interface com display
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1. EXPERI NCIA 3 FAMILIARIZA O COM PERIF RICOS DE ENTRADA E SA DA INTERFACE COM DISPLAY Autores Prof Dr Carlos Eduardo Cugnasca e Prof Dr Ricardo Costa Zerbini Adapta o para o display alfanum rico Daniel Ziviani Cassettari Luiz Paulo Rocha Yanai Vitor Pereira Spachi Rodrigo Gioia Guimar es Erika Midori Kato Paula Franchi Cruz Agosto 2004 Revis o Profs Dr Andr Riyuiti Hirakawa e Dr Carlos Eduardo Cugnasca Mar o 2009 1 OBJETIVO Nesta experi ncia ser apresentado e estudado o funcionamento do dispositivo de sa da denominado display A t tulo de exemplo de aplica o ser implementada e testada a interface entre um display de cristal l quido da Alfacom e a Placa Experimental MC68000 2 DISPLAYS 2 1 Principais Tecnologias Um dos displays mais antigos o de tecnologia desenvolvida pela Borroughs Corporation denominado display NIXIE Este elemento era formado por um tubo com 10 n meros sobrepostos em planos diferentes de maneira que quando um deles se acendia os outros permaneciam apagados permitindo que se visse atrav s deles a espessura destes n meros era bastante pequena visualizando se apenas o n mero aceso Uma desvantagem deste sistema era que os n meros n o ficavam mesma dist ncia do usu rio n o estavam no mesmo plano criando um certo desconforto na leitura de um n mero com v rios d gitos diferentes Outro problema era que o acendimento dos n m2. VE Bos VB dr 12 ar 14004 FEROR N LCD O 15 SELIN GHD GHD GHD GHD GHD CHD CHD GHD PRINTER PORT Figura 3 Liga o do Display a uma Porta Paralela A conex o dos principais sinais apresentada na Tabela 2 Tabela 2 Conex o dos Principais Sinais do Display J7 sinal pino na porta paralela conex o com o display 17 data strobe 1 E auto line feed 14 R W initialize printer 16 RS Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 7 6 PARTE EXPERIMENTAL A parte experimental consiste em interligar um display alfanum rico ao microprocessador da Placa Experimental Esta liga o ser feita por meio da porta paralela do perif rico MC68230 conforme mostra a Figura 3 O programa de inicializa o controle e apresenta o de dados no display a ser elaborado em Linguagem Assembly dever obedecer seguinte especifica o a O display dever exibir o conte do de oito posi es consecutivas de mem ria PCS 2497 previamente carregadas com valores compat veis com o padr o da tabela do Ap ndice II b Implementar um programa que apresenta a segii ncia de caracteres PCS 2497 da mem ria RAM de forma circulante no display em uma de suas linhas c Modificar o item b de modo que o vetor de caracteres seja mostrado de forma circulante nas duas linhas percorrer toda a primeira linha e c
3. de descida 5 RS 1 R W 1 E 0 Entre cada escrita na porta paralela deve se colocar um atraso da ordem de milisegundos 4 1 Inicializa o do display Toda vez que o display alimentado um processo de inicializa o deve ser executado Este procedimento consiste no envio de um grupo de instru es para configurar o display no modo de execu o normal Para inicializ lo pode se enviar a seguinte seq ncia de bytes de controle t pica 0x38 0x38 0x38 0x06 0x0C 0x01 Todo o processo de inicializa o realizado com RS e R W ambos em n vel 0 O c digo hexadecimal inicial 38 enviado mais de uma vez para garantir que o display assuma o modo de opera o de tamanho 8 bits O controle 0x01 limpa o display Uma vez que o display esteja inicializado pode se escrever um dado ex enviando o byte 0x41 o display apresenta o caractere A 0x41 o seu c digo ASCII Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 6 5 DISPLAY NA PORTA PARALELA DO MC 68000 O hardware necess rio experi ncia MC68000 interface paralela e display ser fornecido j montado pronto para ser utilizado O esquema el trico da liga o do display na interface paralela mostrado na Figura 3 3 vss 2 VEC E vLE 4 ES EAN SIROBE s E Dm z 3 To na 3 3 pmi m 3 5 m IG 5 LG D D D5 7 Dj D H D D7 DF ACE H
