STM32控制串口液晶屏的動態疊加曲線顯示

陳 帥，束仁義，張水鋒

在數據采集系統的液晶屏上需要繪制不同測點數據水平變化曲線，同時又要疊加繪制數據大小的柱狀圖形.例如要繪制N個測量點數據的柱狀圖，表示數據的相對大小，同時又要疊加繪制這N個測量點數據的水平方向動態變化，即連接柱狀圖頂點的連線，表示不同測點水平方向的變化趨勢.運用工業串口液晶屏［1-2］可以繪制基本圖形以及多條連續水平動態曲線［3］，無法滿足需求.本文研究實現了基于STM32控制在迪文串口液晶屏上的動態疊加曲線顯示過程.

1 控制原理

1.1 串口幀格式［3］

迪文 DGUS［4］液晶屏 DMT80480T050_01WN如圖1所示，組成包括驅動基板和液晶面.與外界通信有RS485和RS232接口，同時兼供電線路.這里采用單片機STM32通過RS232串口與液晶屏連接，連接示意圖如圖2所示.

通過STM32控制液晶工作只需在程序中向串口發送數據幀.發送的串口數據幀必須按照一定的格式，數據幀格式如表1所示.其中數據幀的幀頭占2字節，數據長度占1字節，指令占1字節，然后是數據字節，根據系統參數配置選項最后可有2字節的檢驗碼.

表1 迪文液晶屏的串口幀格式

幀頭可以通過系統參數配置指定.數據長度字節值是指從指令字節開始至CRC校驗的字節數.指令字節內容為0x80～0x84之一.也可以通過配置文件決定是否需要CRC校驗字節.

圖1 迪文液晶屏

圖2 實驗連接圖

1.2 指令

迪文液晶的串口屏有五條指令，分別是寄存器寫、寄存器讀、數據存儲器寫、數據存儲器讀、曲線控制緩沖區寫，對應的指令分別為80～84指令.

例如，如果通過配置文件設定不需要CRC校驗，則STM32通過RS232串口向液晶屏發送十六進制幀：unsigned char Frame_pwd［8］={A5 5A 05 82 00 50 00 2A}；則該幀表示在0050地址顯示字符"*".其中幀頭為A5和5A兩字節；第三字節05表示數據長度為5，也就是幀的第3字節后面還有5個字節；第4字節82為指令，表示寫數據存儲器；第5～6字節00、50表示數據存儲地址，該地址是在組態軟件中設定的顯示區地址，即決定了顯示位置；第7～8字節00、2A表示ASCII碼數值2A，對應字符"*".

迪文液晶屏支持繪制多個曲線數據連續變化的84指令，但靠這個指令難以滿足我們的要求.而82指令有基本圖形繪制功能，可以繪制點、圓、線、矩形等基本圖形.

例如串口發送幀：{A5 5A 0F 82 00 10 00 01 00 01 00 10 00 10 F8 00 FF 00}

其中：

A5 5A：為幀頭；

0F：是發送的數據長度（不含幀頭和長度字節，即從82開始總共15字節）；

82：曲線控制指令；

00 10：為變量（VP）地址；

00 01：寫入VP地址的數據（作為繪圖指令）；（此處VP地址由于在DGUS配置軟件中已經做成基本繪圖的控件，因此存儲的數據被DGUS默認為繪圖指令，例如0001便是置點指令，0002為連線指令，0003畫矩形，0004矩形填充，0005為畫圓，0006為圖片剪切，0008為區域填充，0009畫垂直線）［曲線控制82向VP地址寫入的數據（作為繪圖指令）時發送數據的長度也相應不同］；

00 01：寫入數據0001（此處VP+1地址里存儲的數據表示最大數據包數目.例如置點，0001表示置一個點）；

00 10 00 10：往VP+2開始的地址里寫入第一個頂點的坐標（這里分別是X，Y坐標（0010，0010））；

F8 00：往VP+3地址寫入的數，表示點的顏色（F800表示紅色）；

FF 00：表示繪圖操作結束.

2 液晶配置

迪文液晶屏通過組態軟件DGUS進行液晶界面配置設置.先在個人計算機上利用Photoshop等軟件設計需要的圖形界面，然后導入組態軟件DGUS，再進行配置，包括系統參數配置、觸控配置，最后生成配置文件.將配置文件復制到SD卡上，將SD卡插入液晶的插口，在液晶上電時就把SD卡上的配置文件下載到液晶屏中.

2.1 分辨率與系統參數配置

在組態軟件DGUS下引入背景圖，設置好屏幕分辨率800*640，系統參數配置串口波特率為115200，幀頭字節為：0xA5，0x5A.

2.2 觸控配置

以N取6點為例.

