来源：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.

在现今日益复杂的嵌入式系统中，用户界面是一种必需的而不是便利的产品。为了使这种设计需求容易实现，工程师们必须首先确定其界面的复杂性，即能够覆盖从简单的LED到更复杂的字符或图形LCD。本应用描述了MAXQ2000微控制器对于驱动简单和复杂用户界面达到理想化的过程。


LED－一种简单用户界面
最简单的应用可能仅需显示状态信息的开/关型LED。在这种情况下，通过通用的能发送或接收需要照亮LED的所需电流的I/O引脚就能直接控制LED，该电流一般在2mA到10mA之间。为了确定微控制器的发送/接收电流特性，我们应从数据手册查找VOH 或 VOL值。通常这些值是在特殊条件下给出的，而对于较高或较低电流可能需要补偿这些值。

图1显示了一种常用于微控制器如MAXQ2000中的LED电路。这种情况下，电阻R必须限制LED的电流是4mA。为了计算R的阻值，通常假定在电路接通时LED压降是2.0V（通过查LED的数据手册确定此值）。MAXQ2000的低输出电压指定为最大0.4V。所以，电阻一端的电压是2.4V。利用欧姆定律得：
R = (3.3V - 2.4V)/4mA = 225Ω

图1 与MAXQ2000微控制器连接的LED电路图
更多信息量和更复杂的用户界面
虽然LED提供了简单状态信息，但是许多新的嵌入式系统设计需要一个更复杂的且信息量更多的用户显示界面。系统状态、用户设置、测量值和其它类型的数据都很难与简单的LED进行通信。设计者面对这种更广泛的信息要求开发了一些有效的选择界面，包括图形和字母数字式LCD。

首先考虑的是LCD驱动器。一个基本微控制器允许通过串行或并行接口连接一个外部LCD驱动器。这种方法的主要优点是能够很快地在一个现成的对嵌入式软件或系统原理进行很少重复工作的设计中添加一个LCD。然而，有一点要注意，即外部LCD驱动器在利用有用的微控制器资源的同时，可能会增加电路板的大小和成本。

新型微控制器家族，如上面所述的MAXQ系列，提供了一个集成的LCD驱动器。这种设计有许多优点，包括减少资源消耗、较小的电路板空间、较少的元器件和较低的功耗。

针对嵌入式系统选择LCD时，有一些因素要考虑。其中最重要的是字符或符号的显示总数。这个数字直接决定所需LCD码段的总数。LCD上每个字符通常由7到14码段组成，并且微控制器的LCD驱动器控制其每个码段。例如，如果应用需要显示时间，则LCD将在小时和分钟字符之间需要四个数字字符和一个冒号。对于冒号需要使用一个单一码段。除了这种基本的LCD显示，许多LCD制造商在满足特殊应用需求的设备中开发常规的LCD版本。血压检测仪能够利用心脏符号显示心跳情况。这种特殊的符号也能利用单一码段驱动器显示。当人们明白这些原理时，就可以利用有限的码段很容易地开发出复杂的用户界面。

另一个重要的设计考虑是微控制器支持的LCD占空比。多路占空比要求实际应用支持多种显示。MAXQ2000集成微控制器支持静态、1/2、1/3和1/4占空比，允许36和132 LCD码段的显示。在其静态占空比中，每个LCD码段由微控制器上的LCD引脚直接驱动。因此，在静态模式下其码段总数可能等于有效的码段引脚数（MAXQ2000-RAX上是36引脚）。对于多路占空比，在微控制器中LCD控制器驱动每个时钟周期的多路码段。结果，与静态显示相比，多路显示可能获得一个失真的视频图像，因为每个码段仅仅被其每个显示周期的一部分照亮。然而，这种显示质量能够利用对比度控制来调节。在多路占空比操作中，分母表示在单一周期中驱动COM的引脚数。例如，MAXQ2000中在1/4占空比模式下COM引脚数是4（分母），留下33个总码段引脚。微控制器支持的总码段数增加到132码段。考虑到这些因素，一个复杂的用户界面其实很简单地就开发出来了。

当8位和16位微控制器的应用扩展到更复杂的控制应用领域中时，通常需要在用户界面上显示更复杂的或用户友好的信息。在现今的汽车电子仪表、医疗设备和安全装置中这是特别真实的情况。认识到这些应用的趋势后，满足这些界面需求和提供给设计者在各种各样的设备中灵活选择界面的微控制器无容置疑地将节省了设计时间和精力。其好处显然是在较短时间内提供了更多特殊应用产品的市场。