一种基于NiosII的液晶显示屏滚屏显示控制模块设计_综合-其它

一种基于NiosII的液晶显示屏滚屏显示控制模块设计

点击数：7511 次录入时间：03-04 11:52:58 整理：http://www.55dianzi.com 综合-其它

NiosII嵌入式处理器以其设计灵活的优点在嵌入式领域中得到广泛应用。文中阐述了一种基于NiosII的液晶显示屏滚屏显示控制模块，给出硬件原理图与部分软件代码。该方案对于NiosII系统的开发具有借鉴意义。

NiosII系列软核处理器是ALTEra的第二代FPGA嵌入式处理器，其性能超过200DMIPS。Altera的Stratix、Stratix CX、StratixII和Cyc lone系列FPGA全面支持NiosII处理器。NiosII系列包括3种产品，NiosII／f(快速，最高的系统性能，中等FPGA使用量)；Nios II／s (标准，高性能，低FPGA使用量)；Nios II／e(经济低性能，最低的FPGA使用量)。这3种产品具有32位处理器的基本结构单元——32位指令大小，32位数据和地址路径，32位通用寄存器和32个外部中断源；使用同样的指令集架构(ISA)；100％二进制代码兼容，设计者可以根据系统需求的变化更改CPU，选择满足性能和成本的最佳方案，而不会影响已有的软件投入。另外，NiosII系列支持60多个外设选项，开发者能够选择合适的外设，获得最合适的处理器、外设和接口组合。本文采用Cyclone器件中的EP1C6Q240C8来实现LCD的滚屏设计。

1 系统硬件结构

本系统的硬件结构如图1所示。

1．1 处理器

本文系统中的处理器选用的是Altera公司提供的Cyclone系列EP1C6Q240C8。该芯片采用240脚的PQFP(即PlastIC Quad Flat PACkage，塑料方块平面封装)封装，提供185个I／O接口。该芯片拥有6030个LES；可提供239616 bit的RAM；芯片内部还自带有2个锁相环，可以在高速运行的时候保证系统时钟信号的稳定性。

1．2 EPCS配置器件

Altera串行配置器件是工业级低成本的配置器件。它们是基于高效，低成本的要求而设计的产品，提供在系统编程(ISP)和多次编程能力，在价格敏感的大批量应用中，Altera的串行配置器件是Cyclone系列FPGA理想的配置器件，也是配置Cyclone系列FPCA最简单的方法，能够使FPCA和配置器件以最低的价格实现完整的可编程芯片系统(SOPC)解决方案。标准型配置器件，包括EPC2、EPC1、EPC1441、EPC1213、EPC1064和EPC1064V。本文使用EPC2配置器件。使用时，首先使用下载电缆将计算机生成的FPGA配置文件*．SOF使用programmer烧入EPC2配置器件中，然后由EPC2配置器件控制配置时序对FPGA进行配置，一次烧写即可重复使用，编程完后可以脱离计算机工作。

1．3 FLASH

对于较为复杂的SOPC (System-on-a-Programmable-Chip)即可编程片上系统，用户程序和需要下载的文件一般较大，用EPCS来存储是不现实的。本文根据设计的具体要求采用FLASH来存储16*16的汉字点阵字库和保存工程文件．elf。一个汉字需用16×16点阵显示，一个字节(Byte)有8位(bit)，一位代表一个点，故一个字节只能表示8个点，一个16x16点阵的汉字要占32(2×16)个字节。3755个一级汉字共需3755x 32=120160 Byte，所以一级汉字字库需占117 kB存储空间；工程文件．elf较小，大约为40 kB；另外，为了满足未来扩充汉字字库的需要，因此，选择存储容量为2 Mbit的FLASH作为只读存储器，并可使用flash programmer将*．elf和需要下载的文件烧入FLASH中。

1．4 随机存储器

在SOPC开发中，随机存储器(RAM)主要是为了存放可执行代码和程序中用到的变量。由于所采用的处理器中的RAM的存储容量较小，根据本文中设计电路的要求，采用1048 kbit的外部SRAM。

