【文章內容簡介】 系統(tǒng)設計總體框圖 系統(tǒng)設計總體框圖如圖 41 所示，在系統(tǒng)上電后， FPGA 將首先對系統(tǒng)進行初始化操作，在初始化操作中最重要的是寄存器的復位，顯示開關的控制，功能設置以及對顯示屏幕進行清屏。之后通過顯示控制模塊對 LCD 進行顯示的控制。顯示控制模塊主要負責在 LCD 顯示多行字符時進行換行操作，在用戶指定數(shù)據(jù)在屏幕的指定顯示位置時設置該位置所對應的 RAM 的值，以及在圖像顯示時進行的 ROM 地址重映射算法，和對 LCD 顯示區(qū)對應 RAM 進行的寫入 操作。其中的數(shù)據(jù)分別來自中英文字符模塊，動態(tài)數(shù)據(jù)模塊，以及圖像數(shù)據(jù)模塊。 對此模塊的設計，主體結構以狀態(tài)機來實現(xiàn) ，如圖 31 所示 圖 41 系統(tǒng)設計總體框圖 系統(tǒng)硬件資源選用 液晶模塊選用 本設計選用了 帶 ST7920 驅動的 LCD1286412 模 塊來進行設計和調試。該模天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第三章 [XXXX...] 塊自帶字庫。 其中， 1286412 漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置 8192個中文漢字（ 16X16 點陣）， 128 個字符（ 8X16 點陣）幾 64X256 點陣顯示RAM(GDRAM)。 [點擊輸入一級標題 標題 2] [點擊輸入 正文 ] 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] 第四章 系統(tǒng) 軟件 設計 本章首先對該系統(tǒng)的各個模塊的設計思路進行描述，并給出框圖。首先介紹了初始化模塊的設計，然后介紹了分別針對字符以及圖片的寫入數(shù)據(jù)模塊。之后介紹了本設計中最關鍵的顯示控制模塊，并列舉了詳細的設計方法。最后給出系統(tǒng)設計的整體 Block Diagram。 初始化模塊設計 LCD模塊初始 化設計 對 1286412 模塊的初始化采用狀態(tài)機的方式，通過資料中給出的 1286412模塊的說明，選擇所需要的初始化命令，結合特定的時鐘頻率，對 LCD 進行初始化。最終使屏幕清屏，顯示區(qū)對應 RAM 復位， LCD 的功能則設置為所需要的功能。 其中，字符顯示模塊的初始化流 程圖如圖 41 所示 ： 圖 41字符初始化流程圖 其中直至寫數(shù)據(jù)這一步驟之前都為起始的初始化動作。與字符顯示不同，圖天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] 片的現(xiàn)實需要使用特殊指令集中的指令，因此需要在功能設定時做出改動。而同時，在對 GDRAM 的地址以及內容進行操 作時，必須保持繪圖顯示的關閉狀態(tài)，因此在初始化時，需要將繪圖顯示關閉。但是由于寫數(shù)據(jù)這一指令屬于常規(guī)指令集，因此在設置完 GDRAM 地址后，需要重新使用功能設定，將指令集的使用改回常規(guī)指令集。當數(shù)據(jù)全部寫入完畢，則可以通過再次使用特殊指令集，開啟圖像顯示，將 GDRAM 中的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。 圖片顯示模塊的初始化流程圖如圖 42 所示 ： 圖 42 圖片顯示初始化流程圖 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] 時鐘模塊初始化設計 由 LCD 初始化的流程圖可得大部分指令的執(zhí)行時間為 72us，而清除顯示和地址歸位則需要 ，為 72us 的 64 倍左右，因此需要選擇一個合適的時鐘來作為 ENABLE 信號的輸入。 時鐘電路的設計： 由于 FPGA 開發(fā)板上自帶的晶振頻率為 50MHZ，而所需要的時鐘頻率則需要小于 ，因此需要一個分頻器對其進行分頻。這里采用簡單的計數(shù)器對其進行分頻，計數(shù)器上限經(jīng)過計算設為 ，滿足實驗需要。在分頻之后由于時鐘信號需要同時控制 LCD 模塊以及 FPGA 的模塊，因此需要編寫一個程序，使得兩者之間同步。 最終的時鐘控制模塊如 圖 43 所示 ： 圖 43 時鐘模塊 其中 CLOCK_LOGIC模塊的設計通過幾個觸發(fā)器來實現(xiàn)，部分程序如下： ponent DFF port( d : in std_logic。 clk: in std_logic。 q : out std_logic)。 end ponent。 signal sig1,sig2,sig3 : std_logic。 begin sig1= not sig2。 sig3= not clock。 out_clk= sig2。 mydff1 : DFF port map (d=sig1,clk=clock, q=sig2)。 mydff2 : DFF port map (d=sig2,clk=sig3, q=enable)。 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] 字符顯示前初始化模塊的設計 初始化部分的狀態(tài)機設計 根據(jù)字符模塊初始化的流程圖 如圖 44 所示 ： 圖 44 LCD初始化流程圖 因此，此部分的狀態(tài)機設計如下： ? when IDLE= 空閑狀態(tài) if flag =39。039。 then state = CLEAR。 flag=39。139。 else state=IDLE。 end if。 when CLEAR= 清屏狀態(tài)，使 LCD 屏幕上顯示全白 if div_counter2 DIVSS2 then DIVSS2 為 64，由于清屏狀態(tài)所需要的執(zhí)div_counter2 = div_counter2+1。 行時間為普通指令的 64 倍，因此采用 state=CLEAR。 一個 0 到 64 的計數(shù)器對其進行延遲處理 else div_counter2 =0。 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] state=RETURNCURSOR。 end if。 when RETURNCURSOR= 地址歸位，使 DDRAM 地址復位 if div_counter2 DIVSS2 then 這里和清屏狀態(tài)一樣，需要延遲 64 倍的時div_counter2 = div_counter2+1。 鐘時間 state=RETURNCURSOR。 else div_counter2 =0。 state=SETMODE end if。 when SETMODE= 點設置，選擇整體畫面的移位方式 state=SWITCHMODE。 when SWITCHMODE= 顯示狀態(tài)開 state=SHIFT。 