【正文】 別是基于 SRAM 結(jié)構(gòu)和熔絲結(jié)構(gòu)的 FPGA。T。通常來說，在歐洲用 Xilinx 的人多，在日本和亞太地區(qū)用 ALRERA 的人多，在美國則是平分秋色 。 可以講ALTERA 和 Xilinx。 FPGA 的應(yīng)用 FPGA 器件獲得了廣大的電子設(shè)計(jì)工程師們的普遍認(rèn)同 ， 并且在 各自不同的設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛地使用 。 一種正在興起的應(yīng)用是采用 FPGA 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)定制的計(jì)算機(jī)。 用戶利用 FPGA 可以反復(fù)地編程、擦除、使用或者在外圍電路不動(dòng)的情況下用不同軟件就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。 FPGA/CPLD 軟件包中 有各種輸入工具和仿真工具，及版圖設(shè)計(jì)工具和編程器等全線產(chǎn)品。當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí)，更能顯示出 FPGA/CPLD 的優(yōu)勢。 FPGA 軟件易學(xué)易用，可以使設(shè)計(jì)人員更能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)快速將產(chǎn)品推向市場。圖 12 是一個(gè)典型 的 基于 QuantusII 的 FPGA 開發(fā)流程。 QuantusII（以下簡稱 Q2）以工程為單元對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行管理?？梢赃@樣理解，頂層圖是一個(gè)容器，將整個(gè)工程的各個(gè)模塊包容在里面，編譯的時(shí)候就將這些模塊整合在一起。 （ 3）采用 ALTERA 公司提供的 LPM 功能模塊。如果不懂得在工程中 采用這些現(xiàn)有的功能模塊真是太浪費(fèi)了。 （ 4）自己建立功能模塊?？梢杂糜布枋稣Z言也可以用原理圖的輸入方法。然后在頂層圖中使用這個(gè)模塊的符號(hào)，并將源文件（實(shí)現(xiàn)該模塊的原理圖或 HDL 文件）拷到頂層圖所在的工程目錄下。 （ 5）將頂層圖的各個(gè)功能模塊用連線連起來。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 4 （ 6）系統(tǒng)的功能原理圖到此已經(jīng)基本出爐了，下一步要為該設(shè)計(jì)選擇芯片載體，才能在物理上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 （ 7）編譯。在類似 Q2 這樣的集成環(huán)境里這些過程都可以一氣呵成，集成環(huán)境幫你目動(dòng)完成了幾個(gè)步驟。斷電后， FPGA 里的這些信息會(huì)丟失，后者可以下載到 FPGA 的配置芯片，掉電后這些配置信息不會(huì)丟失，重新上電以后通過該配置芯片對 FPGA 內(nèi)部的 RAM 進(jìn)行配置。 FPGA 的設(shè)計(jì)優(yōu)勢 采 用 FPGA 實(shí)現(xiàn)硬線邏輯設(shè)計(jì)大尺寸文字顯示屏控制器具有很多優(yōu)點(diǎn) [4]。 （ b） FPGA 可以提供比 PLD 和 CPLD 器件足夠大的有效邏輯容量密度，不僅大大減少 了 印刷電路板的空間 、 降低 了 系統(tǒng)功耗 ， 同時(shí)大大提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝可實(shí)現(xiàn)性和產(chǎn)品的可取性。以致在小批量的產(chǎn)品應(yīng)用場合， 成本遠(yuǎn)低于門陣列和全定制 ASIC。 （ b）一般單片機(jī)的速度比較慢，而 FPGA 邏輯的時(shí)鐘可以做的很高，好的設(shè)計(jì)可以使系統(tǒng)的時(shí)鐘預(yù)率超過 100M。 FPGA 的基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 5 管腳比較多，完全能滿足本設(shè)計(jì)的需要。當(dāng)然，單片機(jī)也有優(yōu)點(diǎn)，在通信和一些邏輯操作中，使用單片機(jī)可以省時(shí)省力，而且單片機(jī)的成本低廉，充分發(fā)揮單片機(jī)的能力可以提高系統(tǒng)的性價(jià)比。 正是如此 ， 當(dāng)今世界 FPGA 是半導(dǎo)體集成電路工業(yè)銷售增長最快的部分， FPGA的應(yīng)用正在產(chǎn)生飛躍。一個(gè)完整的、典型的 EDA 設(shè)計(jì)流程既是自頂向下設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)施途徑，也是 EDA 工具軟件本身的組成結(jié)構(gòu)。 