【正文】 這個(gè)外部輸出接口（ LCD 顯示模塊）就是為了實(shí)現(xiàn)硬件相關(guān)部分設(shè)計(jì)向硬件無關(guān)設(shè)計(jì)產(chǎn)轉(zhuǎn)變。當(dāng)然這個(gè)外部輸出接口的設(shè)計(jì)與具體的液晶器件有很大關(guān)系。它不能直接實(shí)現(xiàn)一個(gè)模塊，來顯示字符。它可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸出端口，這個(gè)端口能向喇叭輸出聲音信號(hào)。 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是 LCD 顯示模塊。如一般的 CRT 顯示器，在接上源并無信號(hào)輸入時(shí)，也會(huì)顯示“ No singnal input” 等信息，表明其仍正常。 顯示控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)模塊化，可被別人所再用，所以必須考慮與別人的接口。 62 63 行號(hào) X=0 ↓ X=7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 DB7 0 ↓ 7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 8 ↓ 55 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 DB0 ↓ DB7 56 ↓ 63 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 33 第五章 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)及資源 在 LCD 模塊上顯示 “WELCOME TO DIANX UEYUAN” 和 “GOOD LUCK” 等字符，設(shè)計(jì)一個(gè)頂層模塊然后在其下面建立 3 個(gè)功能獨(dú)立的子模塊， 即分頻模塊、 LCD顯示模塊和執(zhí)行指令模塊。 DDRAM 地址表 CS1=1 CS2=1 Y= 0 1 。操作完成后列地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加一。 頁面地址的設(shè)置和列地址的設(shè)置將顯示存儲(chǔ)器單元唯一地確定下來，為后來的顯示數(shù)據(jù)的讀／寫作了地址的選通。 ● 列地址設(shè)置（ Set Y address） RS R/W DB7 DB7 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1 Y address(0~63) 該指令設(shè)置了 Y 地址計(jì)數(shù)器的內(nèi)容， C5～ CO＝ O～ 3FH（ 1～ 64）代表某一頁面上的某一單元地址，隨后的一次讀或?qū)憯?shù)據(jù)將在這個(gè)單元上進(jìn)行。 GDM12864A 將顯示存儲(chǔ)器分成 8 頁，指令代碼中 P2～ PO就是要確定當(dāng)前所要選擇的頁面地址，取值 范圍為0～ 7H，代表第 l～ 8 頁。如果定時(shí)間隔地，等間距地修改（如加一或減一）顯示起始行寄存器的內(nèi)容，則顯示屏將呈現(xiàn)顯示內(nèi)容向上或向下平滑滾動(dòng)的顯示效果。 ● 顯示起始行設(shè)置（ Display Start Line） RS R/W DB7 DB7 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 1 顯示起始行（ 0~63） 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。此時(shí)在狀態(tài)字中 ON／ OFF=0。 D位為顯示開／關(guān)的控制位。若不為“ 0”，則計(jì)算機(jī)需要等待，直至 BUSY=0 為止。只有在 BUSY=0時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì) GDM12864A 的操作才能 有效。當(dāng) RST 為高電平狀態(tài)時(shí)， GDM12864A 為正常工作狀態(tài)， RESET=0。 RESET 表示當(dāng)前 GDM12864A 的工作狀態(tài)，即反映 RST 端的電平狀態(tài)。 ON／ OFF 表示當(dāng)前的顯示狀態(tài)。此時(shí)接口電路被封鎖，不能接受除讀狀態(tài)字以外的任何操作。狀態(tài)字為一個(gè)字節(jié)，其中僅有 3 位有效位，它們是： BUSY 表示當(dāng)前 GDM12864A 接口控制電路運(yùn)行狀態(tài)。第一條和第二條指令為顯示狀態(tài)設(shè)置類；其余指令為數(shù)據(jù)讀／寫操作指令。 GDM12864A 的指令功能非常簡(jiǎn)單，指令一覽表如下表所示。 序號(hào) 符號(hào) 電平 狀態(tài) 功能 1 GND 0V － 電源地 2 Vcc － 邏輯電源正 3 V0 0～ 5V － 液晶顯示驅(qū)動(dòng)電源 4 D/I H/L 輸入 寄存器選擇信號(hào) 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 29 5 R/W H/L 輸入 讀／寫選擇信號(hào) 6 E H/L 輸入 使能信號(hào) 7 DB0 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（最低位） 8 DB1 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 DB2 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 DB3 