構(gòu)，并分析了其主要模塊的工作原理，介紹了軟件設計思想和程序流程圖。該系統(tǒng)具有圖形、字符、漢字的顯示功能，可廣泛用于智能代儀表和工業(yè)控制等領域中， 用作終端顯示。    關鍵詞：DSP高級顯示控制器 數(shù)字存儲示波器 圖形顯示數(shù) 字存儲示波器DSO是近年來開展起來的一種先進的測量儀器，與傳統(tǒng)的模擬示波器相比，它具有很多的優(yōu)點。DSO的根本思想就是通過先進的數(shù)字化測試技 術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)的示波器所不具備的功能，如長期存儲

2、波形、顯示大量的預觸發(fā)信息、根據(jù)程序進行全自動的測量、將波形輸出到打印機或繪圖儀上或?qū)⒉ㄐ蝹魉徒o計算 機、將一些先進的數(shù)字信號處理算法參加到程序中等。目 前，數(shù)字存儲示波器的顯示器主要彩LCD液晶顯示和CRT來完成。LCD顯示器價格高，一般用于高檔的數(shù)字存儲示波器中。在許多場合，對顯示并沒有很 高的要求，故在中低檔示波器中，CRT顯示器仍占主流。CRT顯示器又分為兩類：隨機掃描式和光柵掃描式。前者的缺點在于難以生成具有多種灰度連續(xù)變化的 圖形，應用面小；而后者廣泛應用在各種場合。基于此研制一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、價格低廉、通用性強、應用小型光柵掃描式顯示器的DSO顯示控制板是非常 必要的。本系

3、統(tǒng)就是應要求開發(fā)的具有四級灰度的DSO顯示控制板。1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)數(shù)字存儲示波器顯示控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。整 個系統(tǒng)可劃分為主機接口電路、數(shù)據(jù)處理電路、顯示控制電路三個局部。DSP通過主機接口取得前端控制信息及相應的采集數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為屏幕上的邏 輯坐標。隨后，DSP根據(jù)主機要求，將相應控制信息傳送給顯示控制芯片ACRTC。ACRTC將邏輯坐標轉(zhuǎn)換為顯示存儲器中對應的物理地址，并對顯示 存儲器進行刷新。在點時鐘的控制下，兩片74HC166分別將顯示存儲器中16位并行數(shù)據(jù)的偶數(shù)位和奇數(shù)位轉(zhuǎn)換為串行點數(shù)據(jù)。兩組對應移出的點數(shù)據(jù)構(gòu)成一 個像素的視頻數(shù)字信號，再進行D/A轉(zhuǎn)換，就形

4、成具有四級灰度的視頻信號；這樣在ACRTC提供的行、場同步及消隱信號的配合下，就可控制顯示器進行顯 示。2 主要功能模塊的設計主機接口主要由DSP自身的主機接口及多處理器信號端共同構(gòu)成。TMS320VC5409 的主機接口為標準型主機接口HPI-8，其主要電路由HPI存儲器DARAM、HPI地址存放器HPIA、HPI數(shù)據(jù)鎖存器HPID、 HPI控制存放器HPIC及HPI控制邏輯構(gòu)成。在TMS320VC5409與主機連接時，HPI作為主機的一個外部設備。HPI-8提供8位數(shù)據(jù)寬度，在接收主機數(shù)據(jù)時，HPI-8能自動地將外部接口傳送8位數(shù)據(jù)組合成16位數(shù)據(jù)，然后傳送給DSP。在該系統(tǒng)中，HPI-8

5、占用8個主機外設地址。通過選擇不同的低三位地址可對HPI-8的不同存放器進行訪問。多處理器信號XF用于防止主機和DSP對HPI-8的不同存放器進行訪問。多處理器信號XF用于防止主機和DSP對HPI-8訪問時可能產(chǎn)生的時間上的沖突在DSP完整讀取一組數(shù)據(jù)之前，主機已將其中某些數(shù)據(jù)進行了修改，這樣DSP獲得的是一組錯誤的序列。多處理器信號BIO用于配合DSP指令XC該指令可根據(jù)BIO電平的上下改變程序的流向判斷該次傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)幀還是指令幀，并進入相應的處理程序。同時，主機和DSP之間還可以通過主機接口相互發(fā)送中斷請求，而不需要添加任何外部電路，只需修改HPIC中相應的狀態(tài)位便可實現(xiàn)。 &

