基于MCU和FPGA的LED圖文顯示屏控制系統(tǒng)

　　3 基于FPGA顯示屏控制器的設計

　　3.1 FPGA控制模塊總體方案

　　如圖3所示，FPGA控制模塊主要由單片機與FPGA接口及數據讀寫模塊、讀地址發(fā)生器、譯碼器、行地址發(fā)生器、數據鎖存器組、移位寄存器組、脈沖發(fā)生器等模塊組成。

　　讀地址發(fā)生器主要產生讀地址信號，地址信號送往MCU接口及數據讀寫模塊，讀取外部SRAM1或SRAM2中已處理好的LED顯示屏數據，并把數據按分區(qū)方式送到數據鎖存器組鎖存。鎖存器輸出16分區(qū)數據，通過移位寄存器組實現并串轉換得到顯示屏所需要的串行數據，并送往LED顯示屏列驅動電路。脈沖發(fā)生器為各模塊提供相應的同步時鐘，行地址發(fā)生器產生相應的行信號送往顯示屏的行驅動電路。

　　3.2 單片機與FPGA接口及數據讀寫模塊

　　單片機與FPGA接口及數據讀寫模塊結構如圖4所示。單片機從EEPROM中讀取數據并根據顯示要求進行處理后，通過接口及數據讀寫模塊把數據送往數據緩沖器SRAM1或SRAM2。為提高數據的傳輸速度，保證顯示效果的連續(xù)性，在系統(tǒng)中采用雙體切換技術來完成數據存儲過程。也就是說，采用雙SRAM存儲結構，兩套完全獨立的讀、寫地址線和數據線輪流切換進行讀寫。工作時，FPGA在一個特定的時間只從兩塊SRAM中的一塊讀取顯示的數據進行顯示，同時另外一塊SRAM與MCU進行數據交換。MCU會寫入新的數據，依次交替工作，可實現左移、上移、雙屏等顯示模式。如果顯示的內容不改變，即一塊SRAM里的數據不變時，MCU不需要給另外一塊SRAM寫數據。

　　該模塊采用VHDL有限狀態(tài)機來實現，整個控制分為4個狀態(tài)，其狀態(tài)轉換圖如圖5所示。其工作過程如下：