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VRS51L3074是Ramtron公司生產(chǎn)的一款運行速度可達40MIPS的單周期8051微處理器。VRS51L3074的存儲器子系統具有64 KB的Flash、4 352字節的內部SRAM，以及眾多的外設接口。VRS51L3074的高速增強型SPI接口速度為系統時(shí)鐘的1／2，而且具有多字節傳送、手動(dòng)片選和輸出下載脈沖的功能。這幾個(gè)功能對于直接利用SPI接口讀取串行Flash中的顯示數據，同時(shí)向LED顯示屏傳送至關(guān)重要。FRAM技術(shù)是Ramtron公司融合RAM和ROM的特性，開(kāi)發(fā)出的具有RAM的讀寫(xiě)速度、又能掉電保持的存儲器件。FRAM系列存儲芯片具有寫(xiě)數據無(wú)延時(shí)，抗干擾能力強，在3．3V 環(huán)境下FRAM讀寫(xiě)次數沒(méi)有限制，數據保存時(shí)間可達10～45年等眾多優(yōu)點(diǎn)。FRAM產(chǎn)品提供了多種接口(如I2C、SPI、并行接口)，多種容量 (4Kb、16 Kb、64 Kb、256 Kb、1 Mb等)，多種電壓級別的產(chǎn)品。FM25L256B是32K×8位、具有SPI接口的FRAM。由于SPI總線(xiàn)為四線(xiàn)制，具有SPI接口的FRAM構成雙端口RAM時(shí)，數據線(xiàn)和控制線(xiàn)的切換非常方便，所以使用FRAM成為構成大容量雙端口RAM的最佳選擇。 1 LED顯示屏控制系統對串行FRAM的要求 首先，對VRS51L3074控制的3個(gè)FRAM組成的數據處理系統與FRAM的連接關(guān)系進(jìn)行分析。圖1(a)為VRS51L3074和3個(gè)FRAM組成的數據處理系統。當進(jìn)行顯示數據處理時(shí)SPI總線(xiàn)為標準連接形式，即所有SPI接口芯片的SI、SO、SCK分別連接在一起；只有片選線(xiàn)分別與 VRS51L3074連接，對每一個(gè)存儲器的數據分別進(jìn)行讀寫(xiě)操作。而數據顯示時(shí)只需同步給定3個(gè)串行存儲器相同的起始地址，然后在SCK脈沖的作用下由串行FRAM存儲器的SO腳送入74HCl64，經(jīng)串并轉換后直接輸出到LED顯示屏。由于顯示數據直接由74HCl64旁路“DMA”至LED顯示屏，因此作為數據顯示控制的VRS51L3074不需要處理串行存儲器的輸出數據，也就是說(shuō)對3個(gè)串行存儲器只需要進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。具體電路框圖如圖1(b)所示。 
2 雙端口RAM模塊及LED顯示屏控制系統 圖2所示的串行雙端口RAM模塊是根據圖1中數據處理和數據顯示SPI的連接關(guān)系，外加總線(xiàn)開(kāi)關(guān)74HC245構成的。SPI接口的FRAM時(shí)鐘信號 SCK和數據輸入端SI共用，而由于驅動(dòng)LED顯示屏時(shí)3個(gè)片選信號要同時(shí)有效，數據輸出SO端(如圖1(b)所示，分別接3片74HCl64的輸入端) 也需要獨立控制，故需要由74HC245總線(xiàn)開(kāi)關(guān)實(shí)現在端口A(yíng)、B間切換的控制信號為8個(gè)(SI，1個(gè)；SCK，1個(gè)；CS，3個(gè)；SO，3個(gè))，使用2 片8總線(xiàn)數據開(kāi)關(guān)74HC245就足夠了。
