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1 引言 信號源作為一種基本電子設備無論是在教學、科研還是在工程技術保障中，都有著廣泛的使用。隨著科學技術的發展和DDS技術的成熟，基于DDS的任意波信號發生器已成為信號源的主流。目前DDS任意波信號發生器廣泛使用中文液晶顯示器已成為一個趨勢。 本文以Hynix公司生產的HMS30C7202工業級處理器作為控制器，以矩陣鍵盤作為輸入設備，以AMPIRE公司生產的AM-320240LTNQW-00H TFT LCD顯示屏作為顯示輸出設備，研究設計了相應的硬件電路與顯示驅動程序，在此基礎上完成了人機交互中英文顯示系統的設計。 2 顯示系統總體方案設計 顯示系統由硬件和軟件兩部分構成，如圖1、圖2所示。 圖1 系統硬件總體方案構圖 圖2 系統軟件總體框圖 硬件部分以HMS30C7202微處理器為核心，FLASH和SDRAM作為存儲設備，從矩陣鍵盤接受輸入，并在LCD上顯示相應內容，同時通過UART與DDS信號源進行通訊。存儲系統中的FLASH用來固化程序及保存波形數據和系統參數；SDRAM是系統上電正常運行后的代碼和數據載體。 軟件部分又可分成底層驅動程序和上層控制程序兩部分。底層驅動包括設置系統模式和時鐘，初始化存儲器，代碼拷貝，初始化LCD控制器，中斷控制器和UART控制器等。上層控制程序不斷查詢是否有鍵按下。若有鍵按下，則執行相應的任務，LCD顯示相應內容；同時若需要，通過UART向DDS信號源發出控制命令。 3 LCD驅動電路組成 HMS30C7202本身集成LCD控制器，支持STN和TFT LCD液晶屏。AM-320240LTNQW-00H TFT LCD顯示屏接口共有54個引腳，它和LCD控制器的連接方法如圖3所示。 圖3 LCD硬件接口電路圖 4 軟件系統設計 DDS任意波信號發生器人機交互系統中的LCD顯示包括漢字和字符的顯示、位圖的顯示以及窗口的顯示。 4.1 漢字和字符的顯示 由于標準字庫太大，而DDS任意波信號發生器LCD顯示的字符只占很少的一部分，因此需要自己制作一個字庫。結合LCD顯示屏的大小，漢字字符采用16*16點陣，英文字符和數字采用12*24點陣。為了軟件操作上的方便，漢字字庫和英文字庫相互獨立。漢字字模和英文字模的定義如下。 所有漢字字模數據構成數組HZFONT DDSHZTable[],所有英文和數字的字模數據構成數組YWFONT DDSENTable[]，這就是DDS任意波信號發生器自己的字庫。顯示時，首先找到當前要顯示的字符在字庫中的位置，然后通過顯示算法將字符在LCD 上顯示出來。 4.2 位圖的顯示 位圖的顯示用于DDS任意波信號發生器顯示開機畫面或波形圖像。其實現方法是將開機畫面對應的位圖圖像轉化成320*240格式的數據，放在數組const char gImage_hello[153600]中，然后將數組起始地址直接賦給LCD顯存開始地址就行了。當顯示比LCD畫面小的位圖時，則要定位該位圖在LCD屏中的顯示位置，然后通過一定的算法顯示出位圖圖像。 4.3 窗口的顯示 DDS任意波信號發生器窗口的顯示內容如圖4所示。窗口大致分三個區，一區為左上角的波形顯示及說明區，用來顯示各種波形或操作提示信息；二區為右邊和下邊的功能菜單區，用來設置參數和進行波形調制；三區為中部的參數菜單顯示區，用于顯示波形和調制參數。 圖4 DDS任意波信號發生器窗口顯示 為了有效管理窗口顯示，給窗口定義了結構體。 菜單分兩種，一種是功能菜單，如圖4中的頻率菜單、調制菜單。這種菜單只要求顯示菜單名，則對應Menu結構體中的ParaFlag=0。另一種菜單為參數菜單，見圖4中的參數菜單顯示區。每個參數菜單有一個參數名和一個參數值，則對應Menu結構體中的ParaFlag=1，Text指向參數名字符串，pData指向參數值字符串。 4.4 鍵值處理及LCD顯示模塊 DDS任意波信號發生器的上層控制程序的主體就是鍵值處理及LCD顯示模塊，其軟件流程圖如圖5所示。它主要完成三方面的功能。（1）按了不同的波形鍵。由于各種波形的形狀、參數種類和個數不盡相同，當按了波形鍵且和上一次按的波形鍵不一樣時，LCD要刷屏并顯示當前波形窗口。（2）按了設置參數鍵。這一般用來修改波形參數或系統參數。LCD必須提供編輯框或選擇框，動態顯示鍵盤輸入的數字和單位。對一些需要保存的參數，則還要將這些數據保存在FLASH中。（3）按了輸出鍵。LCD不需要修改顯示畫面，HMS30C7202通過串口向DDS信號源發送命令控制字。 圖5 鍵值處理及LCD顯示模塊軟件流程 另外為了提高LCD的換屏速度，在換屏顯示時并不是更新所有內容，而是只有當前操作修改了哪些參數，LCD才更新顯示哪一塊內容。 5 結論 本文設計的DDS任意波信號發生器人機交互系統已在實際硬件環境中調試通過。LCD顯示畫面簡潔，操作簡單直觀。同時若要修改菜單內容，調整菜單顯示位置，只需修改窗口結構體變量的值，無需修改程序代碼，軟件系統易于擴展和移植。 本文作者創新點：采用先進的HMS30C7202 ARM處理器和高性能的M-320240LTNQW-00H TFT液晶屏，設計了一個DDS任意波信號發生器的人機交互系統。該系統實現方法簡單，操作簡便，界面顯示直觀，且易于移植和擴展。 |
