基于FPGA的多功能LCD顯示控制器設計

通過表2的指令對比可以看出兩種顯示模塊的字符顯示初始化指令完全一致，僅僅是顯示行的起始地址有所不同；這就需要在LCD多功能顯示控制器中設置參數跳轉，來根據模塊配置參數自動加載相應的行起始地址，而對于LCD模塊的圖形顯示模式需要用到擴展指令集，并且需要分成上下兩個半屏設置起始地址，上半屏垂直坐標Y：8’h80~9’h9F(32行)，水平坐標X：8’h80；下半屏垂直坐標和上半屏相同，而水平坐標X：8’h88。

3 多功能顯示控制器的狀態機設計
基于FPGA設計LCD顯示控制器，關鍵在于采用硬件描述語言設計有限狀態機(FSM)來控制LCD模塊的跳轉，文獻中就是使用FSM實現了對LCD模塊的顯示控制，但是它們都是針對一種類型LCD模塊的某種顯示模式，不具有多模式的顯示控制能力。因此，多功能LCD顯示控制器的有限狀態機就需要設置更多的條件轉換，來實現多種控制模式，狀態機的狀態轉換圖如圖2所示。

在圖2所示的狀態轉換圖中，系統上電后，首先完成持續大約0．1 s(根據時鐘頻率配置)的自動復位，然后才根據模塊的端口參數選擇不同顯示模式所對應的初始化命令，在狀態機中設置有初始化命令、起始行地址和屏顯示數據3條轉換路徑來適應LCD屏的工作狀態，同時也在關鍵轉換路徑上設置有可以配置的延時循環，這樣既能方便LCD模塊的工作調試，又能使LCD模塊一直工作在寫屏模式(RW=0)。對于LCD屏的顯示數據存儲可以完全采用FPGA內嵌的ROM／RAM單元實現，如果使用雙口RAM(存儲器讀寫獨立)就能實現LCD模塊的動態實時顯示。

4 多功能顯示控制器的設計驗證
使用康芯KX7C5T FPGA開發板(Altera CycleⅡEP2C5T144C8)、KBl2864KZK、RT1602C和4x4鍵盤組成多功能LCD控制器的硬件測試平臺；設計項目經過QuartusⅡ9．1開發工具的工程編譯和芯片下載配置后得到的實際顯示效果圖如圖3所示，其中圖3(a)是LCD1602模塊的字符顯示效果圖；屏的第1行顯示靜態字符，第2行實時顯示鍵盤輸入鍵值。圖3(b)是LCD12864模塊的中西文混合字符顯示效果圖，第4行也是實時顯示鍵盤輸入鍵值。圖3(c)是LCD12864模塊的靜態圖片顯示效果圖(ROM存儲)；圖3(d)是LCD12864模塊的實時動態圖形顯示效果圖(雙口RAM存儲)，這是用多功能LCD顯示控制器實現的邏輯分析儀界面。

5 結論
文中設計的多功能LCD顯示控制器，在FPGA開發板上的驗證結果表明，它完全具有能夠驅動LCD1602模塊顯示字符、LCD12864模塊顯示字符和實時顯示圖形的功能；并能夠通過端口參數配置而實現控制器的系統移植。