基于MSP430的手持式RFID讀寫器LCD接口設(shè)計
文章出處:http://m.overnightmodel.com 作者:潘盛輝,郭毅鋒,黃麗敏 人氣: 發(fā)表時間:2011年10月17日
引言
RFID技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于身份識別、防偽應(yīng)用、供應(yīng)鏈管理、公共交通管理、物流管理、生產(chǎn)線自動化與過程控制、容器識別等領(lǐng)域。根據(jù)不同的應(yīng)用要求,RFID系統(tǒng)的具體功能有所差別。而RFID卡(電子標簽)的信息顯示是讀寫器的主要功能之一 2,本課題研究的是通用的手提式RFID讀寫器,因而系統(tǒng)顯示器應(yīng)選用具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等優(yōu)點的液晶顯示器。
本文論述了RFID讀寫器中MSP430單片機與LCD模塊接口的硬件設(shè)計的方法,以及LCD顯示相關(guān)信息的軟件設(shè)計方法。
1 MSP430F149單片機性能特點
MSP430F149是TI公司推出的16位系列單片機,能驅(qū)動液晶多達120段,超低功耗使其在用電池供電的便攜式設(shè)備應(yīng)用中表現(xiàn)出非常優(yōu)良的特性,非常合適于手持式RFID讀寫器。片內(nèi)數(shù)控振蕩器可以調(diào)整MSP430F149單片機的工作頻率,以適應(yīng)不同外設(shè)的需求,提高了系統(tǒng)的利用效率;大容量的片內(nèi)存儲器使得系統(tǒng)在不需要外加存儲設(shè)備的情況下就能實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲,使得能夠設(shè)計出內(nèi)容豐富、美觀的手持式RFID讀寫器的LCD顯示界面。
MSP430F149含有P1、P2、P3、P4、P5、P6口等六個并行端口,各個端口都有豐富的功能及大量的控制寄存器供用戶操作。其中P1和P2各有7個寄存器用于引腳獨立控制,可用作I/O,且都具有中斷能力,每個信號都可作為一個中斷源。P3、P4、P5和P6端口可作為普通的I/O工作,能實現(xiàn)輸入、輸出功能和外圍模塊功能,相應(yīng)端口各有4個寄存器供用戶使用。設(shè)計中采用其中的3個I/O口,可以在不需要外擴設(shè)備的情況下,完成LCD顯示控制電路的連接,從而使硬件接口電路變得簡單,節(jié)省了外部資源且增強了系統(tǒng)抗干擾能力。
2 SED1335控制器的性能特點
SED1335控制器是一種寬工作電壓控制器(2.7 V~5.5 V),能在較高時鐘頻率下工作(一般為1 MHz~ 10MHz),訪問它時不需要判別其當前工作狀態(tài)。SED1335液晶控制器與單片機相接的控制信號主要有5個,分別是:
AD:輸入態(tài)SED1335寄存器選擇端。
/CS:輸入態(tài)$ED1335片選端,低電平有效。
/RD:輸入態(tài)SED1335讀操作信號端。
/WR:輸入態(tài)SED1335寫操作信號端。
D0-D7:數(shù)據(jù)總線。
SED1335控制器的工作時序如圖1所示。
要使SED1335能正確地控制LCD進行相關(guān)信(read)息的顯示,那么MSP430F149單片機必須給控制器正確的電平信號才能實現(xiàn),而且控制信號電平變化的時間以及順序必須滿足圖1的時序。
圖1 SED1335適配MSP430F149時序圖
3 LCD接口硬件的設(shè)計
根據(jù)手持式RFID讀寫器的低功耗要求,系統(tǒng)主控芯片選用具有超低功耗、強大處理能力、豐富的片上外圍模塊及多種存儲器形式的MSP430F149單片機,顯示設(shè)備選用DMF50840單色液晶顯示器,液晶顯示控制器采用SED1335.MSP430F149與SED1335及LCD模塊接口電路如圖2所示。
圖2 LCD接口電路
MSP430F149的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3分別與SED1335模塊的A0、CS、RD、WR引腳相連接,P4口與SED1335的數(shù)據(jù)總線進行連接。SED1335的行列驅(qū)動線、幀驅(qū)動線分別與LCD的對應(yīng)線相連接,并將SED1335的數(shù)據(jù)線與LCD數(shù)據(jù)線連接。單片機對SED1335的控制采用軟件模擬總線時序的方法,即對P3.0、P3.1、P3.2、P3.3的高低電平控制,可以實現(xiàn)LCD顯示控制。在此電路中沒有利用數(shù)據(jù)總線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送,數(shù)據(jù)的傳送直接通過'I/O口實現(xiàn),其接口信號組合功能如表1所示。
