TFT串口屏开发：人机操控屏系列-异步串口UART通讯模组
串口屏模组是什么？
串口和并口的区别
串口和并口是对立的两种概念，就像单车道和多车道一样。串口通讯是将每一个字节的数据以按位的形式传输给数据线的另一端。而并口顾名思义是并列的传输数据到接收端，但并不是同时运行多个串口协议，事实上串口的数据传输在逻辑上要复杂的多。并口和串口是截然不同的传输方式，一般对数字电路来讲，一段全彩800*480即时图像如果达到30fps以上，那么数据传送是必须要采用并口通讯的，串口通讯的数据载量无法比拟并口，例如倒车影像的应用。一般来讲单色串口屏的设计会采用IIC或TTL，而彩色串口屏可能采用的接口会事非常的多样化，根据情况的不同可能采用定制化接口。
那为什么不用并口来取代所有的串口呢？其中一个原因是并口的费用更高，但这不是主要原因，在数字电路里面只有两种电平逻辑就是1和0 且只能为直流电，这就对远距离传输制造了困难，直流电信号在传输过程中衰减更快，需要信号的补偿。如果是并口的话对信号的补偿就会更加的昂贵。
那是不是并口设备就一定更好呢？其实是要看应用的领域而定。并口屏可以处理速度非常快的图像变化，及同步运行设备，例如ARM, Cortex,和x86之类的。
但是如果设计成本较低或者应用比较简单那么就完全可以考虑串口屏，因为即便你使用了并口设备但是单片机处理速度不及时，或者内存不够大同样还是会造成非常不好的使用体验。串口传输速度的提升可以从处理器主频和晶振等多个方向入手，我们都知道串口通讯中最重要的一个因素之一就是波特率，波特率是分辨逻辑电压的时间单位也会影响控制时序的波长。如果一味追求更快的波特率是会造成误码率的提升的，所以要加快主频的速度，主频会影响机器时钟的个数，而晶振也是另外一个重要的因素。那是不是提高串口数据传输载量必然导致费用的提升呢？
其实现在的虚拟串口设备很丰富，像是USB总线就可以将电脑摄像头的即时影像发送给我们的主机。
串口工作原理
串口通常包括至少两根信号线，作为像是UART需要两根总线，一根是TXD发送数据线和一根RXD接收数据线。IIC同样也是两条数据线SDA数据线和SCL数据时钟数据线。
例如一个十六位进制数0xf0 转换成二进制后为1111 0000，左边为高位，右边为低位。串口通讯会以按位从低到高或从高到低的形式发出，根据协议的不同形式也不同，那么不同的协议是不能互相通讯的。
另外接口的电平基准不一样也是不能通讯的，如果是RS232接口的逻辑电平会是-15v到+15v，而TTL电平则是0v到5v，TTL是标准单片机电平，如果需要和RS232接口相接需要一个MAX232芯片作电平转换。
串口屏如何工作
就像上面讲的串口设备无法承载并口设备的数据量，所以显示的图片内容和程序大多是已经写好烧入在模块的存储器中的，而并非是控制单片机的EEPROM里。
然后单片机将指令集发送给串口设备进行调度，例如将固定文字的内容变换、将隐藏图层显示、移动某控件坐标以及调整背光电源。
还有一类串口屏的控制方式是操作已有变量和监听屏控件的手法从而实现要显示内容的变换，例如大连佳显电子有限公司的一款以AS为基础开发的人机串口屏就是利用了异步串口变量赋值对场内的显示控件做出即刻反应。
例如屏幕内有一个文本控件，它显示的是电梯所在楼层，那么想要变换这个控件的数值有两种方法：
一、 是把控件显示的值监听在某一个可能被赋值的变量，当变量被赋值显示内容改变，要求变量类型等同于控件赋值类型。
二、 场变量监听，当在某一个特定的场景内会激活特定变量的监听，不同场景的相同变量可以处理方式不同。当进入场景内后如果接到变量被赋值
SBUF = “:level=20\r\n”;
然后屏内的监听会是
Level的监听1{
$文字控件.txt=$level;
}
然后我们的楼层显示部分就会变成20层。
