基于MSP430的手持式RFID讀寫器LCD接口設(shè)計

文章出處：http://m.botanicstilllife.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(biāo)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(dá)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行對應(yīng)編程，并進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。

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