TFT串口屏開發(fā)：人機操控屏系列-異步串口UART通訊模組
串口屏模組是什么？
串口和并口的區(qū)別
串口和并口是對立的兩種概念，就像單車道和多車道一樣。串口通訊是將每一個字節(jié)的數據以按位的形式傳輸給數據線的另一端。而并口顧名思義是并列的傳輸數據到接收端，但并不是同時運行多個串口協(xié)議，事實上串口的數據傳輸在邏輯上要復雜的多。并口和串口是截然不同的傳輸方式，一般對數字電路來講，一段全彩800*480即時圖像如果達到30fps以上，那么數據傳送是必須要采用并口通訊的，串口通訊的數據載量無法比擬并口，例如倒車影像的應用。一般來講單色串口屏的設計會采用IIC或TTL，而彩色串口屏可能采用的接口會事非常的多樣化，根據情況的不同可能采用定制化接口。
那為什么不用并口來取代所有的串口呢？其中一個原因是并口的費用更高，但這不是主要原因，在數字電路里面只有兩種電平邏輯就是1和0 且只能為直流電，這就對遠距離傳輸制造了困難，直流電信號在傳輸過程中衰減更快，需要信號的補償。如果是并口的話對信號的補償就會更加的昂貴。
那是不是并口設備就一定更好呢？其實是要看應用的領域而定。并口屏可以處理速度非?？斓膱D像變化，及同步運行設備，例如ARM, Cortex,和x86之類的。
但是如果設計成本較低或者應用比較簡單那么就完全可以考慮串口屏，因為即便你使用了并口設備但是單片機處理速度不及時，或者內存不夠大同樣還是會造成非常不好的使用體驗。串口傳輸速度的提升可以從處理器主頻和晶振等多個方向入手，我們都知道串口通訊中最重要的一個因素之一就是波特率，波特率是分辨邏輯電壓的時間單位也會影響控制時序的波長。如果一味追求更快的波特率是會造成誤碼率的提升的，所以要加快主頻的速度，主頻會影響機器時鐘的個數，而晶振也是另外一個重要的因素。那是不是提高串口數據傳輸載量必然導致費用的提升呢？
其實現在的虛擬串口設備很豐富，像是USB總線就可以將電腦攝像頭的即時影像發(fā)送給我們的主機。
串口工作原理
串口通常包括至少兩根信號線，作為像是UART需要兩根總線，一根是TXD發(fā)送數據線和一根RXD接收數據線。IIC同樣也是兩條數據線SDA數據線和SCL數據時鐘數據線。
例如一個十六位進制數0xf0 轉換成二進制后為1111 0000，左邊為高位，右邊為低位。串口通訊會以按位從低到高或從高到低的形式發(fā)出，根據協(xié)議的不同形式也不同，那么不同的協(xié)議是不能互相通訊的。
另外接口的電平基準不一樣也是不能通訊的，如果是RS232接口的邏輯電平會是-15v到+15v，而TTL電平則是0v到5v，TTL是標準單片機電平，如果需要和RS232接口相接需要一個MAX232芯片作電平轉換。
串口屏如何工作
就像上面講的串口設備無法承載并口設備的數據量，所以顯示的圖片內容和程序大多是已經寫好燒入在模塊的存儲器中的，而并非是控制單片機的EEPROM里。
然后單片機將指令集發(fā)送給串口設備進行調度，例如將固定文字的內容變換、將隱藏圖層顯示、移動某控件坐標以及調整背光電源。
還有一類串口屏的控制方式是操作已有變量和監(jiān)聽屏控件的手法從而實現要顯示內容的變換，例如大連佳顯電子有限公司的一款以AS為基礎開發(fā)的人機串口屏就是利用了異步串口變量賦值對場內的顯示控件做出即刻反應。
例如屏幕內有一個文本控件，它顯示的是電梯所在樓層，那么想要變換這個控件的數值有兩種方法：
一、 是把控件顯示的值監(jiān)聽在某一個可能被賦值的變量，當變量被賦值顯示內容改變，要求變量類型等同于控件賦值類型。
二、 場變量監(jiān)聽，當在某一個特定的場景內會激活特定變量的監(jiān)聽，不同場景的相同變量可以處理方式不同。當進入場景內后如果接到變量被賦值
SBUF = “:level=20\r\n”;
然后屏內的監(jiān)聽會是
Level的監(jiān)聽1{
$文字控件.txt=$level;
}
然后我們的樓層顯示部分就會變成20層。
