基于MCU应用的HMI在环境监测中的应用 点击:280 | 回复:0



平民化HMI

    
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发表于:2011-01-27 11:47:51
楼主
引言
  触摸屏是一种新型的电子输入设备,是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式,它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。将ARM Cortex-M3内核和TFT触摸屏结合在一起,以环境监控系统为应用,对ARM公司的Cortex-M3内核进行了分析,并研究了Cortex-M3内核驱动TFT液晶屏幕的可行性。
  1 系统工作原理
  无线环境监控系统总体的设计框图如图1所示。以基于第二代Cortex-M3内核的LPC1758为核心,以TFT触摸屏为显示和控制单元,以2.4 GHz无线模块为通信单元,合理移植μCOS-II系统,对环境参数进行监测和控制。


  2 硬件电路设计与实现
  2.1 电源方案
  硬件电路降压稳压电路采用降压稳压芯片SPXlll7-3.3 V。电路在启动过程中会产生较大的冲击电流,会对其他电路造成电磁干扰,系统在电源中增加容值较大的电解电容以满足系统中各项要求。降压稳压电路如图2所示。



  硬件电路升压稳压电路是为TFT液晶屏提供直流12 V电压驱动而设计的。该电路选用PT4102芯片,PT4102是一款由单节锂电池(持续电流)来驱动至多个串联LED的升压转换器,采用固定频率电流模式来调节LED电流,并通过一个外部电流监测电阻来测量此电流,95 mV的低反馈电压可降低功耗和提高效率,PT4102还含有电流限制以避免在输出过载时对器件造成损害。升压稳压电路如图3所示。


  2.2 MCU方案
  基于CorteX-M3的MCU选用的是荷兰Philips公司LPCI000系列的LPC1758。运行频率高达100 MHz,支持8个区域的存储器保护单元(MPU),高达512 KB片内FLASH程序存储器。增强型的FLASH存储器加速器使能高速的100 MHz操作,而无需等待状态(with zero wait states)。互连的多层AHB矩阵为每个AHB主机提供独立的总线。这种互连所提供的通信不会有仲裁延时分开的APB总线允许高吞吐量,几乎不会在CPU和DMA之间出现中止。
  系统采用12 MHz的无源晶振,为了保证晶振的谐振频率和输出幅度,在晶振的两个引脚上加入了两个22 pF的负载电容。在不影响电路正常工作的情况下,为了简化电路设计,没有将数字电路和模拟电路区分开来,VDDA与VDD直接相连、GNDA与GND直接相连。但是为了追求更优秀的模拟性能(ADC和模拟比较器模块),可以另外安排一路3.3 V电源,连接到VDDA和GNDA,使其与VDD和GND分开。LPC1758部分电路图如图4所示。


  系统采用如图5所示的RC复位电路。复位电路中的二极管是为了解决电源毛刺和电源缓慢下降等问题,而104电容可避免高频谐波对电路的干扰。


  2.3 TFT触摸屏方案
  TFT液晶显示方案包括触摸控制和液晶显示两个部分。为了保证显示的速度要求和系统的稳定性,触摸屏控制器选用的是TI公司的TSC20 46,该控制器为SPI接口,具有触摸中断功能,性价比很高。而液晶屏选用的是SPFD5408A,该屏幕为3.5英寸,具有高速8,9,16,18位并行接口。可以显示16位和18位的RGB色彩。当然也可以选用时下基于UART开发的液晶模块成品,集合了液晶驱动、图文处理和界面的设计。北京迪文科技有限公司已经先于飞利浦推出业内首款24位真彩色液晶触摸屏,已经广泛应用于诸多行业。这里着重介绍一下它的灵魂-超强核心模组H600。
 24位色TFT驱动,用户界面更加精彩;
 完全工业级标准设计,全金属屏蔽封装;
 -40/+85工作温度范围,不使用BGA封装器件,大大提高耐冷热冲击能力和抗震性能;
 最大支持1280×900 90Hz显示速度;
 3.3v内核电压,整机200mA工作电流,更好的抗干扰能力。



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