原 理 圖 / V H D L 文 本 編輯綜 合F P G A / C P L D 適 配F P G A / C P L D 器 件 和 電路 系 統(tǒng)F P G A / C P L D 編程 下 載門 級(jí) 仿 真時(shí) 序 與 功 能 仿 真 圖 13 FPGA 開發(fā)流程簡略圖 將電路系統(tǒng)以一定的表達(dá)方式輸入計(jì)算機(jī) ， 是在 EDA 軟件平臺(tái)上對 FPGA/CPLD開發(fā)的最初步驟。 （ 1）圖形輸入 圖形輸入法通常包括原理圖輸入、狀態(tài)圖輸入和波形圖輸入等方法 [6]。 波形圖輸入方法是將待設(shè)計(jì)的電路 看成是 一個(gè)黑盒子 [7]，只需告訴 EDA 工具該黑盒子電路的輸入和 輸出時(shí)序波形圖， EDA 工具即能據(jù)此完成黑盒子電路的設(shè)計(jì)。原理圖由邏輯器件和連接線構(gòu)成，途中的邏輯器件可以是 EDA 軟件庫中預(yù)制的功能模塊，如與門、非門、或門、觸發(fā)器以及各種含 74 系列器件功能的宏功能模塊，甚至還有一些類似于 IP 的功能塊。 設(shè)計(jì)過程形象直觀，適用于初學(xué)或教學(xué)演示 。 由于設(shè)計(jì)方式接近于底層電路布局，因此易于控制邏輯資源的耗用，節(jié)省面積。顯然，原理圖的設(shè)計(jì)方法明顯偏 離了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化最本質(zhì)的涵義，在設(shè)計(jì)中由于需要直接面對硬件模塊的選用，因此行為模型的建立將無從談起，從而無法實(shí)現(xiàn)真實(shí)意義上的自頂向下的設(shè)計(jì)方案。 可以說，應(yīng)用 HDL 的文本輸入方法克服了上述原理圖輸入法存在的所有弊端，為 EDA 技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展打開了一個(gè)廣闊的天地。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。 ， 通過紅色，藍(lán)色，白色，綠色 LED 燈的亮滅來顯示文字、圖片、動(dòng)畫、視頻，內(nèi)容。傳統(tǒng) LED顯示屏通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、大型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。 LED 顯示屏作為一種新興的顯示媒體，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，得到了飛速發(fā)展，它利用發(fā)光二極管 構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元組成大面積顯示屏，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性價(jià)比高、使用成本低等特點(diǎn) ，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示市場的主流產(chǎn)品之一 ， 在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn) 今 其 在控制系統(tǒng)方面電路結(jié)構(gòu)不斷改善 ， 并向嵌入式大屏幕發(fā)展 ， 使其穩(wěn)定性和刷新頻率不斷提高，并且成本大大降低。 不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。一方面，受 LED 材料器件的限制， LED 顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒有廣泛展開 ； 另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。 （ b） 19901995 年 —— LED 顯示屏迅速發(fā)展的時(shí)期。藍(lán)色 LED 晶片研制成功，全彩色 LED 顯示屏進(jìn)入市場；電子計(jì)算機(jī)及微電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏灰度等級(jí)實(shí)現(xiàn) 16 級(jí)灰度和 64 級(jí)灰度調(diào)灰，顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示效果大大提高。 LED 顯示屏在平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品局面基本形成 ， LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價(jià)格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，產(chǎn)品在質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化等方面出現(xiàn)了一系列新的問題，有關(guān)部門對LED 顯示屏的發(fā)展予以重視并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)囊?guī)范和引導(dǎo)，目前這方面的工作正在逐步深化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至 1998 年底，年度銷售總額在 1000 萬元以上的企業(yè)有 20 多家，其銷售總額達(dá) 6 億元左右，占行業(yè)市場總額的 85%以上。