??引 言 ??手機在現代生活中的使用越來越廣，其功能也是越來越多，如現在有很多手機都帶有MP3及照相功能，有的還具有閃信和計步器功能。手機閃信需要處理器能完成多路模擬輸入、數據的實時處理等，原有的手機很難直接實現這些功能，就需要配合完成其功能。 ??PMP等便攜式設備大都帶有彩色的TFT屏，而傳統的驅動是由白色LED完成的，但其存在色差；現在大都采用RGB三色LED來背光，同時需要檢測背光的效果，克服LED亮度變暗的問題。MCU可以協助主處理器完成這些功能，達到很好的彩色TFT屏的背光效果。 ??便攜式設備往往由多個公司共同提供模塊，需要MCU有好的保密功能。因此便攜式設備對MCU的要求，大都需要小尺寸，低功耗，實時快速響應，保密性好，成 本低等優點。小封裝高集成的MCU，能集成FLASH、ADC、DAC、OSC、SRAM、PWM、溫度傳感器、看門狗等，同時便于MCU的編程和升級。 ??該文依次介紹了如下內容：手機閃信和計步器介紹，手機閃信對MCU的需求，手機閃信中C8051F313的優點，彩色TFT屏的RGB驅動方案， 彩色TFT屏C8051F310方案，小尺寸MCU在中應用的優勢等。 ??一、手機閃信和計步器介紹 ??1、手機中閃信功能 ??光線較暗的環境下，通過快速左右搖動手機，利用人類視網膜延時現象，造成視覺殘像，因而形成連續的光影信號，使觀看者視覺產生連續信息，這就是閃信的基本 原理。實際處理中，處理器檢測加速度變化后，根據運動的加速度等在不同的時刻讓相應的LED點亮或熄滅，讓人感覺到LED中空中出現一幅完整的點陣圖像， 一幅圖像或者一串文字在0.1秒內顯示出來效果就會很好。 ??2、自動翻轉 ??因為重力加速度的原因，運動傳感器能檢測到重力加速度所加的方向，可以自動調整顯示字符的方向。 ??3、計步器功能 ??人在行走或者跑步過程中，其加速度與時間軸大致成為一個正弦波；利用加速度傳感器檢測運動的加速度，可以計算走了多少步，還可根據步幅進而估算所走的距離等。 ??二、手機閃信對MCU的要求 ??在該應用中，MCU需要采樣兩路加速度傳感器的輸入，進行計算分析，在不同時刻顯示相應的LED，分析手機所持的方向，實現自動翻轉功能。分析加速度值，計算出持有者走了多少步。完成與手機間的通訊功能，接收手機發送過來的命令和顯示數據，回傳計步器的值等。 ??由于該模塊需要放入手機中，對模塊的尺寸有嚴格的要求，同時也需要小封裝能利于散熱。像手機這類的手持設備，對功耗有很高的要求，在手機加上閃信和計步器 模塊后，不能因此縮短手機的工作時間。MCU能直接驅動瞬時大電流的多個IO，比如能驅動16個電流為15~20mA的高亮LED，而無需其他， 能更好的節省空間和成本。模塊為適應不同手機的應用，盡量提供多種通訊接口，如SMBus（I2C）、UART、SPI等通訊功能。其功能框圖大致如下： ??其閃信顯示效果如下： ??三、手機閃信中C8051F313的優點 ??在該應用中，我們選擇了C8051F313，其資源如上圖，很好的完成了該設計，該芯片有如下優點。 ??1、體積小，高集成度：其C8051F313大小為5x5mm，如上圖，該包含了8K的FLASH，1K的SRAM，ADC、I2C、UART、SPI、PCA、看門狗，25個IO等資源。其QFN28的封裝也有利于散熱。 ??2、保密性好，編程方便：FLASH能支持在線修改，同時內置的編程控制電路可以阻止外部對FLASH的非法讀寫訪問；提供不需要連接計算機的手持式編程器，通過C2就可以對MCU進行編程和升級。 ??3、高速處理能力：C8051F313采用CIP51的核心技術，完全支持8051的指令集，能快速的執行指令，其中有76條指令是在一到兩個時鐘周期 內執行完畢，指令執行速度可達到25MIPS，處理閃信和計步器已足夠。內部可以設定中斷有14個，給軟件編程帶來了方便。 ??4、低功耗：該MCU在1MHz的處理速度下，只需要0.36mA，而且還有空閑和停機等工作模式，能更多的節約手機電能。 ??5、直接驅動：C8051F313可以直接驅動16個大電流20mA的高亮LED，無需其他電流，節省了空間和成本。 ??6、AD采樣：C8051F313帶有17個模擬AD輸入IO，其AD采樣為10位，采用速度為200K，能完全滿足閃信和計步器的需求。而且內帶溫度傳感器，可以測試MCU芯片的環境溫度。 ??7、通訊功能：MCU提供了SMBus（I2C）、UART、SPI通訊功能，使模塊能與手機進行可靠通訊：接收需要顯示的字符或者圖像數據，還能接收 計步器控制命令，回傳計步器的值等等；還可以將加速度的值傳入手機中，進行其他的應用開發，如手機游戲、音樂擊鼓器等。 ??8、靈活的IO管理：C8051F313內帶CrossBar功能，能將不同的功能管腳，按照一定的優先級配置輸出到相關的IO腳上；比如將4和5腳可以通過軟件設定為UART或者I2C功能管腳。 ??其軟件配置界面如圖： ??四、彩色TFT屏的RGB驅動方案。 ??在便攜式設備中往往會使用彩色的TFT屏，在傳統上TFT屏的背光是由白色LED實現的，而白色的LED實際上色彩是有偏差的，這樣導致屏的顏色發生失真或者不夠鮮艷。同時隨著使用時間的增長，LED的亮度會變暗，這將導致這個屏的顯示效果明顯變暗，因此，下面的方案可以很好地解決這個問題。 ??背光采用R，G，B三色的LED，LED發出的光組合成白光，通過一個Color Sensor來檢測光的亮度和色彩，送給一個帶有AD功能的小封裝單片 機，該單片機通過PWM輸出控制一個LED驅動芯片，LED驅動芯片完成對R，G，B三色LED的控制，單片機通過檢測LED發出的光的色彩來調整PWM 輸出，進而實現對LED色彩的控制。同時單片機通過一個I2C接口與主CPU通訊，接收主CPU對亮度調整的控制命令。 ? ??這個調整系統直接和TFT屏集成在一起，這樣屏的生產廠商可以根據自己屏的特性來設計合理控制方法和其他功能，只需要定義好自己的屏的I2C接口就可以讓 主CPU完成對屏的控制。而屏的色彩和亮度等總能夠保持在用戶設定的水平。主CPU在整個過程中無須干預屏的調整過程。而且主CPU也不需要支持PWM功 能，因為這些功能被集成到了小尺寸中。在TFT彩屏的LED驅動中，一般選擇高性能的AMS LED Driver，其Color Sensor芯 片為Avago HDJD-S722-QR999，用以檢測R、G、B三色的亮度。