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 DB4 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 DB5 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 DB6 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 DB7 H/L 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（最高位） 15 CS2 H 輸入 片選 2（高電平有效） 16 CS1 H 輸入 片選 1（高電平有效） 17 /RES L 輸入 復(fù)位信號(hào)（低電平有效） 18 VEE 輸出 LCD 驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓 19 A 輸入 背光電源（ +） 20 K 0V － 背光電源（ ） GDM12864A 接口信號(hào)中的兩個(gè) 片選信號(hào)的組合定義見下表。 GDM12864A 的主要特性為： 顯示數(shù)據(jù)為“ 1”，相應(yīng)的像素點(diǎn)顯示；顯示數(shù)據(jù)為“ 0“，相應(yīng)的像素點(diǎn)就不顯示。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 28 第四章、 GW48PK 系統(tǒng) LCD 液晶屏使用方法 . 864A LCM 圖形液晶顯示模塊的電路特性 2864A液晶顯示模塊接口開發(fā) GDM12864A LCM 圖形液晶顯示模塊的電路特性 的電特性 配置于 GW48PK系統(tǒng)的 LCD GDM12864A是帶顯示存儲(chǔ)器的圖形液晶顯示列驅(qū)動(dòng)控制器。光標(biāo)地址計(jì)數(shù)器指示在一幀顯示過程中，當(dāng)前的區(qū)的地址指針?？刂撇?jī)?nèi)部有一個(gè)光標(biāo)發(fā)生器。這些功能由控制部的寄存器的內(nèi)容所決定。它負(fù)責(zé)顯示存儲(chǔ)區(qū)的管理與操作，負(fù)責(zé)字符發(fā)生器的操作，負(fù)責(zé)將參存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯，負(fù)責(zé)將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸就顯示時(shí)序提供給顯示時(shí)鐘電路以生成液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)時(shí)序脈沖列，并且實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)向液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳送。首先是時(shí)鐘系統(tǒng)，液晶顯示控制器都有獨(dú)立的時(shí)鐘，由這個(gè)時(shí)鐘提供給時(shí)生器以生成控制時(shí)序和顯示時(shí)序。 3)控制部 液晶顯示控制器的控制部是液晶顯示控制器的核心。 M— 交流驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。 CP— 數(shù)據(jù)移位脈沖信號(hào)，控制數(shù)據(jù)從控制器輸出，以及顯示數(shù)據(jù)在列中的移北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 27 位。這些時(shí)序信號(hào)作為控制脈沖向液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 輸出，也作為顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈? 2)驅(qū)動(dòng)部 驅(qū)動(dòng)部是液晶顯示控制器與液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 26 圖 331 液晶顯示控制器原理框圖 液晶控制器通常都具有自 己的時(shí)鐘，也就是說液晶控制器的工作不依賴于處理器的系統(tǒng)時(shí)鐘，這樣液晶顯示控制器和微處理器在讀寫的時(shí)候就有一個(gè)握手過程。接口部有兩個(gè)通道，一個(gè)是指令通道，即指令寄存器，它用收并存儲(chǔ)微處理器發(fā)送來的指令代碼，通過譯碼器將該代碼解譯成邏輯信號(hào)，現(xiàn)液晶控制器的狀態(tài)控制 /設(shè)置功能，它還可以作為參數(shù)寄存器的地址，選通的參數(shù)寄存器 。接下來介紹一下液晶顯示控制器各個(gè)組成部分的功能 [16] 1)接口部 液晶顯示控制器的接口部有指令寄存器 /譯碼器、數(shù)據(jù)緩沖器和狀態(tài)字寄存器以及相關(guān)的邏輯電路組成。片內(nèi)緩沖量有限，驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件的規(guī)模有限，可以說比較小。增加了與計(jì)算 機(jī)的接口電路和控制寄存器，從而形成了具備定控制能力的液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器，從而形成了具備有一定控制能力的液晶驅(qū)動(dòng)控制器。液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器可以說是驅(qū)動(dòng)器的升格 — 在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部增加控制功能從而使液晶顯示驅(qū)動(dòng)器升格為專用的帶有顯示驅(qū)動(dòng)輸出的液晶顯示控它在原有驅(qū)動(dòng)功能的基礎(chǔ)上增加了片內(nèi)顯示緩沖區(qū)及其管理能力 。 