1 引言

汽車儀表是駕駛員與汽車進行信息交流的重要接口，為駕駛員提供汽車運行參數、故障等信息，使駕駛員可以方便、全面地掌握汽車運行狀態，有利于提高駕駛的舒適性和安全性。隨著汽車工業的蓬勃發展，汽車的附屬功能越來越豐富，汽車儀表需要顯示的內容也越來越多。薄膜晶體管液晶顯示器（TFT—LCD）是數字終端顯示最理想的顯示器件之一，而將液晶顯示技術應用于現代汽車儀表，構建全液晶顯示車載交互式信息系統已成為汽車儀表系統發展的必然趨勢。目前，豐田、福特、奧迪等汽車生產廠家已經推出了帶有全數字液晶儀表的車型。

本文基于ADI公司的DSP芯片ADSPBF536和SHARP公司的液晶模塊LQ104V1一DG52，設計了液晶顯示車載信息系統，給出了總體設計方案并設計了DSP芯片與液晶模塊的接口電路，編寫了液晶顯示、flash等模塊的驅動程序，分析了液晶模塊控制信號時序波形，進行了汽車信息顯示實驗。實驗結果表明，液晶屏顯示內容清晰、穩定，達到了設計要求。

2 硬件設計

2.1 系統總體設計

如圖1所示，車載信息系統主要包括主控制芯片、帶觸摸屏的LCD數字儀表、外擴SDRAM芯片、外部FLASH芯片以及分布在CAN總線上的不同節點，這些節點就是分布在汽車上的分控制器。

圖1 總體結構框圖

2.2 主控制芯片

TFT-LCD需要控制信號按照一定的控制時序進行驅動一種成本較高的驅動方案是用單片機、SRAM和專用液晶驅動芯片組合構成系統驅動液晶屏。為降低液晶屏驅動成本，本方案選用ADI公司的Blackfin系列DSPADSP—BF536作為系統的主控芯片。Blackfin系列處理器是ADI和Intel公司聯合開發的微信號架構（MSA）DSP，它將一個32位RISC型指令集和雙16位乘法累加（MAC）信號處理器功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在了一起。BF536作為Blackfin系列DSP中的一員，具有高達400MHz的主頻，內核供電電壓低至1.2V；具有3個16位MAC，2個40位ALU，4個8位視頻專用ALU；擁有高達102kB的片內存儲器，包括16kB指令SRAM／Cache、48kB指令SRAM、32kB數據SRAM／Cache和4kB中間存儲器。

BF536還擁有豐富的外設資源，包括10／100以太網MAC接口；CAN2.0B接口；一個SPI接口；TwI接口控制器；并行口（PPI），支持IUT-R656視頻模式；全同步串口SPORT；2個UART口；12通道DMA控制器，包括兩個存儲器到存儲器DMA通道。

2.3 LED接口電路設計

本系統所選用的TFT-LCD是SHARP公司的LQ104V1DG52，具有26.5cm（10.4in）顯示尺寸，640×480分辨率，18位數據信號位（RGB每種顏色6位），26萬色。本方案利用BF536的PPI外設與液晶屏之間接口。BF536的PPI外設有20個引腳，每個時鐘周期可完成16位數據的收發，而液晶屏的數據寬度為18位，設計中將PD接到BEo]，PD接到RE0]，實現了數據寬度的匹配。PPI—CLK引腳外接25MHz有源晶振，3個同步幀輸出引腳FS1、FS2、FS3分別接LCD的Hsync、Vsync、ENAB引腳，并使ENAB控制信號置低。為增強信號驅動能力，在BF536的PPI外設與液晶屏之間用SN74AHC245橋接。

另外，為液晶屏配備了四線電阻式觸摸屏，在實現顯示功能的基礎上增加了觸摸控制功能。由于BF536沒有ADC外設，所以選用TI公司生產的觸摸屏驅動芯片ADS7846來實現觸摸屏驅動，ADS7846將觸摸屏信號送至BF536的SPI外設。

BF536與液晶屏的接口電路如圖2所示。

2.4 SPIFLASH

ADSP-BF536沒有片內FLASH，需要外接FLASH芯片實現程序的固化和引導程序的存儲。BF536程序加載模式多達7種，本系統選用SPIMaster方式，即系統復位后，通過SPI接口從串行FLASH加載程序至RAM。FIASH芯片選用ST公司的M25P64，它是SPI接口的串行FLASH，具有64Mbit存儲容量，SPI時鐘頻率最高可達5OMHz。采用SPI接口的FLASH芯片面積小且與BF536接口簡單，減小了電路板設計的難度，其缺點是采用串行傳輸機制，在傳輸數據量較大時速度較慢。

2.5 外擴SDIM

要使液晶屏的顯示穩定就需要對液晶屏按時序循環發送顯示數據，即進行掃屏操作。一般做法是在存儲器內開辟一定空間暫存顯示數據，然后將此空間內的數據循環向液晶屏發送。一般微處理器片內的RAM都很小，無法為高分辨率的LCD提供顯示數據緩存區，這就需要外擴RAM。

相比于SRAM，SDRAM存在存取速度慢、需要對數據不斷進行刷新及控制信號復雜的缺點；但SDRAM容量一般較大，價格便宜。另外，ADSP—BF536片內帶有SDRAM控制器，可以實現SDRAM的復雜邏輯控制，設計者只需要對該寄存器模塊正確配置后，就能像訪問片內RAM一樣訪問它，故本系統選用Micron公司的SDRAMT48LC32M16A2作為外擴存儲器完成顯示數據的暫存。該芯片具有512Mbit的存儲容量，最高可達133MHz的時鐘頻率。