CH452在ARM控制系統中的應用

引言

在原有的測控系統中，通常不僅需要顯示其工作狀態或測量的數據，而且要管理鍵盤，若采用常規的顯示方式，則需用的元器件多且控制復雜，從而導致系統可靠性降低，成本增加。尤其在繁忙數據處理任務系統中的處理器不堪重負。因此，本文介紹一種基于ARM處理器的智能測量系

統的接口技術[1-3]。該系統采用具有I2C總線接口的顯示及鍵盤管理芯片CH452與處理器連接[4-5]，實現顯示和對鍵盤的管理，使系統簡單、可靠。在大量數據處理的系統中，其優勢尤為突出。

系統構成與功能

本系統主要由測量轉換電路、ARM控制器、顯示電路和鍵盤等組成。通過測量轉換電路把被測量轉換為數字量，然后輸入至由LM3S2110組成的ARM控制器處理所測量的被

測量數據，并將其送顯示器LED1、LED2、LED3、LED4顯示。系統硬件結構圖如圖1所示。

系統整體硬件設計

系統硬件由測量轉換電路和信號控制電路兩部分組成。其中，信號控制電路由ARM處理器控制電路、顯示電路和鍵盤等組成[6]。信號控制電路如圖2所示。

CH452作為控制面板接口的連接器件，圖中的4位LED作為智能控制器面板的顯示部分，鍵盤矩陣完成智能控制器面板的參數設定、修改等功能按鍵，實現人機交

互功能[7]。

ARM處理器

處理器控制電路的核心是LM3S2110。作為嵌入式處理器的LM3S2110采用為小封裝應用方案而優化的32位ARM?Cortex?-M3 v7M架構，是德州儀器公司Stellaris?系列基于ARM Cortex-M3的處理器。其具有高性能的32位運算能力。如圖2所示，ARM處理器控制電路的作用是協調信號控制電路的正常工作。

LM3S2110微控制器具有以下特點：32位RISC性能；看門狗定時器；內部64KB單周期Flash；通用定時器；控制器局域網（CAN），比特率高達1Mbps；3個獨立的集成模擬比較器；脈沖寬度調制器（PWM）；I2C接口。

測量轉換電路

測量轉換電路對被測量進行測量，并轉換為數字信號。測量轉換電路示意圖如圖3所示。

鍵盤顯示電路

鍵盤顯示部分采用數碼顯示，利用具有I2C總線接口的顯示及鍵盤管理芯片CH452與LM3S2110控制系統的I2C總線接口連接[8-9]，以顯示被測值

等信息，并對鍵盤進行管理。如圖2所示。

CH452的特點

CH452具有以下特點：I2C接口；驅動能力大；鍵盤中斷；動態顯示掃描控制；可驅動8位共陰數碼管或64只獨立的LED和64個按鍵；可控掃描位數或任意數碼管的閃爍；內置振蕩電路、上電復位和休眠電路。

CH452的工作原理

A 顯示的驅動

CH452內部具有8個8位的數據寄存器，用于保存8個字數據，分別對應于CH452所驅動的8個數碼管或8組每組8個的發光二極管。

CH452

對數碼管和發光管采用動態掃描驅動，順序為DIG0至DIG7，當其中一個引腳灌入電流時，其它引腳則不灌入電流。段驅動引腳SEG6～SEG0分別對應數碼管的段G～段A，段驅動引腳SEG7對應數碼管的小數點，字驅動引腳DIG7～DIG0分別連接8個數碼管的陰極；也可驅動8×8矩陣的發光二級管LED陣列或者64個獨立發光管或64級光柱。

通過占空比設定可實現對亮度16級控制。CH452有兩種控制方式：不譯碼方式和BCD譯碼方式。

不譯碼方式時，8個數據寄存器中字數據的位7～位0分別對應8個數碼管的小數點和段G～段A，對于發光二極管陣列，則每個字數據的數據位唯一地對應一個發光二級管。當數據位為1時，對應的數碼管的段或者發光管就會點亮；當數據位為0時，則對應的數碼管的段或者發光管就會熄滅。

通過設定，CH452還可以工作于BCD譯碼方式，該方式主要應用于數碼管驅動，單片機只要給出二進制數BCD碼，由CH452將其譯碼后直接驅動數碼管顯示對應的字符。BCD譯碼方式是指對數據寄存器中字數據的位4～位0進行BCD譯碼，控制段驅動引腳SEG6～SEG0的輸出，對應于數碼管的段G～段A，同時用字數據的位7控制段驅動引腳SEG7的輸出，對應于數碼管的小數點，字數據的位6和位5不影響BCD譯碼。

顯示器是共陰極四位連體紅光LED數字顯示器（TLR4125）。

B 鍵盤的管理

CH452的鍵盤掃描功能支持8×8矩陣的64鍵鍵盤。在鍵盤掃描期間，DIG7～DIG0引腳用于列掃描輸出，SEG7～SEG0引腳都帶有內部下拉電阻，用于行掃描輸入。當啟用鍵盤掃描功能后，4線串行接口中的DOUT引腳的功能由串行接口的數據輸出變為鍵盤中斷輸出以及按鍵數據輸出。

CH452定期在顯示驅動掃描過程中插入鍵盤掃描。在鍵盤掃描期間，DIG7～DIG0引腳按照DIG0至DIG7的順序依次輸出高電平，其余7個引腳輸出低電平；SEG7～SEG0引腳的輸出被禁止，當沒有鍵被按下時，

SEG7～SEG0都被下拉為低電平。

系統軟件設計

本系統充分利用芯片硬件資源與軟件配合，完成信號測量轉換、信號處理和顯示，這樣電路結構簡單、體積小、可靠性高、穩定性好。系統軟件采用模塊化結構，由系統初始化、測量轉換、數據處理、顯示和鍵盤等組成[10-11]。系統程序控制框圖如圖4所示。

系統初始化包含對CH452的初始化。即對CH452的設置，如開顯示、鍵盤功能、設置BCD譯碼方式等。顯示部分對4個數碼管動態顯示，通過加載字數據命令來顯示每個數碼管的數字。

結束語

采用鍵盤及顯示管理器件CH452與單片微處理器的連接，可以使硬件接口和軟件編程都簡化，有效地提高了系統的可靠性。運用CH452與ARM的接口技術，可以充分利用ARM處理器強大的處理能力用于數據的處理，達到智能測控的目的。應用此接口技術的系統，實際運行穩定可靠，達到預期。