4. ca energia do sistema de controle mas apresentam como desvantagem um tempo de vida menor por degenera o do cristal l quido bem como menor confiabilidade e maior sensibilidade radia o ultra violeta encontrada em ambientes abertos origem solar 3 DISPLAY ALFANUM RICO DE CRISTAL L QUIDO Nos ltimos anos os m dulos de display alfanum rico t m se tornado extremamente populares devido grande escala de utiliza o que vem ocorrendo nos diversos produtos equipamentos e instrumentos Dentre as aplica es do display podemos citar calculadoras terminais de consulta de bancos pain is informativos pain is de equipamentos diversos etc Essa populariza o do display se deve s vantagens oferecidas que s o conex o facilitada com equipamentos diversos f cil opera o baixo consumo e baixo custo Atualmente existe muitos fabricantes produzindo LCDs que funcionalmente mant m as mesmas caracter sticas As diferen as s o quanto conex o n mero de linhas e colunas dimens es f sicas e consumo Assim sequ ncias de comandos criados para um display podem ser aplicadas em outros sem necessidade de maiores modifica es Um display normal padr o de mercado possui dois registradores um registrador de comandos e outro de dados Um display recebe comandos no seu registrador de comandos para e a sua inicializa o e mover o cursor para a direita e deslocar todos os caracteres para a esquerda e limpar a
5. cada um deles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 010 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 LINHA 1 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 BA 8B 8C 8D 8E 8F 90 91 92 93 LINHA 2 CO C1 C2 C3 4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE cr DO D1 D2 D3 Para endere los preciso enviar um byte de controle contendo o valor do caractere Por exemplo para se endere ar o 7 caractere da la linha envia se o byte 0x86 como controle Ap s receber este caractere de controle o registrador de endere o do display incrementado automaticamente para receber o pr ximo caractere ap s receber o caractere portanto o registrador estar com o valor 0x87 nesse exemplo V rios caracteres podem ser enviados para serem exibidos no display Os mais utilizados est o na tabela a seguir 2 3 4 5 6 7 0 espa o 0 e P p 1 A Q a q 2 2 B R b r 3 3 C S s 4 4 D T d t 5 9 E U e u 6 amp 6 F V f v 7 7 G W g wW 8 8 H X h x 9 9 I Y I y A J Z Z B K k c lt L 1l l D M m E gt N A n gt F O o lt Para se enviar a letra H ao display por exemplo deve se enviar o valor 0x48 como dado A tabela completa est no manual do display Alfacom 1 Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS
6. e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 9 CRIAR UMA ROTINA DE INICIALIZACAO DO DISPLAY QUE MANDE OS COMANDOS DE CONTROLE INDICADOS NO ITEM 4 INIC TEXT GLOBL MAIN MAIN 1 inicializar a porta paralela JSR INICPIA 2 APOS A PORTA PARALELA TER SIDO CONFIGURADA A ROTINA DE INICIALIZACAO DO DISPLAY CHAMADA ver item 4 JSR INIC A PARTIR DAQUI PODE SE COMECAR A ENVIAR DADOS OU CONTROLE PARA O DISPLAY EXEMPLO MOVE B 0x41 local JSR DADO ou JSR CONTR COM ESTE COMANDO A ROTINA QUE ENVIA DADOS DEVE BUSCAR O BYTE 0x41 NO LOCAL QUE FOI DEFINIDO E ENVIA LO PARA O DISPLAY SEGUNDO A SEQUENCIA DEFINIDA NA APOSTILA ESTA ROTINA DE LOOP SERVE PARA FINALIZAR O PROGRAMA AP S TEREM SIDO ENVIADOS TODOS OS DADOS CONTROLE LOOP BRA LOOP CRIAR UMA ROTINA DE DELAY ESSA ROTINA IMPORTANTE POIS DEVE HAVER UM TEMPO M NIMO ENTRE ALGUNS SINAIS SEGUNDO A CARTA DE TEMPO PARA LEITURA E ESCRITA DE DADOS DELAY Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 10 AP NDICE II CARACTERISTICAS DO DISPLAY O display utilizado na experi ncia tem 2 linhas de 20 caracteres cada A sequ ncia de inicializa o que est na apostila limpa o display e desloca o cursor para o inicio da 1 linha Cada caractere pode ser endere ado individualmente A tabela a seguir mostra o endere o de
