STM32控制串口液晶屏的动态叠加曲线显示

陈 帅，束仁义，张水锋

在数据采集系统的液晶屏上需要绘制不同测点数据水平变化曲线，同时又要叠加绘制数据大小的柱状图形.例如要绘制N个测量点数据的柱状图，表示数据的相对大小，同时又要叠加绘制这N个测量点数据的水平方向动态变化，即连接柱状图顶点的连线，表示不同测点水平方向的变化趋势.运用工业串口液晶屏［1-2］可以绘制基本图形以及多条连续水平动态曲线［3］，无法满足需求.本文研究实现了基于STM32控制在迪文串口液晶屏上的动态叠加曲线显示过程.

1 控制原理

1.1 串口帧格式［3］

迪文 DGUS［4］液晶屏 DMT80480T050_01WN如图1所示，组成包括驱动基板和液晶面.与外界通信有RS485和RS232接口，同时兼供电线路.这里采用单片机STM32通过RS232串口与液晶屏连接，连接示意图如图2所示.

通过STM32控制液晶工作只需在程序中向串口发送数据帧.发送的串口数据帧必须按照一定的格式，数据帧格式如表1所示.其中数据帧的帧头占2字节，数据长度占1字节，指令占1字节，然后是数据字节，根据系统参数配置选项最后可有2字节的检验码.

表1 迪文液晶屏的串口帧格式

帧头可以通过系统参数配置指定.数据长度字节值是指从指令字节开始至CRC校验的字节数.指令字节内容为0x80～0x84之一.也可以通过配置文件决定是否需要CRC校验字节.

图1 迪文液晶屏

图2 实验连接图

1.2 指令

迪文液晶的串口屏有五条指令，分别是寄存器写、寄存器读、数据存储器写、数据存储器读、曲线控制缓冲区写，对应的指令分别为80～84指令.

例如，如果通过配置文件设定不需要CRC校验，则STM32通过RS232串口向液晶屏发送十六进制帧：unsigned char Frame_pwd［8］={A5 5A 05 82 00 50 00 2A}；则该帧表示在0050地址显示字符"*".其中帧头为A5和5A两字节；第三字节05表示数据长度为5，也就是帧的第3字节后面还有5个字节；第4字节82为指令，表示写数据存储器；第5～6字节00、50表示数据存储地址，该地址是在组态软件中设定的显示区地址，即决定了显示位置；第7～8字节00、2A表示ASCII码数值2A，对应字符"*".

迪文液晶屏支持绘制多个曲线数据连续变化的84指令，但靠这个指令难以满足我们的要求.而82指令有基本图形绘制功能，可以绘制点、圆、线、矩形等基本图形.

例如串口发送帧：{A5 5A 0F 82 00 10 00 01 00 01 00 10 00 10 F8 00 FF 00}

其中：

A5 5A：为帧头；

0F：是发送的数据长度（不含帧头和长度字节，即从82开始总共15字节）；

82：曲线控制指令；

00 10：为变量（VP）地址；

00 01：写入VP地址的数据（作为绘图指令）；（此处VP地址由于在DGUS配置软件中已经做成基本绘图的控件，因此存储的数据被DGUS默认为绘图指令，例如0001便是置点指令，0002为连线指令，0003画矩形，0004矩形填充，0005为画圆，0006为图片剪切，0008为区域填充，0009画垂直线）［曲线控制82向VP地址写入的数据（作为绘图指令）时发送数据的长度也相应不同］；

00 01：写入数据0001（此处VP+1地址里存储的数据表示最大数据包数目.例如置点，0001表示置一个点）；

00 10 00 10：往VP+2开始的地址里写入第一个顶点的坐标（这里分别是X，Y坐标（0010，0010））；

F8 00：往VP+3地址写入的数，表示点的颜色（F800表示红色）；

FF 00：表示绘图操作结束.

2 液晶配置

迪文液晶屏通过组态软件DGUS进行液晶界面配置设置.先在个人计算机上利用Photoshop等软件设计需要的图形界面，然后导入组态软件DGUS，再进行配置，包括系统参数配置、触控配置，最后生成配置文件.将配置文件复制到SD卡上，将SD卡插入液晶的插口，在液晶上电时就把SD卡上的配置文件下载到液晶屏中.