在國內(nèi)市場上，國產(chǎn) LED顯示屏的市場占有率近 100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場。目前 LED 顯示屏制作技術(shù)先進(jìn)，售價(jià)低，國外公司很難在大陸占領(lǐng)競爭市場。五年來，每年平均增長達(dá) 20%以上。因 此我國 LED 產(chǎn)業(yè)的整體實(shí)力雄厚，有望成為電子基礎(chǔ)產(chǎn)品重要支柱產(chǎn)業(yè)。 90 年代初即具備了成熟的 16 級(jí)灰度 256 色視頻控制技術(shù)及無線遙控等國際先進(jìn)技術(shù)，近年在全彩色 LED 顯示屏、 256 級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、多級(jí)群控技術(shù)等方基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 9 面均有國內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn) ； LED 顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路也已由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)正成為我國電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是平板顯示領(lǐng)域唯一立足國內(nèi)形成的民族高科技產(chǎn)業(yè)。 1996 年原電子部委托藍(lán)通公司制定《 LED 顯示屏通用規(guī)范》， 1998 年 1 月正式作為電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施，使 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作開始走向規(guī)范 。隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系的形成和系列標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施 ， LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)在向健康有序的方向發(fā)展。 LED 顯示屏的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代信息社會(huì)中，視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展。 （ 1）高亮度、全彩化 藍(lán)色及純綠色 LED 產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟性行業(yè)化條件。 LED 產(chǎn)品性能的提高 ， 使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡達(dá)到比較理想的效果 ， 完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求 。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化 材料、技術(shù)的成熟及市場價(jià)格的基本均衡之后 ， LED 顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為 LED 顯示屏發(fā) 展 的一個(gè)新趨勢。 （ 3） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化 信息化社會(huì)的形成 ， LED 顯示屏 的應(yīng) 用前景更為廣闊。 面向信息服務(wù)領(lǐng)域的 LED 顯示屏產(chǎn)品 的 門類和品種體系將更加豐富 。 （ 4）高性能 、 嵌入式 現(xiàn)在市場上的多種 LED 顯示屏在顯示性能上良莠不齊，并且大多需要上位機(jī)對顯示過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。所以在大屏的設(shè)計(jì)中將是一個(gè)明顯的趨勢。 LED 顯示屏： 指由發(fā)光二極管組成的顯示點(diǎn)陣。 框架結(jié)構(gòu)： 指支撐整個(gè)系統(tǒng)的基板或框架。 