基于NioslI的SOPC系統的LCD顯示驅動(dòng)IP核設計

　　引言

　　NioslI嵌入式處理器是A1tera公司提出的SOPC解決方案，是一種用戶(hù)可隨意配置和構建的32位嵌入式處理器，結合豐富的外設可快速、靈活地構建功能強大的SOPC系統。Altera公司提供了一些通用的IP核，使得用戶(hù)可輕松集成屬于自己的專(zhuān)用功能;但對于一些特定的外設，沒(méi)有現成可用的IP核，如液晶模塊CBGl28064等。

　　本文以深圳秋田視佳實(shí)業(yè)有限公司的液晶顯示模塊CBGl28064為例，在基于NioslI的SOPC系統中設計了LCD顯示驅動(dòng)IP核，并下載到Cyclone系列的FPGA中，實(shí)現了對LCD的顯示驅動(dòng)。

　　1 CBGl28064液晶顯示模塊

　　CBG128064是一款以2片HD61202作為列驅動(dòng)器，1片HD61203作為行驅動(dòng)器的液晶模塊。HD61202是一種帶有驅動(dòng)輸出的圖形液晶顯示控制器，可直接與8位微處理器相連;而HD61203只需提供電源，就能產(chǎn)生行驅動(dòng)信號和各種同步信號。CBGl28064液晶顯示模塊內置顯示存儲器RAM，顯示屏上各像素點(diǎn)的顯示狀態(tài)與顯示存儲器RAM中的各位數據一一對應。顯示存儲器的數據直接作為圖形顯示的驅動(dòng)信號。外部處理器只需要通過(guò)其8位數據線(xiàn)和6條控制線(xiàn)來(lái)設置所需要的顯示方式，其他功能均由模塊自動(dòng)完成。HD61202提供7條簡(jiǎn)單的指令：顯示開(kāi)/關(guān)指令、顯示起始行(ROW)設置指令、頁(yè)(RAGE)設置指令、列地址(Y Address)設置指令、讀狀態(tài)指令、寫(xiě)數據指令、讀數據指令。

　　2 方案選擇

　　通常有兩種方式可以實(shí)現NiosII嵌入式處理器對LCD的顯示驅動(dòng)：

　　一種是利用現成的并行輸入/輸出(PIO)內核。該內核提供了Avalon總線(xiàn)從控制器端口到通用I/O口間的存儲器映射接口，將LCD模塊的接口與NiosII嵌入式處理器的并行端口相連接，NiosII嵌入式處理器通過(guò)對其端口的操作來(lái)完成對LCD模塊的控制。這種方式類(lèi)似于單片機操作，時(shí)序簡(jiǎn)單，易于實(shí)現;但是在SOPC系統中硬件上需要設計與外設相連的I/O口，軟件上需要編寫(xiě)接口程序進(jìn)行讀寫(xiě)控制，增加了處理器的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，FPGA的并行處理能力沒(méi)有得到發(fā)揮。

　　另一種是采用自定義IP核方式。把LCD模塊看成是外部存儲器或I/O設備，作為從設備掛接到NiosII嵌入式處理器的Avalon總線(xiàn)上，處理器以訪(fǎng)問(wèn)I/O設備或讀寫(xiě)存儲器的方式對其進(jìn)行控制。這種方法需要寫(xiě)HDL模塊，自己定義控制、狀態(tài)、數據寄存器和控制位，可較為靈活地實(shí)現復雜的時(shí)序控制。一旦完成了設計，即可封裝為SOPC BLdldel可用的獨立元件，用戶(hù)可以像使用Altera公司提供的其他外設一樣來(lái)使用，并且可以提供給其他設計者使用。本文選用該方式實(shí)現。

　　3 LCD顯示驅動(dòng)設計

　　圖l為系統結構圖。設計的重點(diǎn)在于LCD顯示驅動(dòng)模塊的設計。按照模塊化、層次化的設計思想，顯示驅動(dòng)可分為3部分實(shí)現，即任務(wù)邏輯部分、寄存器組部分和Avalon總線(xiàn)接口部分。任務(wù)邏輯部分描述液晶模塊的讀寫(xiě)邏輯功能;寄存器文件部分提供了內部寄存器訪(fǎng)問(wèn)的通道;Avalon總線(xiàn)接口部分通過(guò)頂層接口模塊對寄存器進(jìn)行操作，從而實(shí)現對行為模塊的訪(fǎng)問(wèn)和控制。其中，DATA[7..0]為8位數據線(xiàn)，CSl、CS2為片選信號，RS為指令/數據選擇信號，R/W為讀寫(xiě)選擇信號，RST為復位信號，E為讀寫(xiě)使能信號。