摘要：文章对STM8S芯片在电梯专用LCD显示控制器开发中的应用展开了研究，介绍了一种STM8S芯片电梯专用LCD显示控制系统的开发设计，该LCD显示控制器显示功能丰富，结构简单，具有良好的应用价值。
关键词：STM8S；LCD显示屏；控制器；应用
0 引言
随着我国社会经济的快速发展，人们对建筑的使用性能提出了更高的要求，电梯在建筑中的应用也越来越广泛。在电梯应用过程中，LCD显示技术以其低耗电量、体积小、零辐射等优点，得到了广泛的应用，对其LCD显示控制器的开发应用展开研究具有十分重要的意义。基于此，本文进行了相关介绍。
1 系统总体设计
基于STM8S的电梯LCD显示屏系统是基于现代电梯技术和嵌入式系统技术的有机结合，采用意法半导体的高性能的8位内核处理器芯片作为整个控制器的处理运算核心。系统中，STM8S芯片不断地采集电梯系统的按键输入信号，并对该信号进行实时处理，最后将结果通过LCD显示屏显示出来。有鉴于此，作者构建起基于STM8S的系统设计方案，结合数据收发电路和驱动接口线路构成整个LCD显示屏系统。系统具体结构框图如图1所示。
图1中，微控制器STM8S作为整个显示屏系统的核心，它不但要对外呼按键信号进行采集处理、还需实时通过数据收发线路将数据传递给电梯运行主控板ARM9处理器（AT91SAM9263芯片），经由主控板确认并判断执行，再发送指令给STM8S，由其通过驱动接口线路传递给LCD显示屏，实现电梯运行信息的正确显示。整个电梯运行过程中，STM8S都要实时地通过Modbus通信协议与电梯主控板ARM9处理器进行数据通信，以准确显示外呼、上下楼层、超载、满载等信息，确保电梯运行安全。
2 系统硬件电路设计
本系统选用ST公司新推出的高性能的8位微控制器STM8S103K3作为主控芯片，STM8S103K3使用先进架构的STM8内核、且具有三级流水线的哈佛结构和扩展指令集，其灵活的静态存储器控制器使得它能很方便地与许多存储器和外设连接，同时STM8S片上外设丰富，可以简化系统外围电路的设计。本系统主要硬件电路分别为数据收发线路、STM8S主控电路和LCD驱动接口线路，其中主控电路是整个系统的核心，数据收发线路和LCD驱动接口线路都是围绕它进行设计的，对此下文将分别作论述。
2.1 STM8S主控电路设计
主控电路采用的是核心芯片STM8S103K3微控制器，系统中所有的线路都与它相连接，包括时钟电路、复位电路、上下楼层按键电路、数据收发线路、以及LCD液晶接口驱动电路。
2.2 数据收发线路设计
数据收发线路是整个显示屏控制系统的重要组成部分，是显示屏系统和电梯运行主控板间的数据通道。本设计采用的是Analog Devices公司推出的基于RS485/422通信协议的数据收发器件ADM487，其传输速率达到250kbps，在本设计中的具体连接线路如图2所示。ADM487的管脚A和B连接至电梯运行主控板ARM9处理器，通过Modbus协议收发主控板的运行指令，实现STM8S显示屏系统与电梯运行主控板之间的数据通信；而RO和DI管脚则分别连接至STM8S微控制器的发送和接收端，并通过UART协议完成数据交换。具体设计时，考虑到数据传输的稳定性和抗干扰性，特增加了阻抗、感抗和稳压电路。
3 系统软件设计
系统软件主要包括3个部分：数据收发软件、STM8S控制软件和LCD液晶驱动软件，3个部分协同工作实现对LCD液晶显示屏的控制。
3.1 数据收发软件设计
LCD显示屏系统的数据收发程序主要由两部分构成：①STM8S和ADM487的UART串口驱动程序设计；②STM8S和ARM9的ModBus通信程序设计。其中，UART串口驱动程序的过程主要表现为缓冲区数据的读取写入及发送接收两部分，具体流程如图4所示。而STM8S和ARM9的Modbus通信程序设计则较为复杂，也是整个软件设计的难点，具体设计时，要针对STM8S和ARM9处理器的硬件情况，首先对系统进行初始化、开总中断、然后对串口进行初始化、定时器初始化和变量初始化；等待串口接收中断、如果有中断，判断正在接收标志是否为1，如果为1，则接收Modbus数据帧；当捕捉到Modbus帧接收完毕标志后，进入Modbus帧处理模块，其过程包括对数据的解包、分析后组包；最后将组包后的Modbus回复消息帧发送给主机，具体流程如图5所示。
3.2 STM8S控制软件设计
STM8S微控制器在整个系统中起着核心调度的作用，控制着系统中各功能模块的工作状态，其软件设计要根据显示屏的工作流程，采用自上而下的模块化设计方法。主要程序包括外呼按键请求、按键信号转接、中控信号处理、显示模式算法设计、液晶驱动设置等，具体如图6所示。
3.3 LCD液晶驱动软件设计
LCD液晶驱动程序主要根据微处理器的控制，对输出接口进行驱动，实现图像数据的重构，把数据转换为能直接用于LCD扫描信息的“0”和“1”编码系列，并根据显示屏驱动芯片HT1621的时序，将编码系列传输到显示屏上显示。主要包括LCD液晶初始化函数定义、控制时钟及控制寄存器设置、数据缓冲帧设置、编码信号与时序处理、分辨率像素等参数设置等。
4 性能分析
基于STM8S的电梯显示屏系统是软硬件相结合的设计，经由IAR编译程序后下载至显示屏系统，并通过Modbus协议与电梯运行的ARM主控板联通，测试系统的显示效果，如图7所示。
从图7中可见，显示屏能精确显示楼层、超载、故障和检修等电梯显示信息。
5 结语
综上所述，LCD显示技术在电梯中得到广泛的应用，但是，当前许多电梯LCD显示功能不足，形式单一，且显示精度不高。对此，本文应用STM8S芯片，设计了一种电梯专用LCD显示控制器，该系统不但提高了LCD显示精度，而且具有丰富的显示功能，能够精确显示楼层、超载、故障和检修等信息，可供类似设计参考借鉴。
参考文献：
[1]基于Raspberry Pi的电梯彩屏显示系统设计[J].赖江，李英祥，何琪，苏凯.单片机与嵌入式系统应用.2014（05）
[2]基于StellarisWare的电梯轿内TFT LCD显示及触屏设计[J].吴华连，陈小平.微型机与应用.2013（24）
论文作者:陈应添
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
标签：电梯论文; 系统论文; 显示屏论文; 数据论文; 收发论文; 电路论文; 线路论文; 《基层建设》2017年4期论文;