7. e no seu tamanho pequeno embora hoje em dia j se disponha de displays de leds de tamanhos grandes confiabilidade de opera o em ambientes hostis e principalmente compatibilidade com tens es e correntes dos dispositivos da tecnologia de circuitos integrados dispon veis Os LEDs s o geralmente vermelhos mas tamb m s o fabricados em outras cores como o amarelo e o verde e Display de cristal l quido LCD Nestes dispositivos algumas impurezas polares s o inseridas em um material que apresenta comportamento semelhante aos materiais em estado l quido mas que consegue manter uma estrutura cristalina organizada em temperatura ambiente Quando o material est com sua estrutura n o perturbada ele permite a passagem de luz pelo seu meio Quando se aplica uma tens o de maneira a fazer com que as mol culas de impureza colocadas na subst ncia se movam elas s o polares a estrutura cristalina perturbada e as caracter sticas pticas do material se modificam bloqueando a luz Quando cessa o movimento das impurezas a estrutura cristalina se recomp e e o material volta a permitir a passagem de luz Percebe se portanto que podem existir dois tipos de displays de cristal l quido um reflexivo que trabalha com ilumina o frontal e possui uma superf cie refletora por tr s e o transmissivo que apresenta uma ilumina o na sua parte traseira Estes dispositivos por exigirem apenas tens o para mover as impurezas consomem muito pou
8. eros exigia altas tens es de opera o e o chaveamento r pido de altas tens es necess rio na implementa o da t cnica de multiplexa o essencial na redu o de tamanho e custos dos displays sempre foi problem tico Mais tarde surgiram os displays de sete segmentos que tiveram bastante aceita o e custos bem menores estando dispon veis at hoje em grande variedade de formatos cores e tipos As principais tecnologias de displays de sete segmentos s o e Displays incandescentes operando com base em filamentos incandescentes s o dispon veis em v rias cores e tamanhos s o os que podem oferecer maior intensidade de luz e Displays de neon ou display de plasma baseados na ioniza o de gases presos em bulbos est o dispon veis na cor laranja avermelhada intr nseca aos gases utilizados Exigem tens o alta para opera o o que dificulta sua multiplexa o e Displays fluorescentes s o displays azuis ou verdes que exigem tens es um pouco menores que as exigidas pelo tipo anterior simplificando a multiplexa o Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 2 e Display de LEDs Light Emitting Diode uma tecnologia do in cio da era do semicondutor sendo assim um dispositivo de estado s lido Aproveita se aqui o efeito de emiss o de luz vis vel na regi o de jun o dos semicondutores A vantagem deste display resid
9. ontinuar na segunda linha e depois voltar para a primeira linha d Modificar o item b de modo que o vetor de caracteres percorra a primeira linha deslocando se para a direita e ao chegar ao final voltar deslocando se para a esquerda 7 PLANEJAMENTO Elaborar o planejamento conforme modelo e trazer impresso para a aula Estruture o programa a ser elaborado de acordo com o sugerido no Ap ndice I 8 BIBLIOGRAFIA 1 ALFACOM M dulos Multi Matrix Manual de Utiliza o 2 AZTEC C68k ROM Cross Developement System Version 3 4 November 1987 Manx Software Systems Inc 3 CUGNASCA C E amp ZERBINI R C Experi ncia n 3 Familiariza o com Perif ricos de Entrada e Sa da Interface com Display EPUSP 1989 4 INTEL Especifica es T cnicas do Componente 82779 5 MOTOROLA MC68230 Peripheral Interface and Timer PI T Motorola Inc 6 SHELLY INC Site da empresa http www shellyinc com products DotMatrix htm Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 8 AP NDICE I ESTRUTURA B SICA DO PROGRAMA ENDERE OS DE REGISTRADORES DO MC68230 PADR OxFE8011 PACR OxFE800D PBCR OxFE800F PADDR OxFE8005 PBDDR 0xFE8007 Hardware 1 O conector JP7 deve estar fechado com um jumper para que os sinais de J7 sejam passados para J8 conector da porta pa