引入12個基本圖形控件，放置在要繪制圖形的恰當位置，如圖3所示，它們是疊加在一起的.其中6個用于顯示6點動態數據的柱狀圖，變量地址分別為0x2000、0x2020、0x2040、0x2060、0x2080、0x20a0；5個用于顯示這6點動態數據的水平連線（柱狀圖頂點連線），變量地址分別為0x2410、0x2420、0x2430、0x2440、0x2450；1個用于顯示水平參考坐標，變量地址設為0x2400.

圖3 在液晶設計中引入12個基本圖形控件

圖3中的加括號的數據表示圖形中相應點的坐標值.生成配置文件，導出變量.同時還可以查看變量.

3 編程控制

3.1 連線函數

在設計的每個基本圖形控件上進行連線的操作功能：柱狀線、水平坐標線、動態連線，都具有相同的點與點之間的連接操作.故在STM32中設計兩點間連線函數以供調用，函數形式如下.void self_line（addr，X1，Y1，X2，Y2，color）；

其中：函數參數都為無符號的整數.地址為基本圖形控件的變量地址值，X1、X2和Y1、Y2分別為連線的起止兩點的橫、縱坐標，color為連線的顏色.函數無返回值.該函數實現比較簡單：定義一個無符號字符數組作為串口準備發送的幀，使用82命令按照表1格式填充幀字節，調用串口發送函數把幀字節發送給工業液晶屏顯示.有了連線函數，就可以通過參數改變進行曲線繪制.連線函數實現代碼如下.

void self_line（u16 addr，u16 X1，u16 Y1，u16 X2，u16 Y2，u16 col

or）//連線函數

{

u8 frame_line［22］={0xa5，0x5a，0x13，0x82，0x21，0x10，0x00，

0x02，0x00，0x01，0xff，0xe0，0x00，0x10，0x00，

0x10，0x00，0x50，0x00，0x50，0xff，0x00}；//19字節

frame_line［4］=（addr＞＞8）&（0xff）；

frame_line［5］=（addr＞＞0）&（0xff）；

frame_line［10］=（color＞＞8）&（0xff）；//顏色

frame_line［11］=（color＞＞8）&（0xff）；

frame_line［12］=（X1＞＞8）&（0xff）；//起點

frame_line［13］=（X1＞＞0）&（0xff）；

frame_line［14］=（Y1＞＞8）&（0xff）；

frame_line［15］=（Y1＞＞0）&（0xff）；

frame_line［16］=（X2＞＞8）&（0xff）；//終點

frame_line［17］=（X2＞＞0）&（0xff）；

frame_line［18］=（Y2＞＞8）&（0xff）；

frame_line［19］=（Y2＞＞0）&（0xff）；

uart3_sendbuf（frame_line，22）；//STM32的uart3發送22字節，送液晶顯示

}

3.2 參考坐標繪制

在連線函數self_line中，只要保持Y1=Y2，X1≠ X2即可繪出水平線.同樣，保持X1=X2，Y1≠Y2即可繪出垂直線.

3.3 疊加曲線繪制功能

設數據保存在浮點數組strain中，則繪制疊加曲線過程為：

float strain_pos［7］；//6個動態測量數據

int j； //變量

int px［7］，y1［7］，y2［7］；//坐標變量數組

float scale=10；//坐標比例系數

for（j=1；j＜=6；j++） //繪6測點疊加曲線圖

{

px［j］=150+（j-1）*100； //水平方向x位置

y1［j］=135； //垂直方向 y起點

y2［j］=135-（strain_pos［j］）/scale*90；//垂直方向y終點

self_line（0x2110+（j-1）*16，px［j］，y1［j］，px［j］，y2［j］，

0xffe0）；//調用連線函數繪柱狀圖

if（j＞=2）//從第2點開始

self_line（0x2400+（j-1）*16，px［j-1］，y2［j-1］，px［j］，

y2［j］，0xf800）；//調用連線函數繪制連線圖

}

4 實驗

數據采集系統連接如圖2所示.Stm32f103通過串口與迪文工業液晶屏連接.傳感器采集使用zigbee無線模塊采集.采集的壓力通過stm32f103處理后，發送給迪文液晶屏進行動態顯示，即要顯示柱狀圖，又要疊加顯示水平曲線.實驗裝置如圖4.

圖4 實驗裝置

圖5 工業液晶屏顯示的動態疊加曲線

實驗結果如圖5（a）（b）（c），分別是三個不同時間顯示曲線的液晶屏顯示照片.由圖5（a）（b）（c）可見，工業液晶屏可以同時疊加顯示柱狀圖和水平變化曲線圖.當數據發生動態變化時，疊加柱狀圖和水平變化曲線隨之改變.

5 結論

為了在工業液晶串口屏上同時疊加顯示柱狀圖和水平曲線，采用組態軟件設計了液晶顯示界面，并進行了液晶配置.在STM32F103上設計了連線控制函數，在實驗裝置上進行了實驗.結果驗證了在STM32控制下，設計的方法可以在串口液晶屏上實現動態疊加曲線的顯示.