基于LPC2478的LCD显示在注塑机系统中的应用

孙静晶，李 丹

（鹤壁汽车工程职业学院，河南 鹤壁 458030）

基于LPC2478的LCD显示在注塑机系统中的应用

孙静晶，李 丹

（鹤壁汽车工程职业学院，河南 鹤壁 458030）

介绍一种基于LPC2478控制的TFT-LCD显示的设计方法。以工业屏HSD0841ISN1-A液晶显示模块为例，实现了LPC2478与HSD0841ISN1-A的硬件接口电路设计和软件设计。结合注塑机系统需求自定义通信协议和显示方式，把该模块成功地应用于注塑机的人机界面中，具有可靠性高、实时性好的优点。同时，友好的人机界面能满足客户的使用要求，在实际的注塑机系统中取得了很好的效果。

LPC2478；TFT-LCD；HSD0841ISN1-A；注塑机

注塑机控制系统由下位机控制器和上位机人机操作界面两部分组成。下位机主要完成信号的采集、处理和输出；上位机人机界面负责操作人员与系统的交互，完成工作状态显示和工艺参数修改等功能［1］。因此，良好的人机交互界面是非常必要的。通过人机界面实现用户自行设定工艺参数、存储管理、实时显示注塑机所处的工作模式以及报警管理［2］。所以人机界面的实时性、简便性以及扩展性要求很高。同时，注塑机系统的使用环境非常的恶劣，对其电脑的软件及硬件设计要求提出了更高的要求。恩智浦LPC2478微控制器的半导体设计，内核是供电的ARM7TDMI-S，是一个范围广泛的高度集成的微控制器［3］。LPC2478芯片内部集成了LCD接口，它的工作范围为-40～+80℃，其宽温的特点特别适合工业领域［4］。因此，本文使用工业级芯片LPC2478驱动HannStar HSD0841ISN1-A 800×600的TFT-LCD显示器。

1 系统总体结构设计

注塑机上位机的系统结构包括CPU（LPC2478）、800×600的TFT-LCD显示器、存储器、按键键盘、串口通信以及USB接口等，系统总体结构框图见图1。

图1 注塑机上位机系统框图

1.1 LPC2478的LCD控制器简介

LPC2478是恩智浦公司生产的微处理器，该微处理器具有2条ARM高速总线（AHB）的基于闪存的ARM7的微处理器。双AHB总线可使芯片对多个高带宽外设同时操作。LPC2478具有512 kB 闪存，可支持128位访问，内建的存储器加速单元能使系统以串口方式直接从闪存全速运行，最高运行速度可以达到72 MHz，能够满足显示时速要求［5］。该芯片片上资源丰富，片内具有LCD接口， LPC2478的LCD控制器由控制寄存器组、专用DMA、视频信号处理单元和时序发生控制单元组成，显示分辨率最高支持1024×768［6］，其内部结构如图2所示。

图2 LCD控制器内部结构

1.2 HSD084ISN1-A TFT液晶屏幕简介

HSD084ISN1-A是一种彩色有源点阵TFT-LCD，它采用非结晶硅TFT作为开关器件。整个模型由TFTLCD面板、1个驱动电路和1个背光系统组成。这款TFT-LCD有1个8.4寸（对角测量）的有源显示区域，具有SVGA分辨率。具体像素格式如图3所示。像素格式决定了汉字与字符的取模方式只能是从左到右、从上到下、横向8点左高位。

图3 HSD084ISN1-A像素格式

1.3 自定义显示电路与控制电路通信协议

根据注塑机系统上位机与下位机收发的数据量要求，本系统通信包数据格式采用定长数据包，1个数据包4个字节。地址部分高字节高4位恒为1010（0xa），作为起始标志，高字节低4位用BCD码表示地址的百位，低字节高4位用BCD码表示地址的十位，低字节低4位用BCD码表示地址的个位。例如：地址部分为0xa3、0x28，其中a为起始标志，地址为328。数据部分高字节高4位用BCD码表示数据的千位，高字节低4位用BCD码表示数据的百位，低字节高4位用BCD码表示数据的十位，低字节低4位用BCD码表示数据的个位。例如：数据部分为0x53、0x28，表示数据为5328。通信数据包格式如图4所示。

