基于PSoC LED大屏幕显示控制系统设计

论文总字数：24955字

摘 要

本文介绍了LED大显示屏系统工作原理，针对LED大显示屏在实际应用中功能单一、稳定性差、成本高等问题，应用PSoC技术，设计出了一套通过下位机来控制LED显示的系统方案，并完成了软件部分的调试工作，该系统解决了LED大屏幕在实际运用中诸多问题。

关键词：LED屏,PSoC ,下位机

ABSTRACT：This thesis, based on the work theory of the LED large screen system, analyzes a series of problems in the practical application of the LED large screen. In order to solve these problems, such as single function, poor stability, high cost, the author has employed the Psoc technology to design a set of the machine control system scheme of the LED display, and has finished the adjustment of the software part, which has solved many problems in the practical application of the LED large screen.

Key words：LED,PSoC ,PLC

目 录

1 LED产生的背景以及当前状况 4

2 可编程片上系统PSoC概述 4

2.1 PSoC发展概述 4

2.2 PSoC设计方法 4

2.3 PSoC设计流程 5

2.3.1 硬件设计流程 5

2.3.2 软件设计流程 7

3 PSoC编程和调试接口功能 8

3.1 测试控制器 8

3.2 链接器接口 9

3.3 JTAG与SWD接口的工作原理 10

3.4 MSComm通信控件和属性的简介和设置 10

4. 8051片上调试 11

4.1 片上调整模块及特点 11

4.2 8051单片机的使用 13

4.3下位机通信软件的设计 14

5.仿真模拟 27

5.1 PSoC Creator 的特点 27

5.2 创建和配置工程 28

5.3 查看和配置公共资源 29

5.4仿真 29

结论 31

参考文献 32

1 LED产生的背景以及当前状况

LED显示屏起源并迅速发展于八十年代后期在的新型信息显示媒体，它是利用发光二极管来组建的点阵模块或者像素单元组成的显示屏幕，LED显示屏以高节能、环保、使用寿命长、适应环境能力强、性能比高等特点，在短短的十几来年的发展中，LED显示屏迅速变成平板显示的主流产品。在当今的发光二极管应用领域LED显示屏是主要代表之一，随着近年来LED的迅速发展。目前为止，在我国LED显示屏制作技术已经非常先进了并且价格很低，因此国外公司很难在大陆市场中取得优势。本设计主要研究了LED大屏幕显示的系统原理，采用PSoC技术来实现控制显示屏的方法，并通过编程实现了对LED大屏显示的控制功能。

2 可编程片上系统PSoC概述

2.1 PSoC发展概述

PSoC：（Programmable System-On-Chip）可编程片上系统级芯片是由赛普拉斯公司，混合信号点阵列是可编程的片上系统（SOC），这款芯片集成了微控制器以及嵌入式系统中经常需要扩充的模拟以及数字组件，也可将PSoC 视为8位微控制器，即8位单片机。但是PSoC和一般单片机不同，它有比一般单片机中更多的内部资源。各国专家把PSoC的发展喻为第二次电子革命。本课题中系统使用的PSoC3芯片是CY8C27443，CY8C27443是PSoC 混合信号阵列中在模拟量中处理最为强的一个系列。该芯片制造价格廉价同时还增加A/D 模块，D/A模块，SPI 接口模块，PWM 模块等，这些模块都可以集成在芯片内部这样的话就可以使得外围电路减少很多，同时硬件电路尺寸更加精确、简洁。在软件设计的时候也会更加简单方便这样就大大节省了开发周期。CY8C27443 芯片的价格相比于51单片机来说虽然高出了2-3 倍但是内部有其丰富的资源可供配置所以该系统成本可以节省50%~60%左右。

PSoC3片上可编程系统，由于在芯片内部分别集成了业界流行的8051 CPU硬核和ARMCortex-M3 CPU硬核，使其倍受业界关注。以CY8C27443芯片和PSoC Creator软件开发工具为代表的硬件设计平台和软件设计工具，引领者未来嵌入式系统涉及到发展方向。

其设计方法的核心就是，以不同的数字和模拟IP核“积木块”为中心的“系统级”设计这种设计方法所体现的是对 未来嵌入式设计者所要求的“重基础”和“宽专业”的要求。因为这种PSoC具有很高的 集成度，所涉及的知识内容也比较多，这就是“宽专业”，但是，要想完成设计，要求设计者有非常好的基础理论知识。

2.2 PSoC设计方法

一个典型的嵌入式系统主要由以上三个模块组成：

1. 处理器；
2. 数字（逻辑和外设）；
3. 模拟（用于和传感器与控制无力气的物理接口）；

系统根据硬件接口的要求，由三个模块连接组成硬件平台。然后在整个硬件设计上，“组件”软件，来执行所有要求处理和控制的功能。

按照传统的设计放大，一旦定制的“软件”很“硬件”开始运行，对整个设计需要进行修改或者更新时，对设计师来说是件异常痛苦的事，是一项非常耗时耗钱的工作。

PSoC设计在本质上就是单芯片的内部，将不同的IP核连接在一起，来满足不一样的应用要求，现在的PSoC设计规模比较大功能比较复杂，因此现在采用的方式是在设计中尽量使用现有的模块，在没有现成的模块的时候，设计人员才需要花大量的时间和精力去设计新的模块。

IP核主来源主要有 三个方面：

1. 前一个设计创建的模块；
2. SoC生产商提供；
3. 第三方IP厂商的提供；

“设计重用”是PSoC设计中一个很重要的设计思想，“设计重用”比“IP核复用”具有高度的灵活性，使得嵌入式设计方法进入到一个新的阶段。

Cypress的PSoC Creator 开发平台很好地实现了重用的四星，并且将其变为现实。在生产IP时，同时提供了所需要的API函数，这样可以使设计更加容易运行，以保证快速完成，更加容易去维护和便于携带。

当使用HDL语言进行开发IP核时，对其进行综合、仿真、验证、编写测试平台、编写文档。这个工具就是在用户在他的设计中例化所需要的IP核时，每个例化的IP核生成相应的API函数。

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