1．5 液晶显示模块

液晶显示模块是由控制器、行驱动器、列驱动器和液晶显示屏等器件构成。其核心部件LCD控制器是可编程接口芯片，它一方面提供与微控制器(即NIOS处理器)的接口，一方面连接行／列驱动器。通过对可编程接口芯片编程来实现对LCD的操作控制。本文采用的接口可编程芯片是T6963C来控制单色点阵图形液晶LCD。

T6963C是一种内置控制器的图形液晶显示模块，其面向显示存储器的引脚有8根数据线(D7～D0)、16根地址线(AD15～AD0)和4根控制线，最多能管理64 KB大小的显示存储器。T6963C单屏可以达到640x128，双屏可以达到640x256。

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2 软件设计

使用NIOS对LCD进行控制主要是通过对LCD的控制器进行编程来实现的，在本文中采用T6963c控制器，其软件方案流程图如图2所示。

2．1 LCD初始化

LCD模块的初始化就是对LCD模块的奇存器进行初始化，也就是对LCD控制器当中的寄存器写入要预设的数据，设置好LCD的特性。LCD模块的初始化包括地址指针设置，显示区域设置，显示方式设置，显示状态设置。其软件实现主要依据表1指令来实现。

T6963C模块的控制指令可带有0个、1个或2个参数。在执行每条指令时都是先送入参数(如果有的话)，再送入指令代码。设计软件时无论输入哪种指令，首先进行以下操作，(1)设置数据总线为输出模式输出

IOWR ALTERA AVALON PIO DIRECTION(LCD_DB_BASE，0xff)；／／数据总线：输出(2)设置片选信号有效

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_CS_BASE，0)；(3)设置写信号有效

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE，0)；然后根据不同指令，编写程序。

对于无参数指令，

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_CD_BASE，1)；／／选择命令，即T6963C内部通过一根地址线来确定两个寄存器，当地址线为低电平，选择DATA寄存器；当地址线为高电平，则选择COMMAND／STATUS寄存器。

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DB_BASE，无参数指令)；对于一个参数指令，首先输入参数，然后输入指令，即IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_CD_BASE，0)；／／选择数据IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DB_BASE，参数数据)；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_CD_BASE，1)；／／选择命令IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DB_BASE，指令)；对于两个个参数指令，首先输入2个参数，然后输入指令，即IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_CD_BASE，0)：／／选择数据IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DB_BASE，参数数据1)；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DB_BASE，参数数据2)；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_CD_BASE，1)；／／选择命令IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DB_BASE，指令)。

2．2 显示汉字

汉字显示的基本方法有两种，即文本显示方式和图形显示方式。二者显示的方法不同，但都必须先在程序区设定汉字的字模数据。

本文采用的是图形方式下显示汉字，使用的液晶显示屏是240*128。该液晶显示屏横向的8个点即8×1点阵(也称图形显示单位)是一个字节数据，每个字节在显示缓冲区中均有对应的地址，液晶屏幕的左上角横向8个点对应液晶模块显示缓冲区的首地址。16*16点阵汉字对应32个图形显示单位。采用图形显示方式时，根据汉字的存储规律将32个图形显示单位信息写入存储单元，则对应的位置就会显示出汉字。

在显示汉字时，关键是确定要读取的存储单元的位置。本文中采用的汉字存储方式是按照区位的顺序排列的，前一个字节为该汉字的区号，后一个字节为该字的位号。每一个区记录94个汉字，位号则为该字在该区中的位置。因此，汉字在汉字库中的具体位置计算公式为：

94*(区号-1)+(位号-1) (1)

这是以汉字为单位得到的该汉字在汉字库中的位置，由此可得到16*16点阵字库以字节为单位的该汉字在汉字库中的位置：

(94*(区号-1)+(位号-1))*32 (2)

这样通过将字模数据逐个字节地写入图形显示区，即可在显示屏上坐标为(X，Y)处顺序显示出汉字。软件实现如下。

alt_u32m_Addr=图形区地址高八文*256+图形区地址高八位+v*30+x；