4 LCD接口軟件設(shè)計
RFID讀寫器需要顯示相關(guān)的數(shù)字、字母以及漢字內(nèi)容,需要對不同的顯示類型進行對應(yīng)編程,并進行子程序化,使程序具有通用和簡捷的特性,從而提高整個系統(tǒng)的執(zhí)行效率。
RFID讀寫器LCD接口程序應(yīng)包括單片機初始化、控制引腳時序電平模擬、LCD操作等子程序。接口軟件首先完成對主控芯片MSP430F149的初始化,其后是完成對總線時序的模擬。只有在正確的時序下,主控芯片才能對LCD進行正確的顯示控制[4]。
根據(jù)LCD接口的硬件連接,MSP430F149用作控制信號線的P3口實現(xiàn)模擬總線時序,時序如圖1所示,具體控制方法如下:
① 置P3.1為低電平0,保證$ED1335片選有效;
② 置P3.3和P3.2為高電平1;
③ 如為寫數(shù)據(jù),則將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)送P5口;如為讀數(shù)據(jù),則進行下面的步驟;
④ 如發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)為給LCD的控制信息,則置P3.0為高電平1;如發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)為LCD的顯示信息,則置P3.0為低電平0;使SED1335的A0滿足相關(guān)時序要求;
⑤ 如為寫數(shù)據(jù),則置P3.3為低電平0,使“寫”有效;如為讀數(shù)據(jù),則置P3.2為低電平0,使“讀”有效;
⑥ 恢復(fù)P3.3或P3.2為高電平1;
⑦ 最后復(fù)位A0.
按照以上步驟,向SED1335依次傳送初始化代碼初始化SED1335,使其能處于正常工作狀態(tài);只有控制器SED1335正確初始化后,才能控制LCD進行顯示。
完成以上步驟后,可以向LCD送數(shù)據(jù)完成顯示。由于顯示信息有數(shù)字、字母以及漢字等內(nèi)容,而不同類型的顯示內(nèi)容在LCD上所占用的格式是不同的,所以針對不同類型的顯示內(nèi)容需要編寫不同的顯示控制程序。為了便于使用,將其子程序化,在進行顯示前,首先判斷顯示數(shù)據(jù)的類型,并分別調(diào)用漢字、數(shù)字、字母的顯示子程序進行數(shù)據(jù)顯示。接口軟件程序流程圖如圖3所示。
圖3 接口軟件程序流程圖
另外,根據(jù)RFID讀寫器的功能要求,用戶顯示的具體內(nèi)容如RFID卡號等信息,將通過調(diào)用存放在FLASH存儲器中相應(yīng)數(shù)據(jù)的子程序來完成。
5 結(jié)束語
手持式RFID讀寫器LCD接口硬件采用模擬總線時序進行數(shù)據(jù)傳輸,節(jié)省了系統(tǒng)總線資源,使接口電路變得簡單。接口程序 采用C語言進行開發(fā),具有較好的可讀性和移植性,可以大大提高開發(fā)效率,縮短開發(fā)周期。應(yīng)用表明,該顯示接口具有低功耗特點,實現(xiàn)了顯示中英文字符以及其他符號的功能,滿足了讀寫器的操作菜單及射頻卡信息顯示的要求,為手持式RFID讀寫器提供了友好的人機交互接口。
參考文獻:
[1]郎為民.射頻識別(RFID)技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.6.
[2]蘆東聽,李強,柳長安.基于ARM的RFID閱讀器設(shè)計[J].微計算機信息,2006,(10—2):286-288.
[3]胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗單片機[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001.I1.
[4]秦龍.MSP430單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.11.
[5]吳平,龔彬,丁鐵夫.液晶顯示模塊和IkCSP430單片機在顯示終端上的應(yīng)用[J].液晶與顯示,2003.16(6):436-440