2.1 分辨率与系统参数配置

在组态软件DGUS下引入背景图，设置好屏幕分辨率800*640，系统参数配置串口波特率为115200，帧头字节为：0xA5，0x5A.

2.2 触控配置

以N取6点为例.

引入12个基本图形控件，放置在要绘制图形的恰当位置，如图3所示，它们是叠加在一起的.其中6个用于显示6点动态数据的柱状图，变量地址分别为0x2000、0x2020、0x2040、0x2060、0x2080、0x20a0；5个用于显示这6点动态数据的水平连线（柱状图顶点连线），变量地址分别为0x2410、0x2420、0x2430、0x2440、0x2450；1个用于显示水平参考坐标，变量地址设为0x2400.

图3 在液晶设计中引入12个基本图形控件

图3中的加括号的数据表示图形中相应点的坐标值.生成配置文件，导出变量.同时还可以查看变量.

3 编程控制

3.1 连线函数

在设计的每个基本图形控件上进行连线的操作功能：柱状线、水平坐标线、动态连线，都具有相同的点与点之间的连接操作.故在STM32中设计两点间连线函数以供调用，函数形式如下.void self_line（addr，X1，Y1，X2，Y2，color）；

其中：函数参数都为无符号的整数.地址为基本图形控件的变量地址值，X1、X2和Y1、Y2分别为连线的起止两点的横、纵坐标，color为连线的颜色.函数无返回值.该函数实现比较简单：定义一个无符号字符数组作为串口准备发送的帧，使用82命令按照表1格式填充帧字节，调用串口发送函数把帧字节发送给工业液晶屏显示.有了连线函数，就可以通过参数改变进行曲线绘制.连线函数实现代码如下.

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

or）//连线函数

{

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字节

frame_line［4］=（addr＞＞8）&（0xff）；

frame_line［5］=（addr＞＞0）&（0xff）；

frame_line［10］=（color＞＞8）&（0xff）；//颜色

frame_line［11］=（color＞＞8）&（0xff）；

frame_line［12］=（X1＞＞8）&（0xff）；//起点

frame_line［13］=（X1＞＞0）&（0xff）；

frame_line［14］=（Y1＞＞8）&（0xff）；

frame_line［15］=（Y1＞＞0）&（0xff）；

frame_line［16］=（X2＞＞8）&（0xff）；//终点

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发送22字节，送液晶显示

}

3.2 参考坐标绘制

在连线函数self_line中，只要保持Y1=Y2，X1≠ X2即可绘出水平线.同样，保持X1=X2，Y1≠Y2即可绘出垂直线.

3.3 叠加曲线绘制功能

设数据保存在浮点数组strain中，则绘制叠加曲线过程为：

float strain_pos［7］；//6个动态测量数据

int j； //变量

int px［7］，y1［7］，y2［7］；//坐标变量数组

float scale=10；//坐标比例系数

for（j=1；j＜=6；j++） //绘6测点叠加曲线图

{

px［j］=150+（j-1）*100； //水平方向x位置

y1［j］=135； //垂直方向 y起点

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

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

0xffe0）；//调用连线函数绘柱状图

if（j＞=2）//从第2点开始

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

y2［j］，0xf800）；//调用连线函数绘制连线图

}

4 实验

数据采集系统连接如图2所示.Stm32f103通过串口与迪文工业液晶屏连接.传感器采集使用zigbee无线模块采集.采集的压力通过stm32f103处理后，发送给迪文液晶屏进行动态显示，即要显示柱状图，又要叠加显示水平曲线.实验装置如图4.

图4 实验装置

图5 工业液晶屏显示的动态叠加曲线

实验结果如图5（a）（b）（c），分别是三个不同时间显示曲线的液晶屏显示照片.由图5（a）（b）（c）可见，工业液晶屏可以同时叠加显示柱状图和水平变化曲线图.当数据发生动态变化时，叠加柱状图和水平变化曲线随之改变.

5 结论

为了在工业液晶串口屏上同时叠加显示柱状图和水平曲线，采用组态软件设计了液晶显示界面，并进行了液晶配置.在STM32F103上设计了连线控制函数，在实验装置上进行了实验.结果验证了在STM32控制下，设计的方法可以在串口液晶屏上实现动态叠加曲线的显示.