來源：eetasia
In today‘s increasingly complex embedded systems, a user interface is a necessity rather than a convenience. To facilitate this design requirement, engineers must first determine the complexity of the interface, which can range from a simple LED to more complex character or graphic LCDs.
在現(xiàn)今日益復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)中，用戶界面是一種必需的而不是便利的產(chǎn)品。為了使這種設(shè)計需求容易實(shí)現(xiàn)，工程師們必須首先確定其界面的復(fù)雜性，即能夠覆蓋從簡單的LED到更復(fù)雜的字符或圖形LCD。本應(yīng)用描述了MAXQ2000微控制器對于驅(qū)動簡單和復(fù)雜用戶界面達(dá)到理想化的過程。
LED－一種簡單用戶界面
最簡單的應(yīng)用可能僅需顯示狀態(tài)信息的開/關(guān)型LED。在這種情況下，通過通用的能發(fā)送或接收需要照亮LED的所需電流的I/O引腳就能直接控制LED，該電流一般在2mA到10mA之間。為了確定微控制器的發(fā)送/接收電流特性，我們應(yīng)從數(shù)據(jù)手冊查找VOH 或 VOL值。通常這些值是在特殊條件下給出的，而對于較高或較低電流可能需要補(bǔ)償這些值。
圖1顯示了一種常用于微控制器如MAXQ2000中的LED電路。這種情況下，電阻R必須限制LED的電流是4mA。為了計算R的阻值，通常假定在電路接通時LED壓降是2.0V（通過查LED的數(shù)據(jù)手冊確定此值）。MAXQ2000的低輸出電壓指定為最大0.4V。所以，電阻一端的電壓是2.4V。利用歐姆定律得：
R = (3.3V - 2.4V)/4mA = 225Ω
圖1 與MAXQ2000微控制器連接的LED電路圖更多信息量和更復(fù)雜的用戶界面雖然LED提供了簡單狀態(tài)信息，但是許多新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計需要一個更復(fù)雜的且信息量更多的用戶顯示界面。系統(tǒng)狀態(tài)、用戶設(shè)置、測量值和其它類型的數(shù)據(jù)都很難與簡單的LED進(jìn)行通信。設(shè)計者面對這種更廣泛的信息要求開發(fā)了一些有效的選擇界面，包括圖形和字母數(shù)字式LCD。
首先考慮的是LCD驅(qū)動器。一個基本微控制器允許通過串行或并行接口連接一個外部LCD驅(qū)動器。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠很快地在一個現(xiàn)成的對嵌入式軟件或系統(tǒng)原理進(jìn)行很少重復(fù)工作的設(shè)計中添加一個LCD。然而，有一點(diǎn)要注意，即外部LCD驅(qū)動器在利用有用的微控制器資源的同時，可能會增加電路板的大小和成本。
新型微控制器家族，如上面所述的MAXQ系列，提供了一個集成的LCD驅(qū)動器。這種設(shè)計有許多優(yōu)點(diǎn)，包括減少資源消耗、較小的電路板空間、較少的元器件和較低的功耗。
針對嵌入式系統(tǒng)選擇LCD時，有一些因素要考慮。其中最重要的是字符或符號的顯示總數(shù)。這個數(shù)字直接決定所需LCD碼段的總數(shù)。LCD上每個字符通常由7到14碼段組成，并且微控制器的LCD驅(qū)動器控制其每個碼段。例如，如果應(yīng)用需要顯示時間，則LCD將在小時和分鐘字符之間需要四個數(shù)字字符和一個冒號。對于冒號需要使用一個單一碼段。除了這種基本的LCD顯示，許多LCD制造商在滿足特殊應(yīng)用需求的設(shè)備中開發(fā)常規(guī)的LCD版本。血壓檢測儀能夠利用心臟符號顯示心跳情況。這種特殊的符號也能利用單一碼段驅(qū)動器顯示。當(dāng)人們明白這些原理時，就可以利用有限的碼段很容易地開發(fā)出復(fù)雜的用戶界面。
另一個重要的設(shè)計考慮是微控制器支持的LCD占空比。多路占空比要求實(shí)際應(yīng)用支持多種顯示。MAXQ2000集成微控制器支持靜態(tài)、1/2、1/3和1/4占空比，允許36和132 LCD碼段的顯示。在其靜態(tài)占空比中，每個LCD碼段由微控制器上的LCD引腳直接驅(qū)動。因此，在靜態(tài)模式下其碼段總數(shù)可能等于有效的碼段引腳數(shù)（MAXQ2000-RAX上是36引腳）。對于多路占空比，在微控制器中LCD控制器驅(qū)動每個時鐘周期的多路碼段。結(jié)果，與靜態(tài)顯示相比，多路顯示可能獲得一個失真的視頻圖像，因?yàn)槊總€碼段僅僅被其每個顯示周期的一部分照亮。然而，這種顯示質(zhì)量能夠利用對比度控制來調(diào)節(jié)。在多路占空比操作中，分母表示在單一周期中驅(qū)動COM的引腳數(shù)。例如，MAXQ2000中在1/4占空比模式下COM引腳數(shù)是4（分母），留下33個總碼段引腳。微控制器支持的總碼段數(shù)增加到132碼段。考慮到這些因素，一個復(fù)雜的用戶界面其實(shí)很簡單地就開發(fā)出來了。
當(dāng)8位和16位微控制器的應(yīng)用擴(kuò)展到更復(fù)雜的控制應(yīng)用領(lǐng)域中時，通常需要在用戶界面上顯示更復(fù)雜的或用戶友好的信息。在現(xiàn)今的汽車電子儀表、醫(yī)療設(shè)備和安全裝置中這是特別真實(shí)的情況。認(rèn)識到這些應(yīng)用的趨勢后，滿足這些界面需求和提供給設(shè)計者在各種各樣的設(shè)備中靈活選擇界面的微控制器無容置疑地將節(jié)省了設(shè)計時間和精力。其好處顯然是在較短時間內(nèi)提供了更多特殊應(yīng)用產(chǎn)品的市場。