6、#160;  2.2 數(shù)據(jù)處理電路這 里，核心器件使用TI公司的高性能DSPTMS320VC5409-100。TMS320VC5409定點數(shù)字信號處理芯片采用六級流水線和一套專用 的指令集，最高處理能力可達100MIPS,其功耗低、性價比高。TMS320VC5409片內(nèi)只有32K雙尋址RAM和16K ROM，無法滿足系統(tǒng)需求，故外擴了一片256K×16bit容量的SST39VF400，配置相應空間用于存儲程序、菜單和字模。由于采用了DSP作微 處理器，因而容易實現(xiàn)數(shù)字存儲示波器軟件功能的升級，以不斷滿足市場對示波器數(shù)據(jù)處理能力的要求。2.3 顯示控制電路顯示控制局部包括顯示

7、控制芯片HD63484、顯示存儲器、并/串轉(zhuǎn)換電路和D/A電路等。顯示控制芯片采用HITACHI公司的HD63484-P8。這是一款典型的第二代通用型高級顯示控制芯片，具有以下特征：·豐富的畫圖命令，包括畫點、直線、折線、矩形、多邊形、圓/弧以及區(qū)域填充等。·可控制的顯示存儲器最大可達2M字節(jié)，字符RAM最大可達128K字節(jié)。畫圖速度快，畫圖命令可直接使用X-Y坐標，與存儲器物理地址的對應關系由硬件自動計算完成。·內(nèi)有16×16像素圖案RAM，在指定點畫圖符或者寫漢字均非常方便。·顯示屏幕可分為上、中、下三個顯示分區(qū)和一個窗口，其位置和大小可以

8、任意設定，還可以實現(xiàn)水平和垂直方向的平滑滾動。·圖形允許水平或垂直方向放大116倍。    HD63484作為標準的外部設備與MPU連接，占用兩個MPC的I/O空間。HD63484不具備指令存儲器，僅有一個很小的指令緩沖區(qū)16字 FIFO，8字讀，8字寫，因而不能對其進行獨立的編程控制，必須由其它芯片完成。高速的DSP可完成這一工作。DSP接收主機數(shù)據(jù)，根據(jù)需要控制 HD63484進行所需的顯示控制工作。因此，對HD63484的控制實際上也就變?yōu)榱藢SP的編程。DSP是通過發(fā)送命令和參數(shù)來實現(xiàn)對 HD63484的控制以HD63484指定的命令和參數(shù)的形

9、式的。另外，考慮到DSP I/O局部的工作電壓為3.3V，而HD63484工作電壓為5V，故在它們之間接了電平轉(zhuǎn)換芯片。顯示存儲器用于存儲經(jīng)HD63484處理后的數(shù)據(jù)，用一個字的相鄰兩位構(gòu)成一個像素的灰度數(shù)據(jù)，兩位共有四種組合，因而可構(gòu)成四級灰度，便于波形比擬。并/串轉(zhuǎn)換電路在點時鐘的控制下將顯存中的數(shù)據(jù)串行移出，經(jīng)過D/A電路轉(zhuǎn)換后送往顯示器。由于灰度較少，這里的D/A電路僅需進行兩位的D/A轉(zhuǎn)換；但同時又對速度要求較高，幫需高速的DAC才能滿足要求。本系統(tǒng)沒有采用專用的集成器件，而是利用根本數(shù)字及模擬器件構(gòu)成，防止了不必要的資源浪費，且效果良好。3 系統(tǒng)軟件的設計3.1 主機與顯示控制板通

10、訊的協(xié)議流程前端主機通訊流程如圖2所標，顯示控制板通訊流程如圖3所示。3.2 幀結(jié)構(gòu)及幀處理程序流程需傳送的幀可分為兩種：數(shù)據(jù)幀、控制幀數(shù)據(jù)幀用來傳輸波形的采樣數(shù)據(jù)，其根本結(jié)構(gòu)為：通道號 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)對于控制幀類型示波器，由于其顯示要求相對簡單，只要求能夠同時顯示兩路波形及簡單的菜單，故可對其顯示內(nèi)容進行分塊。每一模塊對應一自定義變量，主機只需修改相應的變量值，便可實現(xiàn)對顯示的控制。其根本結(jié)構(gòu)為：傳送數(shù)據(jù)長度總數(shù) 變量標號 變量值 變量標號 變量值 數(shù)據(jù)幀處理程序只進行數(shù)據(jù)的接收，并不進行任何顯示控制工作。控制幀處理程序根據(jù)主機所要求的顯示方式對各個變量進行修改，并驅(qū)動HD63484實現(xiàn)對屏幕的刷新。考 慮到本文系統(tǒng)所需漢字、字符較少，這里將漢字、字符統(tǒng)一按圖形處理，因