图4 通信数据包格式

2 LPC2478与HSD084ISN1-A的接口电路

本文选用LPC2478作为CPU来驱动液晶屏幕，提供16位的并口数据接口，通过LPC2478内嵌的LCD控制器来控制屏幕的显示。其接口电路如图5所示。

图5 LPC2478与HSD084ISN1-A的接口电路

其中LPC2478作为CPU，74LVCH162245的作用是电平转换、总线隔离以及增强总线的驱动能力。通过控制LPC2478的引脚控制LCD背光电路，采用定时器中断方式计时，当持续3 min键盘无人操作时，系统自动关闭背光，以达到节能及延长屏幕使用寿命的目的。

3 软件设计

3.1 LPC2478关于LCD驱动寄存器设置

系统首先需要对系统时钟、锁相环、SDRAM、EMC、串口以及中断进行配置［7］。在LCD显示字符、汉字和图像之前需要首先对LPC2478的引脚进行配置，使之处于LCD驱动功能［8］。其次对LPC2478的一些寄存器进行配置。LPC2478驱动屏幕HSD084ISN1-A的相关寄存器配置见表1。

3.2 HSD084ISN1-A液晶屏幕上字符和汉字的显示

HSD084ISN1-A有24个引脚用于控制LCD上一个像素点显示的颜色，可以显示224-1种颜色，本文采用5∶6∶5模式（格式为R5∶G6∶B5），只用了16位控制颜色就可以显示出65535种颜色。某一点的颜色取决于写入LCD缓冲位置的16位颜色值［9］。经过上述步骤对LPC2478进行初始化之后，就可以在LCD屏幕上显示字符或汉字了。本文根据注塑机系统的需要，汉字选择使用24×24的点阵，字符选择24×12的点阵。取模方式以及具体显示方式由HSD084ISN1-A的像素格式决定。其中显示24×24点阵汉字的流程图如图6所示。其中i控制24行，k控制每行显示3个字节的数据，j控制每个字节的8个位。p_start表示指向汉字取模数组的指针。

表1 LPC2478驱动HSD084ISN1-A的相关寄存器配置

3.3 注塑机系统中HSD084ISN1-A的显示

注塑机系统中液晶显示器用来实时显示智能控制器的工艺参数、工作状态和操作提示［10］。其显示的菜单可大致分为参数设定屏、监视屏以及管理屏。参数的设定由面板的操作按键完成。HSD084ISN1-A最多可以显示825个24×24点阵的汉字，而实际应用中要求实时显示，处理器的程序存储器也是有限的，所以必须设计合理的显示方式。本系统采用表格编码索引的方式，一个汉字或字符用3个字节登记记录。第1个字节用于区别汉字、字符和空格，0x80表示汉字，0x00表示字符，255表示空格。第2字节表示显示颜色的编号，如果第1个字节为255，则第2个字节表示空格的个数。第3个字节表示汉字或字符的编号。例如： 0x80，0x05，18，则表示显示颜色编号为0x05、汉字编号为18的汉字。一个汉字按2个字符计算，达到66个字符时换行，即可在一个屏幕中显示不同的内容，利用键盘切换可显示不同屏幕的内容，从而满足注塑机系统的显示要求。本文采用Keil MDK作为编译器进行编程。部分显示结果如图7所示。其中图7a显示的是开模/关模有关的压力、速度、位置等参数的设定，图7b显示的是对工作状态、警告、注塑机动作画面等的实时监控。

