对于利用计算机并口制约LCD液晶屏及应用

论文导读：
摘 要：计算机的并行接口一开始是作为打印机接口而设计的。随着计算机周边设备的不断扩展，人们对提高计算机外设的数据采集速度的要求也越来利用计算机的并口制约LCD液晶屏的及应用由提供海量免费论文范文的www.7ctime.com,希望对您的论文写作有帮助.越高。传统的异步串行通讯方式虽然具有数据传输距离较远的优势，但是由于数据传输速度慢，会造成传输速率的瓶颈理由。所以在一些需要高速数据传输的场合，使用并行接口一直是一种比较理想的解决策略。
通常，我们以基于单片机作为LCD液晶显示系统制约器，PC机与单片机通过串口通讯，发送绘图指令或数据。我们采用的液晶显示制约器的芯片是RA8803，并且内建双图层（Two Page）的显示内存。液晶屏尺寸大小为5.7"，分辨率为320*240的黑白点阵。一屏的数据为9600字节。如果PC机与单片机通讯采用19200波特率，一秒钟最快传输2400个字节，传完9600字节就需要4秒钟，并且对液晶制约器发送数据时，必须先发送两次命令设定它的X，Y坐标值。这样通讯时间就可能达到12秒以上。虽然液晶屏是静态显示，如果显示界面不变化，可以不用实时刷新。但不能应用于需要快速刷新和界面变化速度较快的情况下。这时，就需要寻找一种新的方式来突破现有的传输途径。来提高刷新频率。由于串口的电气特性决定了它的传输速度慢，所以必须去掉中间接口。直接和屏进行通讯。这样就必须有一个代替单片机的处理器。由于PC机上通常向外提供的接口除了串口外，还有一个并口，它的电气特性和液晶屏的电气特性能够很好的匹配。因此决定采用PC机直接液晶屏进行图像的显示。利用高速的并口驱动LCD制约器，把电脑屏幕上一定区域范围内的图像显示到LCD液晶屏上。这样在液晶屏幕上就能实时显示屏幕上的图像。
关键词：打印机并口；屏幕截图；多线程；图形化；线程同步；图像映射；局部刷新
中图分类号：TP273
1 引言

1.1 背景

随着《国家发展与改革委员会关于农产品批发市场项目建设实施的通知》和《国家发展与改革委员会印发全国重点农产品批发市场试点项目信息系统和检验检测系统技术方案（试行）的通知》各地的农产品批发市场将通过运用电子计算机及相应的辅助设备和数据库技术，建立符合农产品批发市场实际情况的信息化管理系统，实现市场的信息化管理，增强市场的综合管理能力和市场竞争力。为适应市场需求，公司决定开发农贸秤仪表XK3109-1，XK3109-1是专为农产品交易设计，主板采用计算机的工控板，速度快，可扩展性强。主显示为5.7"LCD单色显示器，分辨率为320*240可显示各种黑白图像，该产品主要作为交易终端使用。原先我们对LCD的制约是通过一个转接电路板来实现。计算机通过串口把指令传送到转接电路板。电路板再把指令转换后，传送到液晶显示器。这种方式在一般传输数据少，界面不是很复杂的情况下。能够正常使用。但由于为了迎接上海世的到来，上海西郊国际农产品交易中心（简称西郊国际）定购了我们一批农贸秤，对我们的显示方式和速度及内容提出了更高技求要求。硬件采用标准的工控板，硬盘要采用DOM电子盘，操作系统采用裁减版的WindwosXPE，但显示界面不能使用标准的WinXP桌面方式，业务界面和操作界面需要按的显示。并且要实时刷新。这样用串口实现这样的功能和刷新速度显然完不成任务，在经过分析后，提出了两种解决方案：
方案一：购买一块PCI插槽的I/O制约板，通过I/O直接驱动液晶屏。这个方案需要增加硬件成本。当时我们的仪表壳做的体积比较小，如果要增加这个板子，就必须改动壳体的结构大小。
方案二：由于我们的打印机是小型的针式打印机，它使用的是串口通讯方式。这样主板上的并口就空闲下来，没有使用。通过电气特性的分析和制约电路的分析，发现并口和液晶制约电路可以不需要大的电路改动就可以直接连到一起。并且分析的并口的逻辑电路和引角，完全可以制约LCD液晶屏，达到目标要求。
通过上述两个方案的对比，我们决定采用方案二来对液晶屏进行制约。

1.2 PC机并口结构及特性

通常所说的并行接口一般称为Centronics接口，也称IEEE1284，最早由Centronics Data Computer Corporation公司在20世纪60年代中期制定。Centronics公司当初是为点阵行式打印机设计的并行接口，1981年被IBM公司采用，后来成为IBM PC计算机的标准配置。它采用了当时已成为主流的TTL电平，每次单向并行传输1字节（8-bit）数据，速度高于当时的串行接口（每次只能传输1bit），获得广泛应用，成为打印机的接口标准。

