任全會，黃根嶺

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450052)

1 系統(tǒng)設(shè)計總體

1．1 總體設(shè)計框圖

系統(tǒng)設(shè)計總體框圖如圖1所示，在系統(tǒng)上電后，F(xiàn)PGA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(guān)的控制，功能設(shè)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(shè)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(shè)計，主體結(jié)構(gòu)以狀態(tài)機來實現(xiàn)［1］。

1．2 時鐘模塊的設(shè)計

選用的晶振頻率為50MHz，但是系統(tǒng)需要小于13．9kHz的時鐘頻率，需要設(shè)計一個分頻器對其進行分頻?？刂芁CD模塊和FPGA的模塊需要使用同一個時鐘信號。模塊如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖

圖2 時鐘模塊

1．3 寫入數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計

設(shè)計采用訪問RAM的方式對英文字符進行調(diào)用。顯示控制模塊在每一個時鐘信號來的時候輸出一個地址，這個地址在每一個時鐘信號過后都自動加1，而這個地址則作為RAM的輸入地址。相應的RAM返回給顯示控制模塊所對應的數(shù)據(jù)。模塊設(shè)計流程圖如圖3所示。

圖3 寫入數(shù)據(jù)模塊設(shè)計示意圖(字符)

而RAM在設(shè)計的時候采用函數(shù)的方式，函數(shù)將負責自動辨識用戶輸入的英文符號，并將其轉(zhuǎn)換為對應數(shù)據(jù)。若想改變顯示的內(nèi)容只需要改變進程中每一行末尾char_to_integer函數(shù)括號中的內(nèi)容即可。

2 顯示控制系統(tǒng)設(shè)計

2．1 字符顯示控制模塊的設(shè)計

首先設(shè)定DDRAM值，利用計數(shù)器COUNTER，每寫一個 RAM狀態(tài)，COUNTER自動加1。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的COUNTER就是寫入數(shù)據(jù)模塊的RAM的輸入地址。COUNTER的連續(xù)加1，RAM中的數(shù)據(jù)會輸出到屏幕相應的位置。需要顯示的一組數(shù)據(jù)就能顯示在LCD顯示屏上。相應的程序流程圖4所示。

圖4 顯示控制模塊設(shè)計流程圖(字符)

2．2 動態(tài)數(shù)據(jù)的顯示控制

動態(tài)數(shù)據(jù)的顯示則是根據(jù)輸入的變化，將其反應到寫入數(shù)據(jù)模塊的RAM中，使其反饋對應的數(shù)據(jù)。同時每進行一個寫RAM狀態(tài)后，便跳入設(shè)置DDRAM狀態(tài)，將DDRAM值始終設(shè)為同一個，即屏幕上的同一位置，之后再次進入寫RAM狀態(tài)，如此循環(huán)，就可以看到數(shù)據(jù)的不斷變化。由于顯示的基本原理相同，但是顯示的內(nèi)容卻有千萬種，因此在程序的編寫上也會有無數(shù)種方式［2］?；谶@種原因，這里只用一個簡單的0到15的計數(shù)器來做說明。

圖5 動態(tài)數(shù)據(jù)部分設(shè)計流程圖

在顯示控制模塊中，每過1個時鐘信號，模塊就會讀取一次外部的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)輸入模塊處理。主要工作室把外部數(shù)據(jù)分解為每一位上的十進制數(shù)據(jù)。同時輸出信號到輸入顯示RAM，并調(diào)用返回的數(shù)據(jù)在屏幕上顯示。同時，每次顯示的時候，屏幕上顯示的位置會自動重置，確保每次顯示都能覆蓋上次的顯示，也就實現(xiàn)了動態(tài)數(shù)據(jù)的更新顯示。

2．3 字符顯示及圖片顯示整體模塊

字符顯示整體模塊的功能包括任意中文字符及英文字符在12864－12屏幕上的任意位置的顯示，同時還要顯示動態(tài)數(shù)據(jù)的變動。這里的動態(tài)數(shù)據(jù)為一個0到15的計數(shù)器。字符顯示整體模塊的BLOCKDIAGRAM如圖6所示。

初始化部分的QUARTUSII部分仿真結(jié)果如圖7所示：

圖6 圖像顯示整體示意圖

圖7 初始化部分仿真示結(jié)果

3 測試結(jié)果和結(jié)論

3．1 測試結(jié)果

3．1．1 中文字符的顯示

在屏幕的第一行顯示“鄭鐵學院”4個漢字。

3．1．2 英文字符的測試

在屏幕的第二、第三行顯示“Helloworld!”和“Current：”，這幾個英文字符和標點。

3．1．3 動態(tài)顯示的測試

在屏幕的第三行的“Current：”之后根據(jù)0到15的計數(shù)器的輸入變化，顯示0到15的兩位十進制數(shù)字。在LCD顯示如圖8所示：

圖8 顯示結(jié)果3．2 結(jié)論

在字符顯示部分，字符的顯示速度較快。在12．5 kHz的時鐘驅(qū)動下，平均顯示一次內(nèi)容的時間為毫秒級別。由于在設(shè)計時充分考慮了程序的易用性，更改文本在屏幕的顯示位置只需在程序?qū)腟ETDDRAM的部分中修改需要的數(shù)據(jù)即可。而對于文本的變更，特別是英文字符，只需在輸入數(shù)據(jù)RAM的模塊中按順序鍵入需要顯示的文本即可。對于中文則需要對照中文字符表來操作［3］。

在圖片顯示時，需要的操作時間比較長，平均顯示一副圖片大約需要大于半秒，不到1秒的時間。因此如果要做動畫顯示，則響應時間過長，大于0．08秒。但是在單幅圖片的顯示上，12864－12顯示的圖片較為清晰，對比度較高。

［1］黃亮，楊景常．基于SOPC的TFT觸摸屏顯示系統(tǒng)設(shè)計［J］．液晶與顯示，2009，26(3)：718 －722．

［2］趙擎天，尉廣軍，姚義．基于SOPC的多路并行同步數(shù)字信號采集系統(tǒng)設(shè)計［J］．軍械工程學院學報，2010，32(7)：96－99．

［3］陳珍，高波，范葉敦．基于SOPC的復合信號幅頻測試儀［J］．電子技術(shù)應用，2010，36(11)：20 －22．