图6 显示24×24点阵的汉字的流程图

图7 部分显示效果图

4 结论

本文详细说明LPC2478微处理器芯片的LCD控制器驱动HSD084ISN1-A TFT液晶显示的寄存器设置，并实现了LPC2478与HSD084ISN1-A的接口电路设计以及汉字或字符的显示。通过自定义通信协议和显示方式，结合注塑机的人机界面显示要求，实现了TFT液晶显示在注塑机系统中的应用。该产品已在实际生产中获得了应用，结果表明基于LPC2478与HSD084ISN1-A的液晶显示实时性与稳定性均能满足实际需要，具有实际应用意义。

［1］ 洪晓静.注塑机控制系统的研究与设计［D］.合肥：合肥工业大学，2013.

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（编辑 心 翔）

GLOBALFOUNDRIES推出全新的12nmFinFET技术；增强下一代汽车电子

GLOBALFOUNDRIES(GF)计划推出一款全新的12nm领先性能（ILLP）FinFET(鳍式场效应晶体管）半导体制造工艺，该技术有望为GF当代的14nmFinfet产品提供更好的密度和性能提升，满足从人工智能和虚拟现实到高端智能手机和网络基础设施的最苛刻的计算密集型应用的处理要求。

该新的12LP技术在电路密度方面提供了15%的提升，并将当前市场上的超过16/14nmFinFET解决方案性能提高了10% 以上，这使得12LP能够与其他12nmFinFET铸造产品充分竞争。该技术利用GF在美国纽约州萨拉托加县Fab8的专长，其14nmFinFET平台自2016年初开始量产。

世界正在前所未有地过渡到一个相互联系的情报时代，这种新的12LP技术提供了必要的性能和密度改进，以帮助我们的客户在系统级别上继续创新，因为它们可以从高端图形和汽车到工业应用程序提供实时连接和边缘处理。

——GF CEO sanjay Jha

除了晶体管级别增强之外，12LP平台还将包括专为汽车电子和RF/模拟应用而设计的新的以市场为中心的功能——业内增长最快的领域之一。

在车辆安全和自动驾驶中的新兴汽车应用需要组合处理能力和极高的可靠性，12LP平台在2017年第四季度计划提供Fab8汽车二级认证。

一个新的RF产品扩展了12LP平台，用于RF/模拟应用如在6GHz以下无线网络中的优质收发器。12LP为RF芯片架构提供了逻辑和存储器中最佳的缩放，主要是数字化及较少的RF/模拟内容。

GF的新型12nmFinFET技术补充了其现有的12nmFDSOI产品12FDXTM,虽然一些应用需要FinFET晶体管的无与伦比的性能，但许多连接器件需要高集成度和更高的性能与功耗灵活性，FinFET在成本上无法实现。12FDX为下一代连接的智能系统提供了一条替代路径，能够实现10nmFinFET的性能，具有比当代FinFET产品更好的功耗，更低的成本和更好的RF集成。

（信息来源：2017.9.23 Green Car Congress） 戴朝典编译

Application of LCD Display in Injection Molding Machine System Based on LPC2478

SUN Jing-jing，LI Dan
（Hebi Automotive Engineering Professional College，Hebi 458030，China）

A design method for TFT-LCD display based on the control of LPC2478 is introduced. Taking HSD0841ISN1-A TFT-LCD as an example， the design of hardware interface circuit and software between the LPC2478 and HSD0841ISN1-A are realized. Combined with the requirements of the injection molding machine system， the communication protocol and the display mode are set up. The module is successfully applied to human-machine interface of the injection molding machine， and possesses high reliability and good real-time advantages. Its user-friendly interface can meet requirements of customers， and incurs very good results in actual usage.

LPC2478；TFT-LCD；HSD0841ISN1-A；injection molding machine

U463.6

A

1003-8639（2017）11-0055-04

2017-01-10

职教师资培养资源开发项目（vtne026）

孙静晶（1986-），女，河南新乡人，助教；李丹（1985-），女，河南鹤壁人，硕士，助教。