10. ralela 2 N O SER UTILIZADO O SINAL DE R W NESTA EXPERI NCIA ASSIM ELE SERA CONECTADO AO PINO 21 TERRA DO CONECTOR J7 DA PLACA Software de interface com o Hardware 1 Criar uma rotina para inicializar a porta paralela configura as portas A e B do MC68230 INICPIA MOVE B 0x30 0xFE8001 MOVE B 0xAO 0xFE800D MOVE B 0xAO 0xFE800F MOVE B 0xFF 0xFE8005 MOVE B 0xFF 0xFE8007 RTS 2 CRIAR UMA ROTINA QUE ENVIA UMA SEQUENCIA DE BYTES PARA GERAR OS SINAIS DE CONTROLE DESCRITOS NA FIGURA 2 NO MODO ENVIAR DADO O BYTE DE DADO A SER ENVIADO DEVE ESTAR GUARDADO EM UM REGISTRADOR OU EM UMA POSI O DA MEMORIA DADO 2 CRIAR UMA ROTINA QUE ENVIA UMA SEQUENCIA BYTES PARA GERAR OS SINAIS DE CONTROLE DESCRITOS NA FIGURA 2 NO MODO ENVIAR CONTROLE O BYTE DE CONTROLE A SER ENVIADO DEVE ESTAR GUARDADO EM UM REGISTRADOR OU EM UMA POSI O DA MEMORIA CONTROLE Para fazer as rotinas DADO e CONTROLE deve se mexer nos sinais RS e E como explicado no item 4 R W 0 por hardware PARA ENVIAR DADOS PARA A VIA DE DADOS DEVE SE UTILIZAR MOVE B dado PADR PARA MODIFICAR O ENABLE usado na rotina para enviar um byte de controle ou de dados para o display O gt PACR 0xA8 1 E E 1 gt PACR 0xAO PARA MODIFICAR O RS usado na rotina para enviar um byte de controle ou de dados para o display RS 0 gt PBCR 0xA8 RS 1 gt PBCR 0xAO Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o
11. t Character Character E Font 50 Altemating Display El Cursor Figura 1 Montagem dos Caracteres do Display Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 4 Um display recebe dados que s o os caracteres alfanum ricos inseridos no display O ciclo de envio de comando e dado para o display mostrado na seguinte Figura 2 Ciclo de Escrita DBO DE Ciclo de Leitura DBo DE Figura 2 Ciclos de Escrita e de Leitura do Display Na Figura 2 as seguintes condi es devem ser satisfeitas para a borda de descida do sinal E indicando o instante da escrita e R W 0 indicando write e dados est veis na via de dados Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 5 e RS 0 indica um comando para o display ex limpa o display e RS 1 indica um dado a ser escrito no display um caractere alfanum rico Assim para se escrever um byte de controle no display recomenda se a seguinte segii ncia 1 RS 0 R W 0 E 0 2 byte de comando na via de dados 3 R 0 R W 0 E 1 4 RS 0 R W 0 E 0 gerando a borda de descida 5 R 0 R W 1 E 0 Para se escrever um byte de dados no display recomenda se a seguinte seq ncia 1 RS 1 R W 0 E 0 2 byte de dado na via de dados 3 RS 1 R W 0 E 1 4 RS 1 R W 0 E 0 gerando a borda
12. tela do display e etc Escola Polit cnica da USP Departamento de Engenharia de Computa o e Sistemas Digitais PCS Laborat rio de Processadores I 3 4 C DIGOS DE PROGRAMA O DO DISPLAY O display a ser utilizado aceita c digos para a sua programa o de 8 bits que s o direcionados para o registrador de instru o quando os sinais RS 0 e R W 0 1 6 Durante o desenvolvimento de programas a representa o dos c digos no formato hexadecimal equivalente mais simples de ser utilizada do que a representa o em c digo bin rio Os principais c digos de programa o do display em formato hexadecimal s o listados na Tabela 1 Um exemplo de montagem de caracteres a partir da matriz de pontos do display apresentada na Figura 1 1 6 Tabela 1 Principais C digos de Programa o do Display DESCRI O DO no nE DESCRI O DO CINTO PE CRIE NT INSTRU O DRTATO INSTRU O pn SAS 6 005 9 DE sind HEX Connie 0C Posi o de Entrada de Dado Habilitado ano A Emas o 0A 08 Esquerda 04 retido na mem ria Limpar place 01 Direita 06 Cursor Deslocamento de Cursor com entrada Home Cursor 02 de dado Cursor Esquerda 07 ON 0E Direita 05 OFF oC Deslocamento de Cursor sem entrada de dado Piscar oD Esquerda 18 Deslocar a Esquerda 10 Direita 1C Deslo ara Direita 14 Endere amento dos dados do Display Home 02 1 Linha 80 2 Linha Co 5 x Z Dot 5 x 10 Do
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