LED 顯示屏的種類及特性 LED 顯示屏的常見有分類一下幾種方法 ： （ a）按顯示顏色可分為： 基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 11 單基色（紅色或綠色） 雙基色（紅色、綠色） 三基色（紅色、綠色、藍(lán)色） （ b）按顯示性能可分為： 圖文屏 同步屏 行情顯示屏 (包括證券屏、利率匯率屏、工廠看板、安全牌等 ) （ c）按使用環(huán)境可分為 : 室內(nèi)屏 室外屏 半戶外屏 LED 顯示屏的特性 ： LED 發(fā)光二極管 有 很多 優(yōu)勢 ， 除了可以解決廣色域問題之外，相對于 CCFL 冷陰極背光燈而言， LED 發(fā)光二極管還擁有更多的優(yōu)勢。 在環(huán)保之外，LED 背光源還非常節(jié)電，其功耗要比 CCFL 冷陰極背光燈更低一些。 另外，雖然 CCFL 的發(fā)光效率并不比 LED 遜色，但是由于 CCFL 是散射光，在發(fā)光 過程中浪費(fèi)了大量的光，這樣一來，反而顯得 LED 光的效率更高。一般來說，不同 CCFL 的額定使用壽命 (半亮 )在 8000～ 100000 小時(shí)之間，而 LED 背光源則可以達(dá)到 CCFL 的兩倍左右。 因此， LED 顯示屏的優(yōu)點(diǎn)有： 亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動(dòng)簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。 LED 顯示屏具有其他顯示屏所無法比擬的技術(shù)優(yōu)越性： （ａ） 使用壽命長： 發(fā)光二極管的使用壽命在 10 萬小時(shí)以上 （ｂ） 響應(yīng)速度快：這是半導(dǎo)體器件共有的特點(diǎn) （ｃ） 可視距離遠(yuǎn)： LED 的單點(diǎn)直徑可達(dá) 52mm，可視距離 500 米以上 （ｄ） 規(guī)格品種多： LED 顯示屏有室內(nèi)的、戶外的，有單色的、雙色 、全彩色 （ｅ） 數(shù)字化程度高：全數(shù)字化 ， 可實(shí)現(xiàn)高分辨率圖形方式 （ｆ） 亮度高：可用于戶外，如交通燈、防霧燈等。 （ｇ） 可視角度大：室內(nèi)顯示屏可達(dá) 160 度 ， 戶外的可達(dá) 120 度 （ｈ） 功耗低：每平方米最大功耗不超過 800W 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 12 3 LED 電路顯示 原理 LED 點(diǎn)陣顯示 結(jié)構(gòu) LED 點(diǎn)陣顯示模塊是 LED 顯示屏的基本組成單元，下面對 LED 點(diǎn)陣顯示模塊進(jìn)行具體的分析。 LED 點(diǎn)陣顯示模塊的內(nèi)部連線如 32 圖所示： 圖 32 LED 點(diǎn)陣顯示模塊內(nèi)部連線圖 如圖所示，每一列的 8 個(gè) LED 發(fā)光二極管的陽極接在一起，每一行的 8 個(gè) LED發(fā)光二極管的陰極接在一起，這樣就可以由行和列的選擇線控制每一個(gè) LED 發(fā)光管的發(fā)光。由于在實(shí)際的操作中，具體的 LED 點(diǎn)陣顯示模塊的引腳并不是有規(guī)則地排列，而是根據(jù)內(nèi)部連線 ， 及相應(yīng)的外部因素而排列，實(shí)際的顯示模塊的引腳排列參照具體的實(shí)物。通常是先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，再按照顯示控制的要求以一定的 格式形成顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣是可行的。 我們以中文宋體字庫為例。即國標(biāo)漢字庫中的每一個(gè)字均由 256 點(diǎn)陣來表示。因而這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字，也可 以顯示在 256像素范圍內(nèi)的任何圖形字符。每一個(gè)字由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。一個(gè)字需要拆分為 2 個(gè)部分，一般我們把它拆分為左部和右部，左部由 8 6 點(diǎn)陣組成，右部也由 8 6 點(diǎn)陣組成，如 圖 35所示。方向?yàn)?p00 到 p07，顯示漢字“湖”時(shí)， p00 到 p07 點(diǎn)亮，由右往左排列，二進(jìn)制為01000010B，轉(zhuǎn)換為 16 進(jìn)制為 42H。 左半部的第二行 ， 也為 00100010B，即 16 進(jìn)制 22H。我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由右往左掃描。從上圖可以看到，這一行全滅，即陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 14 為 00000000B， 16 進(jìn)制則為 00H。 p2 p2 p2 p25 點(diǎn)亮，為二進(jìn)制 00111100b，即 16 進(jìn)制 3CH。謝 CD0BB DB 001H,008H,042H,008H,037H,088H,024H,088H DB 007H,0FEH,004H,088H,0E7H,0C8H,024H,0A8H DB 02FH,0A8H,021H,088H,022H,088H,02AH,088H