采用NioslI的SOPC系統的LCD顯示驅動IP核方案設計

　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，使得用戶可輕松集成屬于自己的專用功能;但對于一些特定的外設，沒有現成可用的IP核，如液晶模塊CBGl28064等。

　　本文以深圳秋田視佳實業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IP核，并下載到Cyclone系列的FPGA中，實現了對LCD的顯示驅動。

　　1 CBGl28064液晶顯示模塊

　　CBG128064是一款以2片HD61202作為列驅動器，1片HD61203作為行驅動器的液晶模塊。HD61202是一種帶有驅動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，就能產生行驅動信號和各種同步信號。CBGl28064液晶顯示模塊內置顯示存儲器RAM，顯示屏上各像素點的顯示狀態與顯示存儲器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信號。外部處理器只需要通過其8位數據線和6條控制線來設置所需要的顯示方式，其他功能均由模塊自動完成。HD61202提供7條簡單的指令：顯示開/關指令、顯示起始行(ROW)設置指令、頁(RAGE)設置指令、列地址(Y Address)設置指令、讀狀態指令、寫數據指令、讀數據指令。

　　2 方案選擇

　　通常有兩種方式可以實現NiosII嵌入式處理器對LCD的顯示驅動：

　　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嵌入式處理器通過對其端口的操作來完成對LCD模塊的控制。這種方式類似于單片機操作，時序簡單，易于實現;但是在SOPC系統中硬件上需要設計與外設相連的I/O口，軟件上需要編寫接口程序進行讀寫控制，增加了處理器的時間開銷，FPGA的并行處理能力沒有得到發揮。

　　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總線上，處理器以訪問I/O設備或讀寫存儲器的方式對其進行控制。這種方法需要寫HDL模塊，自己定義控制、狀態、數據寄存器和控制位，可較為靈活地實現復雜的時序控制。一旦完成了設計，即可封裝為SOPC BLdldel可用的獨立元件，用戶可以像使用Altera公司提供的其他外設一樣來使用，并且可以提供給其他設計者使用。本文選用該方式實現。

　　3 LCD顯示驅動設計

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