when SHIFT= 控制游標的移動和顯示移位 state=SETFUNCTION。 when SETFUNCTION= 功能設置 state=SETDDRAM1。 when SETDDRAM1= 設置 DDRAM 地址 state=WRITERAM。 ? 其中，由于時鐘信號的周期約為 80us，而 CLEAR 清屏和 RETURNCURSOR 點設定這兩個操作需要 的操作時間，因此在這兩個狀態(tài)中加入了計數(shù)器用以延遲，延遲時間為時鐘周期的 64 倍，約為 LCD的響應速度。 字符顯示的數(shù)據(jù)選擇 ? 清除顯示（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 CLEAR）對應的數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)（ DB7~DB0）為 00000001， RS,RW為 0； ? 地址歸位（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 RETURNCURSOR）對應 (DB7~DB0)的數(shù)據(jù)為00000010， RS,RW為 0； ? 點設定（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 SETMODE）選擇整體畫面不移位， DDRAM地址 +1，因此對應 DB7~DB0數(shù)據(jù)為 00000110， RS,RW為 0； ? 顯示狀態(tài)開（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 SWITHMODE），光標顯示關，字符不反白，因此對應 DB7~DB0數(shù)據(jù)為 00001100， RS,RW為 0； 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] ? 游標和顯示控制（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 SHIFT）選擇 AC=AC+1，因此對應DB7~DB0數(shù)據(jù)為 00010100， RS,RW為 0； ? 功能設定（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 SETFUNCTION）選擇 8為數(shù)據(jù)線接口，以及基本指令集動作，因此對應 DB7~DB0數(shù)據(jù)為 00110000， RS,RW為 0； ? DDRAM（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 SETDDRAM）地址的設定則根據(jù)需要設定，對應 DB7~DB0數(shù)據(jù)為 10000000~10011111之間， RS為 1， RW為 0； 另外，根據(jù)模塊引腳說明， FPGA 還需要同時控制其他幾個引腳。其中，為了選擇并行的數(shù)據(jù)發(fā)送模式 ， PSB 引腳應為 H。 RET 引腳則由 FPGA 控制在經(jīng)過一段時間的 L 復位后跳為 H。 初始數(shù)據(jù)的賦值： psb=39。139。 rs=39。139。 when state = WRITERAM or state = READRAM else 39。039。 當狀態(tài)為讀寫 RAM 時， RS 為 1 rw=39。039。 when state = CLEAR or state = RETURNCURSOR or state = SETMODE or state = SWITCHMODE or state = SHIFT or state = SETFUNCTION or state = SETCGRAM or state = SETDDRAM or state = WRITERAM else 39。139。 當狀態(tài)為如上時， RW 為 0 data=00000001 when state = CLEAR else 00000010 when state = RETURNCURSOR else 00000110 when state = SETMODE else 00001amp。open_displayamp。open_curamp。blank_cur when state = SWITCHMODE else 00010100 when state = SHIFT else 001amp。datawidth8 amp。 39。039。 amp。 exinstruction_offamp。00 when state = SETFUNCTION else 10000000 when state = SETDDRAM else …… 圖片顯示前初始化模塊的設計 圖片顯示初始化的狀態(tài)機設計 圖片顯示時需要用到擴充指令集。在基本指令集設置的時候需要將SETFUNCTION，功 能設計，中的 RE 設為 1. 而在擴充指令集的功能設定中也要將 RE 設為 1，同時在顯示模塊寫入圖片數(shù)據(jù)時，需要將圖片顯示關閉，然后轉入基本指令集進行數(shù)據(jù)的寫入，直至寫入數(shù)據(jù)完畢再使用擴充指令集，打開圖片天津工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 第四章 [XXXX...] 顯示。 因此，其狀態(tài)機設計與字符顯示不同的部分如下： … when SHIFT= 游標和顯示移位，這一部和字符顯示部分一樣 state=SETFUNCTION1。 when SETFUNCTION1= 設置 8 位數(shù)據(jù)傳輸方式 state=SETFUNCTION2。 when SETFUNCTION2= 啟用特殊指令集 if flag_p=39。039。 then 這個選擇結構用于選擇打開或者關閉顯示， state=DRAWFUNOFF。 默認為關閉顯示，只有當圖像數(shù)據(jù)寫入完成 else 才會使 flag_p 等于 1，這時打開顯示。 state=DRAWFUNON。 end if。 when DRAWFUNOFF= 關閉顯示 state=SETGDRAM。 … when SETGDRAM= 設置 GDRAM 起始地址 state=DRAWFUNR。 when DRAWFUNR= 在使用寫入數(shù)據(jù)命令前，必須轉會常規(guī)指令集 state=CLEARRAM。 使 GDRAM 中數(shù)據(jù)清 0 … 圖片顯示初始化數(shù)據(jù)的選擇 其中與字符顯示不同的指令集數(shù)據(jù)如下： ? 功能設定 1（對應狀態(tài)機狀態(tài)為 SETFUNCTION1）選擇 8為數(shù)據(jù)線接口，以及特殊指令集動作，因此對應 DB7~DB0數(shù)據(jù)為 00110100， R