來源：eetasia
In today‘s increasingly complex embedded systems, a user interface is a necessity rather than a convenience. To facilitate this design requirement, engineers must first determine the complexity of the interface, which can range from a simple LED to more complex character or graphic LCDs.

在現今日益復雜的嵌入式系統中，用戶界面是一種必需的而不是便利的產品。為了使這種設計需求容易實現，工程師們必須首先確定其界面的復雜性，即能夠覆蓋從簡單的LED到更復雜的字符或圖形LCD。本應用描述了MAXQ2000微控制器對于驅動簡單和復雜用戶界面達到理想化的過程。


LED－一種簡單用戶界面
最簡單的應用可能僅需顯示狀態信息的開/關型LED。在這種情況下，通過通用的能發送或接收需要照亮LED的所需電流的I/O引腳就能直接控制LED，該電流一般在2mA到10mA之間。為了確定微控制器的發送/接收電流特性，我們應從數據手冊查找VOH 或 VOL值。通常這些值是在特殊條件下給出的，而對于較高或較低電流可能需要補償這些值。

圖1顯示了一種常用于微控制器如MAXQ2000中的LED電路。這種情況下，電阻R必須限制LED的電流是4mA。為了計算R的阻值，通常假定在電路接通時LED壓降是2.0V（通過查LED的數據手冊確定此值）。MAXQ2000的低輸出電壓指定為最大0.4V。所以，電阻一端的電壓是2.4V。利用歐姆定律得：
R = (3.3V - 2.4V)/4mA = 225Ω

圖1 與MAXQ2000微控制器連接的LED電路圖
更多信息量和更復雜的用戶界面
雖然LED提供了簡單狀態信息，但是許多新的嵌入式系統設計需要一個更復雜的且信息量更多的用戶顯示界面。系統狀態、用戶設置、測量值和其它類型的數據都很難與簡單的LED進行通信。設計者面對這種更廣泛的信息要求開發了一些有效的選擇界面，包括圖形和字母數字式LCD。

首先考慮的是LCD驅動器。一個基本微控制器允許通過串行或并行接口連接一個外部LCD驅動器。這種方法的主要優點是能夠很快地在一個現成的對嵌入式軟件或系統原理進行很少重復工作的設計中添加一個LCD。然而，有一點要注意，即外部LCD驅動器在利用有用的微控制器資源的同時，可能會增加電路板的大小和成本。

新型微控制器家族，如上面所述的MAXQ系列，提供了一個集成的LCD驅動器。這種設計有許多優點，包括減少資源消耗、較小的電路板空間、較少的元器件和較低的功耗。

針對嵌入式系統選擇LCD時，有一些因素要考慮。其中最重要的是字符或符號的顯示總數。這個數字直接決定所需LCD碼段的總數。LCD上每個字符通常由7到14碼段組成，并且微控制器的LCD驅動器控制其每個碼段。例如，如果應用需要顯示時間，則LCD將在小時和分鐘字符之間需要四個數字字符和一個冒號。對于冒號需要使用一個單一碼段。除了這種基本的LCD顯示，許多LCD制造商在滿足特殊應用需求的設備中開發常規的LCD版本。血壓檢測儀能夠利用心臟符號顯示心跳情況。這種特殊的符號也能利用單一碼段驅動器顯示。當人們明白這些原理時，就可以利用有限的碼段很容易地開發出復雜的用戶界面。

另一個重要的設計考慮是微控制器支持的LCD占空比。多路占空比要求實際應用支持多種顯示。MAXQ2000集成微控制器支持靜態、1/2、1/3和1/4占空比，允許36和132 LCD碼段的顯示。在其靜態占空比中，每個LCD碼段由微控制器上的LCD引腳直接驅動。因此，在靜態模式下其碼段總數可能等于有效的碼段引腳數（MAXQ2000-RAX上是36引腳）。對于多路占空比，在微控制器中LCD控制器驅動每個時鐘周期的多路碼段。結果，與靜態顯示相比，多路顯示可能獲得一個失真的視頻圖像，因為每個碼段僅僅被其每個顯示周期的一部分照亮。然而，這種顯示質量能夠利用對比度控制來調節。在多路占空比操作中，分母表示在單一周期中驅動COM的引腳數。例如，MAXQ2000中在1/4占空比模式下COM引腳數是4（分母），留下33個總碼段引腳。微控制器支持的總碼段數增加到132碼段。考慮到這些因素，一個復雜的用戶界面其實很簡單地就開發出來了。

當8位和16位微控制器的應用擴展到更復雜的控制應用領域中時，通常需要在用戶界面上顯示更復雜的或用戶友好的信息。在現今的汽車電子儀表、醫療設備和安全裝置中這是特別真實的情況。認識到這些應用的趨勢后，滿足這些界面需求和提供給設計者在各種各樣的設備中靈活選擇界面的微控制器無容置疑地將節省了設計時間和精力。其好處顯然是在較短時間內提供了更多特殊應用產品的市場。