控件的屬性非常多元化，所以顯示功能不會比傳統(tǒng)的串口設備少，而且大大的降低了我們的開發(fā)人員的開發(fā)周期，有更高的工作效率。其實這也分開了屏幕開發(fā)人員和控制開發(fā)人員的工作，只需要互相留有接口就可以正常通訊。
像是大連佳顯電子有限公司的這一系列串口屏其二點好處是TFT的模組具備了一套非常完善的圖形運行環(huán)境，所有的顯示內容只需要調度指令就可以由模塊自己進行運算完成，而不需要MCU將顯示內容數據逐幀發(fā)送給屏幕。這就可以接受更多的設計方案，無論是低功耗MCU還是高端ARM都可以完美兼容。對于像51單片機這種簡單單片機，它的工作就化繁為簡，只需要對外部設備的中斷進行響應然后發(fā)送指令給TFT模組，之后的事情就不需要MCU再去關心。
如何把工作化繁為簡
其實很多人認為串口屏數據傳輸慢不以滿足很多變量的反復賦值，例如具有多臺設備的工廠的總控屏。其實如果可以將項目的顯示要求理解透徹是可以發(fā)現捷徑和優(yōu)化代碼的處理。盡量少的申請全局變量，多做結論性的代碼片段。如果是同樣的操作規(guī)則一定能有辦法在同一個場景內制作，從而減少代碼區(qū)的浪費。精簡的算法不一定人人都可以寫出來，但寫出一段深思熟慮適合的代碼卻不難。
作為一名觸屏人機界面的開發(fā)人員，需要徹底理解透徹客戶的操作順序、邏輯和響應順序等等。如果界面過于復雜可以將一定會同時出現的兩個控件變?yōu)橐粋€控件，或者要在同一個函數內一起處理。要做樹狀的結構封裝，不要做星狀的程序結構。這里推薦一款軟件叫做Mindjet MindManager。這款軟件在制作邏輯結構上是非常有幫助的，我們的實現內容可以在設計時候用軟件畫出抽象結構，再按照一個個接口實現顯示內容。通過制作出來的這幅圖，可以很清楚的表達出來自己的API接口給你的客戶。不僅這樣還能幫助修繕和優(yōu)化后續(xù)的代碼。
市場上常見的串口控制屏大多是觸摸與屏分離的形式，但是由大連佳顯電子開發(fā)的這系列串口屏的一大優(yōu)點就是觸控并不占用用戶板上的器件和io，它是由模塊自行校驗的。模塊會對被觸控的按鍵直接觸發(fā)代碼，亦可以將信息通過串口發(fā)送至單片機，然后等待一次驗證的校驗后做生效反應。
串口屏的應用
領域和方向
串口顯示設備的應用是非常廣泛的，無論是單色還是彩色，是點陣形式還是段碼形式。從工廠到每家每戶都可以找到這些顯示設備。彩色較多會用在醫(yī)療器械和消費類電子產品較多，其中也包括一些勘探設備和手持儀器。目前為止還在使用段碼LED或LCD讀數的方式解析模擬信號源的應用已經很少了。那么將來串口顯示器會勵志于更多工業(yè)級開關、檢測、控制產品、公共安全和智能家居的應用，從而擴大所占的市場份額。
異步串口
線程是編程中一個重要的組成部分，生成一支線程幫你完成特定時間內的工作對于一般串口屏來說是不太可能，那是因為屏幕的刷新指令傳輸是異步的，刷新的方式是非延遲的，且單線程運算。 可是大連佳顯電子有限公司的這一款TFT彩色串口模組是內嵌式的產品并支持對操作界面上定時觸發(fā)一些關鍵性代碼。大大的方便簡化了單片機的編程工作，與此同時也可最大化的利用了異步串口的功能。
實例：對于一般的串口屏來說，假如讓一段進度條根據自身數據的讀取進度實時變化。
如圖所示：
一般來講實現這一目的有兩種方案：
1. 單片機定時器：你需要將定時器置為清零的同時夾雜檢查代碼讀取進度的代碼，并通過串口傳給屏幕“進度條當前值”的語句，而且最糟糕的是越細化讀取的百分比就要倍增這些代碼的賦用，這樣會使得效率不高、消耗大量的系統(tǒng)資源。
2. 代碼讀取時留有一個變量，每每讀取的進度有進展后讓這個變量 a++；然后同樣發(fā)送給屏幕相應控制讀條百分比變化的指令。
以上兩條都需要占用較多單片機的資源來做顯示上的工作，但是如果交給大連佳顯電子有限公司的這款串口屏去實現的話只需要將檢查代碼寫在模塊的定時器中，同時控制文字和圖片位置的，完美呈現異步分離式計算。
