基于SOPC的觸控屏控制器IP核設計

2）Avalon 主端口仿真與測試

　　Avalon 模塊的作用是響應Avalon 主端口的讀請求，并將FIFO 中的相應數據輸出給Avalon 主端口。通過讀信號和相應地址主端口，不斷地從FIFO 中讀取圖像數據，并按照LCD時序將圖像數據輸送給LCD.圖3 為Avalon 主端口從顯存中讀取數據時的仿真波形圖。

　　3）LCD 圖像顯示模塊測試

　　LCD 顯示模塊是將從FIFO 中讀出的圖像數據在觸控屏上顯示出來。從圖4 可以看出， 當DEN 有效時， 將像素數據分為R、G、B 傳送給LCD,HCount 和VCount 為行計數器和場計數器，隨著LCD 時鐘將各個像素點傳送給觸控屏。

圖4 LCD 顯示的數據

　　4 基于SOPC 觸控屏系統硬件設計

　　基于SOPC 觸控屏系統硬件設計如圖5 所示， 其中，SDRAM 控制器實現處理器和SDRAM 之間的數據存取，包括SDRAM 存儲程序和字符、圖形以及顏色等數據；JTAG UART實現PC 和開發板通信， 主要用于調試， 從鍵盤輸入相應數據，然后通過NiosⅡ軟件調試處理器，將數據通過LCD 接口傳輸到觸控屏上顯示出來[4].開發板采用大連宇華公司的H3C40-V6 開發板。板上的FPGA 芯片為EP3C40F484C6, 觸控屏為4.3 英寸彩色數字TFT-LCD 觸控屏，分辨率800×484,可以顯示文字、彩圖等。板上自帶觸控屏顯示驅動器。

　　根據所用到的外設和器件特性，在SOPC Builder 中建立系統所要添加的外設模塊， 主要包括：NiosⅡ、SDRAM 控制器、JTAG UART、時鐘橋、三態橋、鎖相環PIO 等[5-6].設定好各個參數，再添加LCD 控制器，將LCD 控制器的Avalon 主端口接口連接到SDRAM 上。

　　創建的包含NiosⅡ系統的QuartusⅡ頂層模塊，如圖6所示。

　　5 基于SOPC 觸控屏系統軟件設計

　　根據硬件設計編寫軟件測試程序，以驗證LCD觸控屏顯示。首先往顯存中寫入預定的數據來初始化顯存，然后通過編程將相應的參數寫入LCD 的各個控制寄存器， 最后使能-LCD 控制器，以觀察顯示屏的顯示輸出是否正確。本設計采用C 語言編程，讓觸控屏顯示彩條。在NiosⅡIDE 軟件平臺上， 創建C/C++ 工程， 配置工程的系統屬性，然后編譯及運行程序。在編譯成功后，自動下載到硬件平臺上開始運行程序，這時在觸控屏上觀察到效果如圖7 所示， 圖中彩條顏色從上至下分別為紅、淺綠、藍、綠、粉、紅、紫、白、藍。

　　6 結論

　　采用自定義添加觸控屏接口控制模塊來定制用戶邏輯外設。使用硬件描述語言建立控制器模塊并進行仿真測試；采用參數化組件設計，使其具有較強的通用性和兼容性。該控制器IP核設計有效利用FPGA 資源，節約成本，增強系統可靠性和設計靈活性，并且可移植性強。