控件的属性非常多元化，所以显示功能不会比传统的串口设备少，而且大大的降低了我们的开发人员的开发周期，有更高的工作效率。其实这也分开了屏幕开发人员和控制开发人员的工作，只需要互相留有接口就可以正常通讯。
像是大连佳显电子有限公司的这一系列串口屏其二点好处是TFT的模组具备了一套非常完善的图形运行环境，所有的显示内容只需要调度指令就可以由模块自己进行运算完成，而不需要MCU将显示内容数据逐帧发送给屏幕。这就可以接受更多的设计方案，无论是低功耗MCU还是高端ARM都可以完美兼容。对于像51单片机这种简单单片机，它的工作就化繁为简，只需要对外部设备的中断进行响应然后发送指令给TFT模组，之后的事情就不需要MCU再去关心。
如何把工作化繁为简
其实很多人认为串口屏数据传输慢不以满足很多变量的反复赋值，例如具有多台设备的工厂的总控屏。其实如果可以将项目的显示要求理解透彻是可以发现捷径和优化代码的处理。尽量少的申请全局变量，多做结论性的代码片段。如果是同样的操作规则一定能有办法在同一个场景内制作，从而减少代码区的浪费。精简的算法不一定人人都可以写出来，但写出一段深思熟虑适合的代码却不难。
作为一名触屏人机界面的开发人员，需要彻底理解透彻客户的操作顺序、逻辑和响应顺序等等。如果界面过于复杂可以将一定会同时出现的两个控件变为一个控件，或者要在同一个函数内一起处理。要做树状的结构封装，不要做星状的程序结构。这里推荐一款软件叫做Mindjet MindManager。这款软件在制作逻辑结构上是非常有帮助的，我们的实现内容可以在设计时候用软件画出抽象结构，再按照一个个接口实现显示内容。通过制作出来的这幅图，可以很清楚的表达出来自己的API接口给你的客户。不仅这样还能帮助修缮和优化后续的代码。
市场上常见的串口控制屏大多是触摸与屏分离的形式，但是由大连佳显电子开发的这系列串口屏的一大优点就是触控并不占用用户板上的器件和io，它是由模块自行校验的。模块会对被触控的按键直接触发代码，亦可以将信息通过串口发送至单片机，然后等待一次验证的校验后做生效反应。
串口屏的应用
领域和方向
串口显示设备的应用是非常广泛的，无论是单色还是彩色，是点阵形式还是段码形式。从工厂到每家每户都可以找到这些显示设备。彩色较多会用在医疗器械和消费类电子产品较多，其中也包括一些勘探设备和手持仪器。目前为止还在使用段码LED或LCD读数的方式解析模拟信号源的应用已经很少了。那么将来串口显示器会励志于更多工业级开关、检测、控制产品、公共安全和智能家居的应用，从而扩大所占的市场份额。
异步串口
线程是编程中一个重要的组成部分，生成一支线程帮你完成特定时间内的工作对于一般串口屏来说是不太可能，那是因为屏幕的刷新指令传输是异步的，刷新的方式是非延迟的，且单线程运算。 可是大连佳显电子有限公司的这一款TFT彩色串口模组是内嵌式的产品并支持对操作界面上定时触发一些关键性代码。大大的方便简化了单片机的编程工作，与此同时也可最大化的利用了异步串口的功能。
实例：对于一般的串口屏来说，假如让一段进度条根据自身数据的读取进度实时变化。
如图所示：
一般来讲实现这一目的有两种方案：
1. 单片机定时器：你需要将定时器置为清零的同时夹杂检查代码读取进度的代码，并通过串口传给屏幕“进度条当前值”的语句，而且最糟糕的是越细化读取的百分比就要倍增这些代码的赋用，这样会使得效率不高、消耗大量的系统资源。
2. 代码读取时留有一个变量，每每读取的进度有进展后让这个变量 a++；然后同样发送给屏幕相应控制读条百分比变化的指令。
以上两条都需要占用较多单片机的资源来做显示上的工作，但是如果交给大连佳显电子有限公司的这款串口屏去实现的话只需要将检查代码写在模块的定时器中，同时控制文字和图片位置的，完美呈现异步分离式计算。
