基于NiosII處理器的LCD滾屏設(shè)計(jì)

摘要：NiosII嵌入式處理器以其設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)在嵌入式領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。文中闡述了一種基于NiosII的液晶顯示屏滾屏顯示控制模塊，給出硬件原理圖與部分軟件代碼。該方案對(duì)于NiosII系統(tǒng)的開發(fā)具有借鑒意義。
關(guān)鍵詞：LCD；NiosII；SOPC

NiosII系列軟核處理器是Altera的第二代FPGA嵌入式處理器，其性能超過200DMIPS。Altera的Stratix、Stratix CX、StratixII和Cyc lone系列FPGA全面支持NiosII處理器。NiosII系列包括3種產(chǎn)品，NiosII／f(快速，最高的系統(tǒng)性能，中等FPGA使用量)；Nios II／s (標(biāo)準(zhǔn)，高性能，低FPGA使用量)；Nios II／e(經(jīng)濟(jì)低性能，最低的FPGA使用量)。這3種產(chǎn)品具有32位處理器的基本結(jié)構(gòu)單元——32位指令大小，32位數(shù)據(jù)和地址路徑，32位通用寄存器和32個(gè)外部中斷源；使用同樣的指令集架構(gòu)(ISA)；100％二進(jìn)制代碼兼容，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)系統(tǒng)需求的變化更改CPU，選擇滿足性能和成本的最佳方案，而不會(huì)影響已有的軟件投入。另外，NiosII系列支持60多個(gè)外設(shè)選項(xiàng)，開發(fā)者能夠選擇合適的外設(shè)，獲得最合適的處理器、外設(shè)和接口組合。本文采用Cyclone器件中的EP1C6Q240C8來實(shí)現(xiàn)LCD的滾屏設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1 處理器
本文系統(tǒng)中的處理器選用的是Altera公司提供的Cyclone系列EP1C6Q240C8。該芯片采用240腳的PQFP(即Plastic Quad Flat Package，塑料方塊平面封裝)封裝，提供185個(gè)I／O接口。該芯片擁有6030個(gè)LES；可提供239616 bit的RAM；芯片內(nèi)部還自帶有2個(gè)鎖相環(huán)，可以在高速運(yùn)行的時(shí)候保證系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性。
1．2 EPCS配置器件
Altera串行配置器件是工業(yè)級(jí)低成本的配置器件。它們是基于高效，低成本的要求而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，提供在系統(tǒng)編程(ISP)和多次編程能力，在價(jià)格敏感的大批量應(yīng)用中，Altera的串行配置器件是Cyclone系列FPGA理想的配置器件，也是配置Cyclone系列FPCA最簡(jiǎn)單的方法，能夠使FPCA和配置器件以最低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)完整的可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)解決方案。標(biāo)準(zhǔn)型配置器件，包括EPC2、EPC1、EPC1441、EPC1213、EPC1064和EPC1064V。本文使用EPC2配置器件。使用時(shí)，首先使用下載電纜將計(jì)算機(jī)生成的FPGA配置文件*．Sof使用programmer燒入EPC2配置器件中，然后由EPC2配置器件控制配置時(shí)序?qū)PGA進(jìn)行配置，一次燒寫即可重復(fù)使用，編程完后可以脫離計(jì)算機(jī)工作。
1．3 FLASH
對(duì)于較為復(fù)雜的SOPC (System-on-a-Programmable-chip)即可編程片上系統(tǒng)，用戶程序和需要下載的文件一般較大，用EPCS來存儲(chǔ)是不現(xiàn)實(shí)的。本文根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求采用FLASH來存儲(chǔ)16*16的漢字點(diǎn)陣字庫(kù)和保存工程文件．elf。一個(gè)漢字需用16×16點(diǎn)陣顯示，一個(gè)字節(jié)(Byte)有8位(bit)，一位代表一個(gè)點(diǎn)，故一個(gè)字節(jié)只能表示8個(gè)點(diǎn)，一個(gè)16x16點(diǎn)陣的漢字要占32(2×16)個(gè)字節(jié)。3755個(gè)一級(jí)漢字共需3755x 32=120160 Byte，所以一級(jí)漢字字庫(kù)需占117 kB存儲(chǔ)空間；工程文件．elf較小，大約為40 kB；另外，為了滿足未來擴(kuò)充漢字字庫(kù)的需要，因此，選擇存儲(chǔ)容量為2 Mbit的FLASH作為只讀存儲(chǔ)器，并可使用flash programmer將*．elf和需要下載的文件燒入FLASH中。
1．4 隨機(jī)存儲(chǔ)器
在SOPC開發(fā)中，隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)主要是為了存放可執(zhí)行代碼和程序中用到的變量。由于所采用的處理器中的RAM的存儲(chǔ)容量較小，根據(jù)本文中設(shè)計(jì)電路的要求，采用1048 kbit的外部SRAM。
1．5 液晶顯示模塊
液晶顯示模塊是由控制器、行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器和液晶顯示屏等器件構(gòu)成。其核心部件LCD控制器是可編程接口芯片，它一方面提供與微控制器(即NIOS處理器)的接口，一方面連接行／列驅(qū)動(dòng)器。通過對(duì)可編程接口芯片編程來實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD的操作控制。本文采用的接口可編程芯片是T6963C來控制單色點(diǎn)陣圖形液晶LCD。
T6963C是一種內(nèi)置控制器的圖形液晶顯示模塊，其面向顯示存儲(chǔ)器的引腳有8根數(shù)據(jù)線(D7～D0)、16根地址線(AD15～AD0)和4根控制線，最多能管理64 KB大小的顯示存儲(chǔ)器。T6963C單屏可以達(dá)到640x128，雙屏可以達(dá)到640x256。