Xilinx FPGA學(xué)習(xí)筆記（1）：1602液晶IP核設(shè)計與實現(xiàn) - 全文

　　電子發(fā)燒友網(wǎng)核心提示：簡單介紹設(shè)計的LCD液晶IP核的思路，首先生成100us的時鐘，然后根據(jù)初始化順序，編寫狀態(tài)機。最終設(shè)計效果是在1602液晶屏上可以靜態(tài)顯示16*2的任意字符串（可顯示英文或部分日文或自定義圖像），而這只需修改兩個參數(shù)即可輕松實現(xiàn)。1602為常見的液晶顯示設(shè)備，本實驗所用的規(guī)格為16x2字符型驅(qū)動，直觀圖如下所示。

　　上圖為已完成的LCD液晶驅(qū)動顯示效果（可以顯示任意字符串），由兩行組成，可以顯示英文字符，部分日語，也可以顯示自定義的圖像，Spartan-3E所用的1602 （Sitronix ST7066U graphics controller）與FPGA的接口如下所示：

　　信號說明：

　　其中SF_D為4位的數(shù)據(jù)接口位，LCD_E為液晶顯示或者不顯示控制位，LCD_RS為區(qū)分控制或數(shù)據(jù)信號標(biāo)志位，當(dāng)LCD_RS = ‘0’時，表示SF_D為控制信號；LCD_RS=’1’，此時SF_D為數(shù)據(jù)位，LCD_RW為讀寫控制位，因為不需要從LCD液晶屏中讀取數(shù)據(jù)所以可以簡單的再復(fù)位操作時，將其清零即可。

　　可以看出，此1602的數(shù)據(jù)位為4位，故要寫入8位命令時需要進(jìn)行兩次寫入操作，寫入數(shù)據(jù)的時序圖如下所示，

　　紅線所畫為兩個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入所需的最小時差（這個需要特別注意）

　　根據(jù)Spartan-3E的GUIDE，可以知道1602工作的基本流程主要分為上電初始化、寫命令、設(shè)置讀寫地址、傳遞數(shù)據(jù)三大過程，筆者統(tǒng)計了下這三大步驟中的等待時間最小值和最大值，其中最小值為40us，最大值為15ms，故筆者采取了將50MHZ的時鐘分頻為10KHZ，即時鐘周期為100us的方法來簡化設(shè)計。

　　在Spartan-3E的用戶手冊上詳細(xì)講解了如何對此液晶進(jìn)行操作，筆者做了簡單的摘要：

　　一）上電初始化（目的是建立寬度為4 bit的數(shù)據(jù)接口）

　　1）等待15ms或者更長時間

　　2）寫命令字0x3，保持LCD_E高電平12個周期（時鐘頻率為50MHZ時）

　　3）等待4.1ms或者更長時間

　　4）寫命令字0x3，保持LCD_E高電平12個周期

　　5）等待100us或者更長時間

　　6）寫命令字0x3，保持LCD_E高電平12個周期

　　7）等待40us或者更長時間

　　8）寫命令字0x2，保持LCD_E高電平12個周期

　　9）等待40us或者更長時間

　　二）寫命令

　　1）發(fā)送功能設(shè)置命令（Function Set），0x28

　　2）發(fā)送端口模式設(shè)置命令（Entry Mode Set），0x06，自動增加地址指針

　　3）發(fā)送Display ON/OFF命令，0x0C，打開顯示開關(guān)并禁止光標(biāo)閃爍

　　4）發(fā)送Clear Display命令，等待1.64ms或者更長時間

　　三）設(shè)置讀寫地址和傳遞數(shù)據(jù)

　　指定起始地址，并給出一個或者多個數(shù)據(jù)，這一步是顯示的關(guān)鍵，必須仔細(xì)設(shè)置控制位，筆者就是因為這個錯誤，白白花費了大半天的時間，具體方法是在寫任何數(shù)據(jù)之前，發(fā)送Set DD RAM Address 命令，（寫入7位的DD RAM地址，注意最高位為1）然后再寫入數(shù)據(jù)。

　　簡單介紹我所設(shè)計的LCD液晶IP核的思路，首先生成100us的時鐘，然后根據(jù)初始化順序，編寫狀態(tài)機。最終設(shè)計效果是在1602液晶屏上可以靜態(tài)顯示16*2的任意字符串—而這只需修改兩個參數(shù)即可輕松實現(xiàn)。下面是部分代碼展示。下圖為代碼說明。