圖3為由2個(gè)串行雙端口RAM模塊構成的LED顯示屏控制系統。工作時(shí)數據處理單片機與數據顯示單片機通過(guò)2條控制線(xiàn)進(jìn)行同步工作，其中數據處理單片機為主機，數據顯示單片機為從機。在實(shí)際應用中，可通過(guò)增加串行雙端口RAM模塊的數量，或增加74HCl64的級數來(lái)增加LED顯示屏的高度。LED顯示屏水平方向的長(cháng)度只與數據顯示單片機以及串行FRAM的SPI時(shí)鐘頻率有關(guān)，在SPI時(shí)鐘頻率為20 MHz時(shí)，水平方向的長(cháng)度可達2 048點(diǎn)。在雙向驅動(dòng)模式下，LED顯示屏的高度由串行雙端口RAM模塊的數量確定。水平方向的長(cháng)度在40 MHz時(shí)無(wú)灰度可達4 096點(diǎn)，在8級灰度情況下可達512點(diǎn)；而垂直方向3片FRAM經(jīng)74HCl64串并轉換后的3字節(共24位)，雙色點(diǎn)數=24÷2x16=192 點(diǎn)，單色點(diǎn)數=24×16=384點(diǎn)。
FM25L256B串行FRAM的讀寫(xiě)與串行Flash基本一致。最大的特點(diǎn)是寫(xiě)一個(gè)字節后不需要像串行Flash那樣查詢(xún)寫(xiě)操作是否完成，而是像順序讀操作一樣連續寫(xiě)；既不需要先擦除再寫(xiě)入，也沒(méi)有讀寫(xiě)次數的限制，完全可像RAM一樣使用。VRS51L3074的SPI接口速度為系統時(shí)鐘的1／2，一般 51單片機的SPI接口速度都是系統時(shí)鐘的1／4(沒(méi)有下載脈沖)，因此VRS51L3074的SPI接口的某些特性在LED顯示屏控制系統中有極為重要的作用。同樣，串行FRAM和VRS51L3074共同構成的雙端口RAM控制系統，可利用VRS51L3074的SPI接口非常方便地完成多字節讀寫(xiě)。 3 雙MCU共用雙端口RAM協(xié)同工作 首先，數據處理單片機在模塊O和模塊1中組織同樣的顯示數據，然后通過(guò)顯示控制端啟動(dòng)數據顯示單片機。數據顯示單片機對串行FRAM只有讀的權力，只能同時(shí)通過(guò)CSO片選模塊0或1中的3片FRAM，并通過(guò)SO端同時(shí)給模塊O或l中的3片FRAM送顯示數據的首地址；然后在SCK的作用下，模塊 O或1中的3片FRAM通過(guò)各自的SO端向對應74HCl64的SI端輸出顯示數據，同時(shí)由數據顯示單片機通過(guò)CS3端自動(dòng)產(chǎn)生LED顯示屏單元板所需的移位脈沖。在LED顯示屏一行顯示完成后，數據顯示單片機向數據處理單片機發(fā)出行顯示完成的狀態(tài)信號，同時(shí)等待數據顯示單片機發(fā)出繼續顯示的指令，當接收到繼續顯示指令后啟動(dòng)下一行的顯示。數據處理單片機可根據需要通過(guò)端口選擇讓數據顯示單片機顯示模塊O或1中的顯示數據，且單片機可在數據顯示單片機顯示的同時(shí)，處理雙端口RAM模塊1或O中的顯示數據。 結語(yǔ) 本文對LED顯示屏控制系統使用由串行FRAM存儲器組成雙端口RAM的硬件系統和控制方法進(jìn)行了初步的探討。這種雙端口RAM與傳統雙端口RAM的不同之處在于其端口的一端可讀寫(xiě)，而另一端只能讀。利用串行FRAM組成雙端口RAM具有控制線(xiàn)少、容量大及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在讀寫(xiě)速度要求不是很高的情況下有著(zhù)良好的應用前景。 參考文獻 1. 靳桅.鄔芝權.肖波 基于單片機IAP技術(shù)的LED顯示屏控制系統 [期刊論文] -單片機與嵌入式系統應用2007(5) 2. 諸昌鈐 LED 顯示屏系統原理及工程技術(shù) 2000 3. 王飛.靳桅.鄔芝權 LED大屏幕輸出電路的優(yōu)化設計 [期刊論文] -液晶與顯示2008(1) 作者：西南交通大學(xué) 靳桅 李騏 鄔芝權 來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C與嵌入式系統應用 2008 (12) |
