基于NioslI的SOPC系统中lED显示驱动IP核设计

NioslI嵌入式处理器是A1tera公司提出的SOPC解决方案，是一种用户可随意配置和构建的32位嵌入式处理器，结合丰富的外设可快速、灵活地构建功能强大的SOPC系统。Altera公司提供了一些通用的IP核，使得用户可轻松集成属于自己的专用功能；但对于一些特定的外设，没有现成可用的IP核，如液晶模块CBGl28064等。

用户可通过自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加自定义IP核。在实际应用中，LCD液晶显示器凭借功耗低、体积小、轻薄及控制驱动简单等特点，在智能仪器、仪表和低功耗电子产品中得到了广泛应用。本文以深圳秋田视佳实业有限公司的液晶显示模块CBGl28064为例，在基于NioslI的SOPC系统中设计了LCD显示驱动IP核，并下载到Cyclone系列的FPGA中，实现了对LCD的显示驱动。

1、 CBGl28064液晶显示模块

CBG128064是一款以2片HD61202作为列驱动器，1片HD61203作为行驱动器的液晶模块。HD61202是一种带有驱动输出的图形液晶显示控制器，可直接与8位微处理器相连；而HD61203只需提供电源，就能产生行驱动信号和各种同步信号。CBGl28064液晶显示模块内置显示存储器RAM，显示屏上各像素点的显示状态与显示存储器RAM中的各位数据一一对应。显示存储器的数据直接作为图形显示的驱动信号。外部处理器只需要通过其8位数据线和6条控制线来设置所需要的显示方式，其他功能均由模块自动完成。HD61202提供7条简单的指令：显示开／关指令、显示起始行(ROW)设置指令、页(RAGE)设置指令、列地址(Y Address)设置指令、读状态指令、写数据指令、读数据指令。

2 、方案选择

通常有两种方式可以实现NiosII嵌入式处理器对LCD的显示驱动：

一种是利用现成的并行输入／输出(PIO)内核。该内核提供了Avalon总线从控制器端口到通用I／O口间的存储器映射接口，将LCD模块的接口与NiosII嵌入式处理器的并行端口相连接，NiosII嵌入式处理器通过对其端口的操作来完成对LCD模块的控制。这种方式类似于单片机操作，时序简单，易于实现；但是在SOPC系统中硬件上需要设计与外设相连的I／O口，软件上需要编写接口程序进行读写控制，增加了处理器的时间开销，FPGA的并行处理能力没有得到发挥。

另一种是采用自定义IP核方式。把LCD模块看成是外部存储器或I／O设备，作为从设备挂接到NiosII嵌入式处理器的Avalon总线上，处理器以访问I／O设备或读写存储器的方式对其进行控制。这种方法需要写HDL模块，自己定义控制、状态、数据寄存器和控制位，可较为灵活地实现复杂的时序控制。一旦完成了设计，即可封装为SOPC BLdldel可用的独立元件，用户可以像使用Altera公司提供的其他外设一样来使用，并且可以提供给其他设计者使用。本文选用该方式实现。

3、 LCD显示驱动设计

图1

图1为系统结构图。设计的重点在于LCD显示驱动模块的设计。按照模块化、层次化的设计思想，显示驱动可分为3部分实现，即任务逻辑部分、寄存器组部分和Avalon总线接口部分。任务逻辑部分描述液晶模块的读写逻辑功能；寄存器文件部分提供了内部寄存器访问的通道；Avalon总线接口部分通过顶层接口模块对寄存器进行操作，从而实现对行为模块的访问和控制。其中，DATA[7．．0]为8位数据线，CSl、CS2为片选信号，RS为指令／数据选择信号，R／W为读写选择信号，RST为复位信号，E为读写使能信号。