一种RS485接口多国语言LCD12864显示器的设计

2020-02-03赵建新

电子技术与软件工程 2020年19期

赵建新

（哈尔滨华德学院黑龙江省哈尔滨市 150025）

RS485 通信标准自从上世纪80年代以来，以其传输距离远、抗干扰能力强、布线成本低等优点，在工业控制领域中得到了广泛应用[1]。工业领域中的PLC、变频器、电能表等设备大多采用RS485 通信标准，为了方便用户实时监测这些设备的状态信息，设计了一种RS485 通信标准的显示屏，可以读取工控设备的状态信息并实时显示到显示屏上，在工控领域有着广阔的应用空间。

1 系统硬件设计

系统硬件组成框图如图1所示。

如图1所示，工控设备通过RS485 接口把数据传输至MCU，MCU 将数据解包后，得到需要显示的数据，如果数据中包含文字则会从字库芯片中查找字模，最后将数据显示到12864 液晶屏上[2]。

1.1 MAX3485通信芯片

MAX3485 是MAXIM 公司生产的一款3.3V 供电的RS485 电平收发芯片，静态电流仅300uA，最高可达到2.5Mbps 传输速度，使用广泛。MAX3485 应用电路如图2所示。

MAX3485 的2 脚和3 脚是使能管脚，低电平为接收状态，高电平为发送状态，因此2 脚和3 脚可以短接，仅需MCU 一个IO口即可控制。

1.2 STC12LE5A60S2单片机芯片

STC12LE5A60S2 是STC 公司生产的一款3.3V 供电的单时钟/机器周期（1T）的MCU芯片，指令集和管脚兼容传统8051单片机（如图3所示），速度比传统51 单片机快6～12 倍，在工业控制，强干扰场合比较适用。

本系统运行中涉及到字库读取、字模运算等操作，对MCU 运算性能要求高，因此速度快性能强的STC12LE5A60S2 是系统正常工作的保障。

1.3 GT30L24A3W字库芯片

本系统选用GT30L24A3W 为字库芯片，2.7～3.6V 供电，功耗低，SPI 串行总线接口，操作方便。该字库芯片内建12*12、16*16、24*24、32*32 点阵字库，支持GB18030 简繁体汉字、JIS0208日文字符集、KSC5601 韩文字符集等180 国外文字符，并且兼容以上各种文字的Unicode 字符集。横置横排的字模排列格式[3]。用户通过字符内码，计算出该字符所对应点阵在芯片中的地址，然后可以从该地址连续读出字符点阵信息。

片选输入（CS#）：CS#的下降沿为串行数据传输开始信号，传输期间必须保持低电平，两条指令之间为高电平。

串行数据输出（SO）：数据从芯片输出，在时钟的下降沿移出。

串行数据输入（SI）：数据从串行输入芯片，在时钟的上升沿移入。

串行时钟输入（SCLK）：数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。

总线挂起输入（HOLD#）：该信号变低电平并且SCLK 信号为低电平时，进入挂起状态；该信号变高电平并且SCLK 信号为低电平时，结束挂起状态。

表1：GT30L24A3W 指令参数表

图1：系统硬件电路框图

图2：MAX3485 应用电路图

图3：STC12LE5A60S2 管脚图

1.4 LCD12864液晶屏

本系统选用深圳晶联讯电子有限公司生产的JLX12864G-1503型号的液晶屏，使用方便，显示清晰，广泛应用于人机交互面板。

JLX12864G-1503 液晶模块选用矽创公司生产的ST7567 驱动IC，功能强，稳定性好，接口丰富，可以采用4 线SPI 或并口连接外部MCU（6800 时序和8080 时序可选）。

图4：系统整体运行流程图

2 软件部分设计

2.1 串口超时接收

工业领域中的PLC、变频器、电能表等设备通信协议一般为MODBUS 协议，这种协议没有包头包尾作为标志，不知道该帧是否接收完成，一般采用超时方式。接收超时应根据自己实际应用加入，现在大多数都是硬件中断接收，一进中断就将数据拷到接收缓存中，等有空再处理这些数据就可。但是如果利用循环查询时，最好加入超时，让接收函数能够在一段时间内持续检测是否有数据过来。

大部分串口应用程序都是以一字节为单位传输，当检测到特定字符（如换行）才判定一帧数据结束。这样做的问题在于一旦特定字符受干扰丢失，会导致MCU 误判。该系统需要以帧为单位传输数据，只要字符与字符之间间隔超过一定的时间，那么就判定这一帧数据结束。