矿井下通讯控制系统的人机接口模块的设计

根据写指令的时序图，对于液晶模块低层驱动的CPLD数字电路设计如图3所示。

从图3可知，首先在0x83000004地址空间中，A1高电平保持不变，A0、A2、A3、A4、A5、A6和地址使能信号AEN分别经过非门变成高电平。接着，它们在全部经过与非门转变为低电平，设为X。从时序图中，可以看出RD一直保持高电平，它和X相“或”后，输出为高电平CS—LCD2RD。由于CS—LCD2RD低电平有效，所以读指令不起作用。同理，X和WE相“或”后，输出为低电平CS—LCD2WE，然后CS—LCD2WE与74273的CLK位相连，即CLK位为低电平。八重D触发器74273的STR管脚信号是由RTS复位信号决定，为高电平。根据八重D触发器74273的真值表，STR为高电平，CLK为低电平，输出和输入相等。下一步输出信号通过74245总线收发器，74245的OE管脚由Dataout信号决定。由于是写代码指令，Dataout=0，数据由CPU通过LCD_DATA向SED1335输入。由于OE管脚为低电平，根据74245真值表，输入输出保持不变。LD0～LD7就等于输入信号，把它接到SG320240FPD的D0～D7管脚，SED1335读取CPU数据完毕。SED1335其他操作的分析过程与写指令类似，这里不详细作介绍。

3 GUI软件的实现
嵌入式(GUI，Graphic User Interface)系统是在嵌入式系统中为特定的硬件设备或环境而设计的图形用户界面系统。
显示任务与键盘任务的关系最密切，它们组成了最基本的人机接口，每一次键盘操作都伴随着画面的更新。由键盘操作更新的画面内容称为“画面的静态部分”，因为这部分画面内容在没有键盘操作时是固定不变。
还有某些任务也需要显示任务提供服务，更新画面的指定部分的内容，如实时时钟显示、皮带工作状态和各种现场物理参数的动态显示等。这部分西面内容的数据由不同的任务提供，与键盘操作无关，把各种不是键盘操作更新的画面内容称为“画面的动态部分”。不管是“画面的静态部分”，还是“画面的动态部分”，都是调用GUI接口函数来实现的。显示任务的优先级设定较低，其主要作用是初始化系统画面，显示按键操作的效果和采样波形。
在液晶显示屏上的画面主要是：主信息窗口，当前皮带运行状态显示，坐标方格线和命令按健。因此，这里需要的画图功能分别是画点函数、画线函数和字符显示函数。
在画面显示前，要初始化液晶显示屏(包括设置显示方式和清屏)，这个功能由函数GUI_Init()来实现。该函数可以强制刷新主界面，并且清屏。画线功能由函数LCD_Line()来实现，其函数原型为“void LCD_Line(uint16 StartX，uint16StartY，uint16 EndX，uint16 EndY，uint8 Color，uint8 Layer)”。其各参数的定义为：StartX为线起点所在的行位置；StartY为线起点所在的列位置；EndX为线终点所在的行位置；EndY为线终点所在的列位置；color为显示颜色(对于黑白色LCD，为0时，灭；为1时，显示)；Layer为当前画的线所在图层，其部分代码如下所示。


菜单的反色显示处理由函数LCD_Fill()来实现，这里的反色处理是指当操作者选择主信息窗口的设置、状态、纪录或操作等任意菜单时，选定菜单会呈现与周围环境有差异的颜色。
字符显示功能由函数LCD_DispCh()来实现。其函数原型为 “void LCD_DispCh(uint16 X，uint16 Y，uint8 Chineselndex)”。其中X为指定显示位置的X坐标；Y为指定显示位置的Y坐标；ChineseIndex为定义的汉字索引变量。由于本设计的液晶显示基本上采甩汉字，为了显示汉字，必须有汉字的点阵码。本系统通过提取汉字的点阵数据。及运行造字程序编制特殊字符的点阵数据，创建了显示字库。用点阵数据生成显示字库时，依次对每个字符用一个字节进行编码，汉字／字符提取程序可根据需显示的字符的编码，得到相应的点阵数据在字库中的偏移地址，计算出存放首地址后，取出点阵数据填充到外部的RAM中的相应位置。每屏要显示的菜单制成表，根据表号，就可以提取出所要显示的字符编号。

4 人机接口界面的调试
为了进一步测试系统性能，在实验室环境使用了标准的超5类网线(非屏蔽的双绞线，线路电阻约为9．8Ω／100 m)串联起来进行了完整的500 m距离测试，发现人机接口模块可以正常地显示出矿井下智能设备的工作状态，它接收其他任务的操作指令，完成显示画面内容的动态更新。显示界面如图4所示。

从图4中可以看到，最上面一行为主信息窗口，包括应用菜单和实时时钟。中间一行为当前皮带运行状态，第一个是MCCS的主控制器，通过7芯通信线缆(包括+12 V电源，GND，CANH，C