基于NIOSⅡ的矩陣鍵盤(pán)和液晶顯示外設組件的設計

　　3 LCD顯示模塊的程序設計

　　在NiosⅡ和LCD的接口中，一方面可以通過(guò)在NiosⅡ系統中添加相應I/O口的方式來(lái)實(shí)現對液晶顯示屏LCD的間接控制，另一方面也可以利用構建IP核來(lái)直接進(jìn)行控制。第一種是將LCD接口當作普通的外部設備PIO進(jìn)行操作，LCD的數據以及讀、寫(xiě)使能、片選信號等都包括在PIO總線(xiàn)內;第二種是在SOPC Builder中自己定義eomponent，并把液晶顯示模塊看成外部存儲器，直接做成Avalon總線(xiàn)Slave設備。

　　第一種方法在硬件工程中，需要設計與外設相連的I/O接口;而在軟件工程中，需要用戶(hù)編寫(xiě)相應的接口程序對外設進(jìn)行初始化，設置相應的外設寄存器。在每次新建一個(gè)工程后，這樣的工作都得重復進(jìn)行，因而會(huì )增加開(kāi)發(fā)成本。第二種方案需要寫(xiě)HDL模塊，自己定義控制狀態(tài)、數據寄存器和控制位，這種方式控制靈活，易于實(shí)現復雜的控制時(shí)序，而且一旦自定義設備成功后，就可以像使用其他設備一樣來(lái)使用這些設備。用戶(hù)也可以將這些設備共享給其他的使用者，這樣就大大減少了重復工作。本設計中采用第二種方法。

　　在A(yíng)ltera SOPC Builder中雙擊Create NewComponent，打開(kāi)Component窗口，并在HDL Files標簽下添加LCD硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)的文件(該文件描述了組件與Avalon總線(xiàn)的接口以及組件與液晶屏的接口)，系統編輯器就會(huì )立即自動(dòng)對文件進(jìn)行分析，并從文件中讀I/O信號和參數信息。Lcd 12864自定義邏輯信號如圖3所示。

　　完成LCD_12864器件的加入后，LCD_12864器件就會(huì )出現在SOPC Builder的組件選擇欄的“User Logic”項目下。圖4所示是LCD模塊的管腳分配圖。

　　LCD模塊的初始化就是對LCD進(jìn)行模式設置。由于SOPC Builder中的LCDl2864控制模塊已經(jīng)考慮了LCD的讀寫(xiě)時(shí)序，所以使用NiosⅡIDE進(jìn)行LCD驅動(dòng)和控制時(shí)只需對LCD進(jìn)行初始化。其部分初始化子程序如下：

　　之后，打開(kāi)NiosⅡIDE，創(chuàng )建軟件工程，編寫(xiě)test程序，即可測試驗證液晶模塊的顯示結果。其中部分程序如下：

　　4 結束語(yǔ)

　　本設計最后經(jīng)過(guò)測試證明，矩陣鍵盤(pán)按鍵中斷響應準確無(wú)誤。由于其掃描過(guò)程由硬件實(shí)現，無(wú)需占用CPU資源，故可大大提高系統的性能，LCD可以接收任意中英文的輸入顯示。在開(kāi)發(fā)設計過(guò)程中，矩陣鍵盤(pán)和LCD接口均封裝為用戶(hù)自定義的外設組件加入SOPCBuilder的元件庫中，因而可以很方便地在其他系統中根據實(shí)際情況添加使用。用戶(hù)也可以將這些設備共享給其他的使用者，這樣就大大減少了重復工作。與其他方法相比，該方法無(wú)疑是一種更高效、靈活和低成本的開(kāi)發(fā)方法，同時(shí)體現出了SOPC片上可編程系統的靈活、方便、可重用的優(yōu)勢。