1.3 应用程序对并口的访问

早期的Windows98以及更低版本的操作系统，可以直接访问并口硬件资源，比如使用C语言中的inp（）和outp（）函数来编写简单的通讯程序。但Windows 2000/XP的操作系统采用了一些保护措施，阻止对端口的直接访问。这样做虽然提高了系统运转的可靠性，但也增加了软件上实现通讯的难度。
WinIO程序库允许在32位的Windows应用程序中直接对I/O端口和物理内存进行存取操作。通过使用一种内核模式的设备驱动器编程技巧，它绕过了Windows系统的保护机制。WinNT/2000/XP下，WinIO函数库只允许被具有管理者权限的应用程序调用。如果使用者不是以管理者的身份进入的，则WinIO.DLL不能够被安装，也不能激活WinIO驱动器。通过在管理者权限下安装驱动器软件就可以克服这种限制。然而，在这种情况下，ShutdownWinIo函数不能在应用程序结束之前被调用，因为该函数将WinIO驱动程序从系统注册表中删除。
该函数库提供4个函数功能调用：
bool_stdcall InitializeWinIo（）；初始化WioIO函数库
void _stdcall ShutdownWinIo（）；清除内存中WinIO库bool _stdcall GetPortVal（论文导读：）；PBYTE_stdcallMapPhysToLin（PBYTEpbPhysAddr，DWORDdwPhysSize，HANDLE*pPhysicalMemoryHandle）通过这4个函数，我们就可以直接访问并口的寄存器了。1.4RA8803LCD制约器的结构及特性RA8803是一个中英文文字与绘图模式的点矩阵液晶显示（LCD）制约器，内建512KByte的ROM字形码，可以显示中文字型、数字符号、英日
WORD wPortAddr，PDWORD pdwPortVal，BYTE bSize）；从一个输入或输出端口读取一个字节/字/双字数据。
bool _stdcall SetPortVal（WORD wPortAddr，DWORD dwPortVal，BYTE bSize）；PBYTE_stdcall MapPhysToLin（PBYTE pbPhysAddr，DWORD dwPhysSize，HANDLE *pPhysicalMemoryHandle）
通过这4个函数，我们就可以直接访问并口的寄存器了。

1.4 RA8803 LCD制约器的结构及特性

RA8803是一个中英文文字与绘图模式的点矩阵液晶显示（LCD）制约器，内建512KByte的ROM字形码，可以显示中文字型、数字符号、英日欧文等字母，并且内建双图层（Two Page）的显示内存。在文字模式中，RA8803可接收标准中文文字内码直接显示中文，而不需要进入绘图模式以绘图方式描绘中文，可以节省许多微处理器时间，提升液晶显示中文之处理效率。
2 PC机上的图像映射到液晶屏的实现

2.1 算法流程

图1

2.2 关于多线程与线程同步的理由

由于本驱动程序采用的是在另一个子线程中截取PC机屏幕上的一定区域图像，并把数据发送到液晶制约器。在这个过程中需要获取当前窗体的设备句柄，以定位要截取的屏幕区域，在实际使用过程中，由于PC机的窗体是可以随意移到和最小化的，所以在线程中截取图像时，一定要进行窗体的恢复和定位。因此在每次截取图像前，先利用线程中的同步函数，把当前的程序从子线程中切换到主线中，定位完成后，再回到子线中截取和处理图像。

2.3 关于截图频率及局部刷新屏幕的理由

经过实际测试，完整的发送一屏数据需要400ms。为了能够把PC机屏幕上部分区域动态的图像显示到液晶屏上。如要显示文字光标的闪烁和鼠标光标的移动，这时需要提高数据的传输速度。经过仔细分析和对比后，发现大部分时间前一帧和后一帧的数据80%～95%以上是一样，由于如今的PC机处理速度很快，传输的主要瓶颈在通过并口发数上。这样就考虑是否能够在向并口发送时先把上一帧的数据保存下来，当发送下一帧数据时先和上一帧的数据进行比较，发送时仅发与上一帧发生转变了的数据。这样就大大加快了刷新液晶屏的频率。通过实际测试。利用局部刷新技术后，在正常显示数据的情况下，98%的时间内的刷新周期为20ms；这个刷新速率可以满足一般动画的显示。

2.3 利用可视化界面设计软件来设计液晶屏的用户界面

由于在某些商业或工业应用场合，用户的界面要求比较复杂，如一些不规则图形或表格。如果单纯靠画点或画线的策略来实现。工作量比较大，况且用户的需求如果发生变化，界面的改动，将是一个很头疼的理由。
可视化编程，亦即可视化程序设计：以“所见即所得”的编程思想为原则，力图实现编程工作的可视化，即随时可以看到结果。我们可以利用可视化的界面设计软件来设计复杂的用户界面，通过屏幕映射技术，把设计的界面直接映射到液晶屏上。
3 结束语
通过以上分析，我们实现了把PC机上一定区域的内容通过PC机的并口直接映射到液晶显示屏上。这样的硬件设备投资小，编程速度快。如果液晶屏是彩色的，通过扩展程序还可把PC机屏幕的彩色信息映射到液晶屏上。
参考文献：
[1]Chri利用计算机的并口制约LCD液晶屏的及应用由优秀论文网站www.7ctime.com提供,助您写好论文.s Cant.WindowsWDM设备驱动程序开发指南[M].北京：机械工业出版社，2003：8-21.
[2]Jan Axelson.并行端口大全[M].北京：中国电力出版社，2001：251-268.
[3]陆健峰，李晶限，张维新.基于CPLD的两主机间的双向通信接口[J].微计算机信息，2004（08）.
[4]I/O端口和寻址[OL].http：//book.51cto.com/art/200812/102818.htm.
[5]RA8803-8822双图层中文文字LCD制约规格说明书[Z].
作者简介：赵笋（197

3.11-），山西晋城人，本科，研究方向：计算机软件开发及应用。

作者单位：太原太航电子科技有限公司，太原 030006