綜合以上的這些特性，我們可以把控制器的特性簡(jiǎn)稱為三部一集，即接控制部、區(qū)東部和指令集。液晶顯示控制器有兩大作用 :其一，控制器是為液晶顯示提供時(shí)號(hào)和顯示數(shù)據(jù) 。在交流驅(qū)動(dòng)波形 M 的變換下，驅(qū)動(dòng)輸出將產(chǎn)生不同的驅(qū)動(dòng)脈沖序從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶像素的驅(qū)動(dòng)。鎖存器的內(nèi)容作為驅(qū)動(dòng)電壓的選擇信號(hào)直接控制液晶驅(qū)動(dòng)的輸出電壓。 在驅(qū)動(dòng)器中，移位寄存器是用于完成顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，它采用了串入并出器，并行輸出連接到鎖存器輸入端。北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 24 驅(qū)動(dòng)器主要分驅(qū)動(dòng)電路和邏輯電路兩部分，驅(qū)動(dòng)電路部分是由兩組“開電路組成，完成液晶驅(qū)動(dòng)功能。 我們接下來再看看液晶驅(qū)動(dòng)器是怎么構(gòu)成的。因而 隨著顯示像素的增多，為了保證現(xiàn)時(shí)就需要適度的提高驅(qū)動(dòng)電壓以提高電場(chǎng)的電壓有效值或采用雙屏電極排布提高占空比系數(shù)。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為 N，掃描一時(shí)間是 1，那么一行所占有的時(shí)間為一幀時(shí)間的 /lN，該值稱為占空比系數(shù)。行掃描時(shí)逐行順序進(jìn)行的，循環(huán)周期很短，使得液晶顯示屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的圖果。液晶屏上任一像素位置都由其所在的行與列確定 [5]。液晶動(dòng)態(tài)方式基本原理是這樣的 :把液晶顯示器件的電極的制作與排布上作了加工，實(shí)矩陣型結(jié)構(gòu)，即把水平一組顯示像素的背電極短接在一起引出，稱之為行電稱公共極，用 CMO 符號(hào)表示 。當(dāng) A 為，’ 1”時(shí)，抑或電路輸出與 BP 反向的段電極脈當(dāng) A 為“ 0”時(shí)輸出與 BP 同向德段電極 脈沖。波圖如圖 322所示 接下來再來看看上面的驅(qū)動(dòng)原理在電路上的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)還是比較簡(jiǎn)單的，是通過異或電路的邏輯原理，如圖 323 所示 :我們把異或電路用在一個(gè)液素的驅(qū)動(dòng)上，使用一個(gè)振蕩器通過分頻器整形產(chǎn)生背電極 BP 的驅(qū)動(dòng)脈沖序列接提供給背電極 BP 上。在不顯示的像素電極上加入一個(gè)與背電極脈沖同相位的等幅正脈沖序列，在該像素上產(chǎn)生 0V 壓差，從而形成液晶顯示 的交流驅(qū)動(dòng)。 在靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的液晶顯示器件上，比如說用于顯示數(shù)字一個(gè) 8字段模塊，像素的背電極 BP是連在一起引出的，而 8個(gè)字段像素的段電極 SGE分別引出，如圖 321所示。 常用于液晶顯示器件上的驅(qū)動(dòng)方法有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種。 雖然 LCD 曾有自身的缺陷，如視角小，對(duì)比度較小等，不過隨著液晶顯示高技術(shù)的己證實(shí)，隨著液晶材料和工藝技術(shù)的進(jìn)步，新型 LDC 器件正在不斷完善。節(jié)約能源等等。眩光，眼睛不會(huì)感到勞累干澀 。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) LCD 顯示控制器 21 第三章 液晶顯示及其控制驅(qū)動(dòng)機(jī)理分析 由于液晶自身的優(yōu)點(diǎn)，如易于彩色化、無電磁輻射、長(zhǎng)壽命、被動(dòng)顯示等得液晶顯示器具有很多適合人們使用的優(yōu)點(diǎn) :畫面色彩還原效果較之 CRT 好，顯示器的液晶技術(shù)可產(chǎn)生比一般映像管顯示器更清晰、更精準(zhǔn)的影 像畫質(zhì)，真實(shí)、更飽和的色彩呈現(xiàn) 。 ? 計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備 ： 打印機(jī)，存儲(chǔ)服務(wù)類。 ? 通信領(lǐng)域 ： 目前在寬帶固定無線設(shè)備，中、低端路由器， WLAN 接入點(diǎn)， DSL 路由器等方面， NiosⅡ技術(shù)已獲得了越來越多的應(yīng)用。編譯器可以使用數(shù)量如此多的寄存器來加速函數(shù)調(diào)用以及對(duì)本地變量的訪問。 ? 16位的指令寬度，減少了代碼的長(zhǎng)度以及指令存儲(chǔ)器的寬度。 . Nios 軟核處理器 簡(jiǎn)單說來， Nios 是一個(gè)處理器的 IP 核， Nios 軟核處理器是一個(gè)基于流水線的精簡(jiǎn)指令集通用微處理器，時(shí)鐘信號(hào)頻率最高可達(dá) 75MHz，其指令集的大部分指令均可在一個(gè)時(shí) 鐘周期內(nèi)完成，它具有以下一些特點(diǎn) [18]: ? 它是一種可配置的 IP核，設(shè)計(jì)者可以通過 SOPC Builder 開發(fā)工具對(duì)其參數(shù)進(jìn)行配置以適應(yīng)不同場(chǎng)合的需要。在這個(gè)階段設(shè)計(jì)者要